空客飞行模拟机引进关键环节与技术研究

杨洋（四川航空集团有限责任公司培训中心，四川成都，611731）



空客飞行模拟机引进关键环节与技术研究

杨洋
（四川航空集团有限责任公司培训中心，四川成都，611731）

摘 要：模拟机引进是一项系统性工程，是在高性能、高可靠性、低成本、低能耗等方面寻求平衡点的工作，也是要做好前期规划的系统工程。合理的规划、严谨的工作流程、超前的意识、良好的执行力都是做好引进工作的前提。本文以空客飞机模拟机为例，阐述引进工作的规划、场地、试飞等环节和关键技术要点。

关键词：飞行模拟机；引进；试飞；关键环节

引言

随着国内航空公司机队规模扩张，飞行员紧缺已成为制约航空公司发展的主要因素，更凸显了飞行训练的重要性和紧迫性。当前航空公司和民营企业纷纷涉足飞行培训市场，可以预见：我国将成为全球发展最快的飞行培训产业市场之一。

飞行训练业务需要引进模拟机，组建飞行训练中心，目前国内模拟机市场主要有CAE、L-3、TRU Simulation、Rockwell Collins、Flight Safety等国外品牌，产品如图1所示。如何在各品牌中做出正确选择是摆在用户面前的难题。由于研发技术不断进步，动辄近亿元的模拟机，在引进工作中稍有疏漏，轻则无法获得我国民航局的许可，延误正常训练；重则导致公司投资蒙受巨大损失。

在此以空客A320330机型的模拟机为例［1，2］，分析引进工作中的程序、关键技术、重要环节等，为开展飞行训练业务提供参考。

图1 CAE和L-3模拟机

1 引进工作规划

飞行训练中心在引进模拟机前必须就总体架构、场地布局、投资规模、运行方式和经济效益等方面进行充分研究，其中技术难点是场地建设、模拟机选型、安装试飞和验收工程。

1.1 场地建设

场地规划与建设关系到模拟机可否顺利安装以及后期可否正常运行。由于国内缺乏专业的模拟机训练大厅设计单位，通常做法是由模拟机厂家提供场地建设标准，提供给设计单位参照。按照场地施工性质，分为新建场地和升级改造场地两类。

一是新建场地。新建场地考虑因素较复杂，需提前拟定综合经济技术指标，包括规划建筑面积、基地面积、建筑外形尺寸、室内布局以及租期等。整个训练大厅的选址必须处于通风、低污染区域，满足消防疏散要求，建筑周边必须保证必要的道路交通，方便大型货运车辆和吊装车辆驶入。每台模拟机的固定建筑指标包括：包线尺寸、底座、登机通道、机房、安装入口等，还包括电气、暖通、冷却水、给排水、消防、照明、仓储等系统性指标。模拟机底座采用的是加强混凝土，防止运动系统过载造成开裂，整个大厅采用无柱式设计，大厅内部空间既要保证制冷效率，还应高于模拟机最大的上升高度。在大厅顶部采用贯穿式航吊，方便设备安装。场地中必须设计计算机控制房，采用防静电架空地板，按照标准的电信式机房标准装修，并保证隔音、防尘、防火、通风。模拟机大厅剖面和运动包线如图2所示。在场地施工和装修阶段必须有专业监理公司全程在场，完工后由模拟机厂家进行现场检查，确认场地达到进场标准。

图2 模拟机大厅剖面和运动包线示意

二是升级改造场地。对现有模拟机大厅和机位的升级改造要符合厂家的场地建设标准，训练培训中心签订合同后，应当及时向厂家发送模拟机场地设计图纸，并要求厂家按照图纸进行机位规划。厂家工程师将会到现场进行详细勘察，检查设备包括航吊、冷却水、强弱电、绝缘、运动底座、机房设施、空调、后备电源、紧急撤离、运输和吊装、废弃物处理、消防等项目，对于达不到安装条件的，双方将通过备忘录或者场地检查报告等方式约定整改日期；对于改造完工的项目，进行拍照或复查。训练培训中心提供的安装辅助工具必须具备完整的检验合格证书。由于不同厂家的模拟机登机桥高度不一致，厂家将在原来的场地设计图纸基础上，重新设计一个新的钢结构登机平台，训练培训中心负责在规定时间内完成搭建。

1.2 调研模拟机与试飞

由于各个厂家技术能力有高低，模拟系统实现方式也不一样，硬件接口有1394火线、USB、千兆网络、工业现场总线、光纤串行总线等；运动系统平台有电动、电液混合、电气混合、液压等；视景有LCOS投影、LED投影、激光投影，还有COTS显卡和专用IG等。模拟机系统结构如图3、图4所示。由于实现方式不同，会导致模拟机传输延迟、飞机性能、操纵、运动提示、能耗、使用方便、维护成本都存在差别。从商务角度看，各家厂商知名度、市场占有率、技术支援能力、优惠条件等也各不相同。

