CN106485980A - 一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法，将所有控制和交互单元模块化，设置有模拟座舱、计算机分系统、辅助分系统和教员控制台，通过控制计算机对受训者在模拟座舱内的操作信息进行采集、处理与显示，为飞机维修人员的试车发动机训练提供了高效的培训手段，受训人员可不受实装飞机实习时间、场地、环境、保障等条件限制，反复高强度地在本系统上进行发动机试车程序和方法的训练和考核，直至熟练掌握有关技能，培训效率高，效果好。

Description

一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法

技术领域

本发明属于模拟仿真技术领域，具体涉及一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法。

背景技术

飞机发动机是飞机的核心，为确保飞行安全，必须保证其稳定可靠地工作，为此，需要定期进行飞行发动机地面试车，以检验其性能、功能、可靠性，及时发现和消除故障隐患。因此，对飞机维修专业技术人员来说，发动机地面试车是必须熟练掌握的最基本和最重要的技能之一，试车方法和程序不正确，就无法保证发动机处于安全可靠的状态，甚至有可能损坏发动机，造成不必要的损失。目前，飞机维修专业技术人员发动机地面试车技能训练主要采用课堂讲授结合飞机实装练习的模式。课堂讲授主要是借助于多媒体课件、挂图、模板等教具实施教学，可同时对多人进行培训，训练效率高，对原理类教学内容来说，教学效果也较好，但这种训练手段自主性较差，特别是对于飞机发动机地面试车这种操作程序和方法要求严格的维护工作来说，存在理论学习与实践作业脱节的问题。机上实装练习可以较好解决操作技能的训练问题，可以较好培养受训者的动手能力，训练效果好，但受飞机数量、场地、时间、天气、其他专业工作协调以及安全性等因素的限制，训练效率较低，同时，受训人员在实装上频繁练习不仅会影响飞机发动机使用寿命，而且也会产生故障隐患，对飞行安全造成潜在威胁。另外，无论是课堂教学还是实装练习，都不能有效地对受训者进行飞机发动机故障诊断与排除的训练，造成受训者的技能短板。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法，借助于该练习系统，可让受训者反复操作练习飞机发动机地面试车的程序和方法，即解决了课堂教学理论与实践脱节的问题，又弥补了飞机实装练习效率低、安全性和经济性差的不足，满足培训需求。

为了达到上述目的，一种飞机发动机地面试车练习系统，包括模拟座舱，模拟座舱连接计算机分系统、辅助分系统和教员控制台，教员控制台连接计算机分系统和辅助分系统；

所述模拟座舱包括仿真舱体，仿真舱体内设置有仿真座椅、舱内设备仿真控制盒、教学观摩子系统、杆舵系统、显示设备和音响系统；

所述模拟座舱包括与显示设备连接的显示子系统、与音响系统连接的声音模拟分系统和与舱内设备仿真控制盒连接的操控子系统，计算机分系统包括仿真控制计算机、网络子系统和接口子系统，辅助分系统包括接地子系统、电源子系统、设备附件和教学观摩子系统；

所述显示子系统连接声音模拟分系统和仿真控制计算机，操控子系统连接接口子系统，接口子系统连接网络子系统，网络子系统连接仿真控制计算机，仿真控制计算机连接教员控制台。

所述仿真控制计算机用于对受训者在模拟座舱内的操作信息进行采集和处理，并送至显示子系统、声音模拟分系统和教员控制台；

所述显示子系统用于将显示仿真控制计算机发送的需要显示的内容发送至显示设备上；

所述声音模拟分系统用于根据仿真控制计算机发送来的数据，模拟飞机机载设备工作噪音、地面设备工作噪音、告警声音和语音通讯声音；

所述操控子系统用于采集舱内设备仿真控制盒的操作信息，并通过接口子系统和网络子系统的转换后发送至仿真控制计算机；

所述教学观摩子系统设置在模拟座舱的顶部，用于观察学员操作状态。

所述舱内设备仿真控制盒包括固定在面板上的若干操纵设备和若干信号指示设备，以及设置在盒体内部的若干输入信号采集卡和若干输出信号驱动卡，所有输入信号采集卡均通过信号线连接与其对应的操纵设备，所有输出信号驱动卡均通过信号线连接与其对应的信号指示设备，所有输入信号采集卡和所有输出信号采集卡均通过电源电缆连接电源子系统和接地子系统，并通过CAN总线连接接口子系统。

所述操纵设备包括电门、旋钮和按钮，信号指示设备包括信号灯、数码管和仪表。

所述仿真控制计算机内置仿真训练控制单元，仿真训练控制单元包括发动机试车仿真软件模块、故障仿真软件模块、专家智能评判软件模块、系统主控软件模块、接口控制软件模块、音频控制模块、多媒体教学模块、维修资料查询模块、原理图同步显示模块、飞机发动机附件拆装模块、系统维护检测模块和系统操作帮助模块。

所述发动机试车仿真软件模块用于控制发动机试车模拟训练操作过程，包括发动机起动过程仿真控制、发动机运转仿真控制、发动机冷运转仿真控制、燃油系统仿真控制、电源系统仿真控制、液压系统仿真控制、滑油系统仿真控制、操纵系统仿真控制、火警系统仿真控制、座舱仪表仿真显示、发动机试车声响仿真控制和软件间接口数据控制；

所述故障仿真软件模块用于设置飞机发动机故障内容，并控制发动机故障排除模拟训练操作过程，包括发动机转速异常仿真控制、液压系统故障仿真控制、发动机超温仿真控制、燃油系统故障仿真控制、滑油系统故障仿真控制、发动机吸入多余物故障仿真控制、发动机着火故障仿真控制和软件间接口数据控制；

所述专家智能评判软件模块用于记录用户操作信息，并与标准操作进行对比，最后判断并显示，包括发动机试车标准参数、试车操作记录、仿真分析评判处理机、模糊综合评判和发动机试车考核记录；

所述系统主控软件模块用于整个软件系统的控制，包括各仿真软件的调用、测试软件的调用、各仿真软件间数据交互、Windows系统桌面的屏蔽及解除、系统参数设置、系统进入及退出；

所述接口控制软件模块用于整个软件—硬件系统的数据交互与控制，包括接口数据编码及解码、接口数据转换及传输、接口数据控制以及接口数据测试；

所述音频控制模块用于为整个软件系统提供试车时飞机发动机及其他设备各阶段的声响，包括发动机音源数据、液压系统音源数据、冷气系统音源数据、电气系统音源数据和告警系统音源数据；

所述多媒体教学模块，用于存储训练科目列表及文本、图片、动画、视频等多媒体参考资料列表，并通过显示设备进行显示；

所述维修资料查询模块，用于存储维修资料，并通过系统控制计算机激活后，在显示设备上进行显示；

所述原理图同步显示模块，用于存储系统各个状态下的原理图，并通过显示设备进行显示；

所述飞机发动机附件拆装模块，用于模拟发动机附件的拆装过程，通过显示设备进行显示；

所述系统维护检测模块，用于对用户的信息进行维护，以及对显示设备和仿真座舱设备进行检测；

所述系统操作帮助模块，用于储存各步骤的操作方法，并能够通过系统控制计算机进行调取，在显示设备上显示。

一种飞机发动机地面试车练习系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，计算机分系统初始化，教员控制台监控显示装置的显示器主窗口出现登录对话框；

步骤二，依据用户登录信息进行身份验证和辨识，验证成功则进入下一步骤，验证不成功则重新登录，新用户进行初始登记和权限设定后再登录；

步骤三，用户根据显示设备上显示的内容进行选择；

步骤四，模拟座舱内的显示设备根据用户选择的内容，从仿真训练控制单元中提取相对于的内容，在显示装置上显示；

步骤五，用户操纵模拟座舱内的杆舵系统和舱内设备仿真控制盒上的操控设备，舱内设备仿真控制盒上的对应信号指示设备将实时跟随响应；

步骤六，仿真训练控制单元根据用户的操纵内容进行评判和记录，从而完成模拟训练。

所述步骤五中，仿真控制计算机实时采集杆舵系统和舱内设备仿真控制盒的数字信号和模拟信号，数据经过预处理，传输至仿真控制计算机内的仿真训练控制单元，仿真训练控制单元对接收的数据进一步进行处理和转换，根据处理结果调用相关操作模块和功能模块，将最终解算出的结论一方面传回设备仿真软件，经过片选处理输出至相关的舱内设备仿真控制盒，点亮舱内设备仿真控制盒上的信号指示设备，另一方面处理结果传输至音响系统和教员控制台以及模拟座舱的显示设备，模拟飞机发动机设备音响和显示相关操作信息。