图3 模拟机系统结构图

图4 运动系统、视景和教员台

在采购启动后，用户可以组织资深飞行员和工程师进行模拟机试飞，开展技术咨询、工厂拜访、用户走访等，接触和了解各品牌模拟机的飞行性能、主观飞行感受和运动提示逼真度等。听取其他用户对该模拟机的反馈。训练培训中心要按照模拟机的选型向厂家提出咨询，包括数据包版本、交付时间、模拟飞机的系统、运动类型、舱内设备清单、特殊功能、真飞机件和仿真件清单、技术开放程度、售后服务等。如果从第三方采购视景系统，还必须考察视景系统处理能力、动态显示性能，成像参数、投影机和灯泡、机场模型清单、建模和备件支援能力等。

为保证在技术谈判时有理有据，在调研过程中的疑问可以通过备忘录或者书面函的方式确认，但不必签署任何约束性的文件。值得注意的是每个厂家的宣传都不可避免存在过分夸张的可能，必须警惕个别厂家和销售代表对客户有求必应的承诺。

2 规划任务需求发布

在完成前期工作后，需要起草《模拟机技术规格需求》。它作为招标工作正式文件，成为模拟机采购的技术依据，主要内容包括：飞机系统功能、数据包标准、舱内功能、运动和视景系统性能指标、软件代码要求、航电清单、出厂日期要求、整机交付时间、交付方式、售后服务、技术升级等。该文件正式发布给参选（投标方）厂家后，要求必须按时提交回复《符合性声明》。为防止个别厂家敷衍了事，对用户的技术规格需求全部虚假性回应，可以重点要求厂家提供范例性的验收文档，例如ATM（验收测试手册）和MCD（故障测试手册）等，从这些文档范本的详尽程度，可以初步判断厂家的技术实力。具体技术细节包括以下两方面。

2.1 获得数据包更新

数据包（D a t a P a c k a g e s）是由空客模拟与训练支持部门（Training & Simulation Support，以下简称GO5）所发布的飞机系统研发和支持数据［3-5］，外观如图5所示。它是全动模拟机的设计与生产的原始数据来源。数据包结构按照标准的ATA章节划分，包括了飞机子系统原始设计文档，例如原理图、技术通告、气动模型、试飞数据、极轴转换、验模数据、座舱构型、匹配证明数据、航电接口定义、航电系统技术规范、航电软件开发需求等。每一台空客模拟机的销售，都必须取得空客数据包的授权，并与空客签署最终用户协议。训练培训中心在向空客支付知识产权使用费的同时，也获得了数据包一定期限的更新升级服务。

引进新模拟机的技术规范必须与空客飞机技术规范保持一致，因此用户在购买模拟机之前，有必要与GO5保持良好沟通，积极了解飞机实际性能，减少对厂家的依赖，并对新飞机和模拟机的标准进行比较性的分析研究。

图5 空客数据包

伴随空客飞机的升级，GO5会不定期的发布服务通告（Service Bulletin），公布最新的模拟机数据包版本，目前A320飞机最新的数据包版本为1.9，编号为DIS190和DCS190，分别代表IAE和CFM发动机版本；A330数据包版本为2.5，编号为GGS/GPS/GRS250，分别代表了GE通用电气、RR罗罗、PW普惠三种发动机版本。由于空客A320neo和A330-300R飞机即将投入运营，在2017年底，空客还将发布 A320 2.0和A330 2.6版本数据包。

新模拟机引进工作启动后，培训中心应当及时从空客获得最新的投标文件（BID-DP），通过研究服务通告，了解数据包升级后飞机构型的改变及对训练的影响，了解全动模拟机技术规格标准，并获得模拟机座舱标准设备清单、可选设备清单、训练故障清单等。这些文档可以帮助培训中心很好的了解最新数据包标准和设备配置，掌握飞机系统升级动态，为后续选型做好准备。

2.2 模拟机配置的合理选型

空客数据包中提供了一份详细的标准座舱配置清单和可选座舱配置清单，列出了飞机子系统的可选型号和件号。训练培训中心应当主导模拟机配置和选型，切忌“广、大、全”，不能完全依赖厂家的推荐。自主选择合理配置和座舱构型，将直接影响到合同总价和训练功能。选型应当从如下几个方面考虑：

（1）满足民航局规章和通告。从提供训练服务的角度考虑，模拟机首先要满足民航局的鉴定和运行标准；如果培训中心受多个国家或地区的运行合格审定与监督，则模拟机也必须符合相应的鉴定规章和通告，例如FAA AC 120-40、EASA CS-FSTD（A）、CAAC-60等。

（2）满足当前客户的训练需求。培训中心首先应当考虑公司飞行资源的需求，提供与本公司机队具有代表性的飞机构型一致的模拟机选型；如果作为第三方飞行训练机构，则应当尽可能全面的覆盖主要客户的训练需求。

（3）尽可能满足未来潜在客户的训练需求。必须保证模拟机的构型能够满足临时性训练客户资源以及第三方客户的验证性技术需求。

（4）提前预留升级空间。为满足机队或者客户资源的升级，需要考虑模拟机升级的空间，例如选装新的飞行管理和指引计算机（FMGC）系统，加装新的发动机版本，加装飞行品质监控（FOQA）等，提前预留相应的软件代码、硬件接口和布线空间等。

（5）充分考虑飞机和模拟机新技术应用和发展趋势。必须考虑未来10-15年，空客飞机的技术升级和民航指令性加装的可能性，例如增强监视（ADS-B）、卫星着陆（GLS）、电子飞行包（EFB）、抬头平显（HUD）、增强夜视（EVS）等，如图6所示。

图6 HUD系统

（6）合理选择航材件和模拟件。由于真飞机航电的DU、MCDU、EGPWS等设备价格非常昂贵，在模拟机选型时必须综合考虑可靠性、故障率、备件渠道、维修维护成本等因素。使用价格低廉、技术成熟的一比一仿真部件可以极大的降低模拟机总价格。从空客模拟机的发展趋势来看，未来将更多采用航电移植技术（Rehost和Retarget）来替代昂贵航材件。

3 产品进口与安装

3.1 进口报关工作

模拟机从国外的工厂拆卸打包后，必须要求厂家尽快提供完整的装箱清单，同时启动机电产品进口申请，委托专业报关行并提交模拟机采购合同、产品详细清单和规格型号等内容。一般模拟机的海上运输在途时间为2个月左右，到达国内口岸一般是上海或者深圳，然后通过路上海关监管转运方式运送到最终目的地进行清关。随着目前国内实施海关报关一体化，清关工作也可能在到达口岸完成，由口岸海关负责查验，并由主管海关在第三地进行审单，符合条件后放行。这就要求用户必须在模拟机从工厂起运后，及时准备相关报关文档，尽可能做到详尽，包括提供详细的产品图片、部件图片、翻译、功能说明等，并且在项目时间表内，预留足够的开箱查验时间。由于模拟机装箱一般采用防水帆布遮盖，开箱有可能破坏防水层设置导致设备损坏，因此在开箱查验期间，必须派专人到现场进行配合和监督，开箱后必须保证包装复原。

在海关完成放行后，按照模拟机合同约定，由用户或者承运方负责组织大型平板运输车将模拟机整机和各种安装用辅助设施运转到用户场地，因模拟机主体结构属于超宽超高包装，用户需要提前规划运输路线，并派专人跟车防止意外发生。

3.2 安装

模拟机的安装一般由厂家外包给第三方专业公司，安装工程师会在模拟机运达场地前2-3天到位，在确认场地符合安装条件后，安装人员会严格按计划执行安装任务。

结构性安装。主要包括拆箱和吊装，模拟机主体结构会通过吊车吊入模拟机大厅，同时工程师会在底座地面钻孔，使用膨胀螺栓固定运动平台基座，模拟机吊桥、视景投影幕、运动作动筒、空调等会逐步完成安装，同时另一组工程师会在计算机房内完成设备摆放和接线。结构性安装一般耗时4个星期。

上电。结构性安装结束，模拟机会交付给集成工程师，进行通电前的短路检查，确认无误后，按照计算机、空调、运动系统、座舱的顺序逐步上电，加载软件进行试运行。

功能性安装。视景工程师会对投影系统进行细调，软件工程师会对系统仿真任务进行测试，硬件工程师和系统集成功能工程师会开始运动系统调试和极限位置测试，确保模拟机符合安全运行标准。飞行操纵系统和声音系统会进行校准，同时会有飞行性能工程师进行一系列的QTG自动测试，确保运行结果符合鉴定标准，并作为初始鉴定依据准备提交给民航局审查。

4 验收

验收团队由经验丰富的飞行员和模拟机工程师组成，飞行员负责主观飞行测试，评估模拟机运动提示和飞机性能；模拟机工程师负责按照验收测试手册对飞机各子系统进行检查。由于验收工作量极大，程序复杂，验收人员必须熟悉模拟机系统和飞机系统性能，熟悉测试方法，并具有较强的英文交流能力。验收按照发生时间，一般分为以下三个阶段。

4.1 工厂验收

工厂验收是指模拟机拆装发货之前，在工厂内进行的阶段性验收，一般在模拟机合同签署后7个月开始，用户必须在验收开始之前向厂家提供最新的飞机随机数据库，包括导航数据库NDB，地形数据库TDB，性能数据OPC，磁偏参数MAGVAR以及ATSU装载数据等，并确定与视景有有关的鉴定机场和运行机场清单，提交缺失的机场地理数据和导航台数据。按照项目进度要求，在工厂验收开始之前，厂家必须向用户提交一份详细的验收准备报告，包括模拟机最终座舱定义文件、数据包购买订单、飞机部件采购订单、系统集成测试故障清单等文档，并定期报告模拟机生产状态。在验收开始前一个月，厂家将向用户提交最新的验收测试文档和飞机故障测试清单，用户可以结合空客数据包中的故障定义文档以及飞行操纵手册（FCOM）第三册中的非正常程序进行检查。由于每个厂家的验收测试手册详尽程度不一样，有条件的用户可以综合两到三家厂家的测试手册，归纳总结出一套自己的测试方案。对于主观飞行测试，可以根据厂家的飞行测试手册，由工程师和飞行员讨论制定一套针对性的飞行科目，例如飞行包线、超速和低速保护，设备运行极限、恶劣气象、低能见着陆、风切变、备份和直接法则、多系统失效、RNP程序、迫降等，并及早准备航图和检查单。

工厂验收一般持续4个星期，验收团队按照与厂家协商好的验收计划执行，验收过程中发现的问题将记录在案，并要求厂家在验收结束之前解决，遗留问题将在场地验收时着重检查。工厂验收结束时，由用户授权代表在验收合格证书上签字，表示模拟机可以进入发货阶段。

4.2 场地验收

在场地安装结束且集成测试无误后，厂家会在特定时间点提交用户进行场地验收，场地验收由执行工厂验收的同一组人员负责，主要是对工厂验收未完成的项目、遗留未解决的问题进行重新验证，场地验收的目的是尽可能解决与飞机性能和模拟机使用有关的任何问题，为保险起见，用户可以指派3到4名资深飞行员对模拟机进行反复试飞，主要测试操纵品质和运动提示，由厂家工程师根据飞行员的反馈对运动系统和操纵系统进行再一次细调，确保获得最佳的飞行感受。

4.3 初始鉴定

在场地验收结束后，将由民航总局模拟机鉴定办公室的技术和飞行代表对模拟机进行初始鉴定，主要检查模拟机功能和所模拟机的飞机性能是否完善，模拟机QTG测试数据是否与真实空客飞机的试飞数据保持匹配。厂家将针对局方代表提出的问题进行整改，检查合格的QTG将被作为官方认可的初始文件。初始鉴定是模拟机引进工作中最后也是最关键的一步，并对模拟机整个寿命周期内持续、健康、稳定运行有着深远和积极的影响。

在初始鉴定结束之日，民航总局、用户、厂家将在鉴定合格证书上签字，标志着模拟机正式投入训练。

5 结束语

模拟机引进是一项系统性工程，是在高性能、高可靠性、低成本、低能耗等方面寻求平衡点。合理的规划、严谨的工作流程、超前的意识、良好的执行力都是做好引进工作的前提。当然必须承认，任何品牌的模拟机都不可能是十全十美，没有最好，只有最适合。每一台模拟机的引进工作都是一次学习和提高的机会，相信在飞行培训行业同仁们的努力下，将会有更多更优质的模拟机投入运营，为民航安全生产做出更大贡献。

参考文献

［1］A320neo System Configuration Guide， Airbus S.A.S， May 2015.

［2］CAE 7000 series A320 FFS standard product spec.CAE Inc， 2013.

［3］Sichuan Airlines FFS Technical Specification rev1.8， 2014.

［4］Bid Data Package v8 Airbus S.A.S September 2011.

［5］Facilities Design Criteria， L-3 Link UK， 2014.

Studying Key-link and Technology of the Introduction Airbus Flight Simulator

Yang Yang
（Training Center of Sichuan Aviation Refco Group Ltd， Chengdu， Sichuan， 611731， chian）

Abstract：It has been a common consensus that procurement of the full flight simulator is a critical issue in continuously striking.For a balance in higher performance and reliability， lower cost and energy consumption， the systematic project of pre-planning must be done.In order to better performing procurement， buyers should have responsibilities ，including proper planning， compact workflow， advanced awareness and reasonable execution，that can be guaranteed prior to the project milestone.In this paper ，we discussed a bit of technical problem， with the author's wide background and experience in the process of procurement Airbus full flight simulators.

Key words：Flight Simulator； Introduction； Test Flight； Key-link

中图分类号：V249.4

文献标识码：A

文章编号：2095-8412 （2016） 02-136-06

DOI：工业技术创新 URL： http//www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.02.008

作者简介：

杨洋（1983-），男，成都人，现在就职于四川航空集团有限责任公司培训中心，担任模拟机主管，中级技术职称，长期负责飞行训练和模拟机引进工作。

E-mail： simgod@126.com