所述步骤六中的评判具体方法如下：

1)建立基于D-S融合的飞机发动机试车综合评判数学模型，其基本步骤为：

第一步：定义辨别框θ；

第二步：确定基本概率分配函数；

第三步：定义信任函数(Belief Function)；

2)制定证据合并的Dempster法则，其基本原则为：

A、构成θ时要选择相互独立的元素；

B、各信任函数必须具有相同的辨别框；

C、该规则通过化解矛盾，得到的最终结果是各证据综合支持的结果；

D、Dempster法则满足可交换性，证据的作用不受其合并次序的影响；

E、K-1作为各数据源矛盾程度的测度，K-1越大，证据间矛盾越激烈；

3)建立模糊综合评判模型，其基本步骤为：

第一步，确定评价集，V＝{v1,v2,v3,v4,v5}，分别表示评判成绩：20分为差、40分为较差、60分为中等、80分为良好、100分为优秀；

第二步，确定评判要求集，U＝{U1,U2,U3,L,……Un}；

第三步，采用D-S证据融合方法确定各要求权重；

第四步，确定评判隶属矩阵，从U到V的一个模糊映射，确立一个模糊关系R，它表示为一个模糊矩阵R＝{rij}，i＝1,2,L,n；j＝1,2,L,m；rij为隶属度；

第五步，进行模糊综合评判，进行模糊矩阵的计算，得到模糊综合评判结果B＝ωR。

与现有技术相比，本发明的系统将所有控制和交互单元模块化，设置有模拟座舱、计算机分系统、辅助分系统和教员控制台，通过控制计算机对受训者在模拟座舱内的操作信息进行采集、处理与显示，为飞机维修人员的试车发动机训练提供了高效的培训手段，受训人员可不受实装飞机实习时间、场地、环境、保障等条件限制，反复高强度地在本系统上进行发动机试车程序和方法的训练和考核，直至熟练掌握有关技能，培训效率高，效果好。

本发明的方法通过用户登录信息对身份进行验证和辨识，能够提取不同用户的权限，再根据用户选取的内容进行仿真模拟，本发明操作便捷，实用性好，可避免实装飞机实习时的不安全因素，避免因实习造成的发动机使用寿命受损，同时节约燃料费用，具有较好的训练效益。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的系统组成原理图；

图3为本发明的模拟座舱结构示意图；

图4为本发明的计算机分系统和辅助分系统结构示意图；

图5为本发明的系统软件功能关系图；

图6为本发明的模拟座舱设备仿真控制盒内部结构框图；

图7为本发明的主界面示意图；

图8为本发明的主流程图；

图9为本发明的地面试车操作训练流程图；

图10为本发明的特情处置训练流程图；

图11为本发明的故障隔离训练流程图；

图12为本发明的考核评判流程图。

其中，1-1、模拟座舱；1-2、计算机分系统；1-3、辅助分系统；1-4、教员控制台；2-1、舱内设备仿真控制盒；2-2、仿真座椅；2-3、显示设备；2-4、杆舵系统；2-5、仿真舱体；2-6、教学观摩子系统；2-7、音响系统；3-1、控制计算机；3-2、接口子系统；3-3、网络子系统；3-4、设备附件；3-5、接地子系统；3-6、电源子系统。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参见图1至图12，一种飞机发动机地面试车练习系统，包括模拟座舱1-1，模拟座舱1-1连接计算机分系统1-2、辅助分系统1-3和教员控制台1-4，教员控制台1-4连接计算机分系统1-2和辅助分系统1-3；

模拟座舱1-1包括仿真舱体2-5，仿真舱体2-5内设置有仿真座椅2-2、舱内设备仿真控制盒2-1、教学观摩子系统2-6、杆舵系统2-4、显示设备2-3和音响系统；

模拟座舱1-1包括与显示设备2-3连接的显示子系统、与音响系统2-7连接的声音模拟分系统和与舱内设备仿真控制盒2-1连接的操控子系统，计算机分系统包括仿真控制计算机3-1、网络子系统3-3和接口子系统3-2，辅助分系统包括接地子系统3-5、电源子系统3-6、设备附件3-4和教学观摩子系统2-6；

显示子系统连接声音模拟分系统和仿真控制计算机3-1，操控子系统连接接口子系统3-2，接口子系统3-2连接网络子系统3-3，网络子系统3-3连接仿真控制计算机3-1，仿真控制计算机3-1连接教员控制台1-4。

仿真控制计算机3-1用于对受训者在模拟座舱内的操作信息进行采集和处理，并送至显示子系统、声音模拟分系统和教员控制台；

显示子系统用于将显示仿真控制计算机3-1发送的需要显示的内容发送至显示设备2-3上；

声音模拟分系统用于根据仿真控制计算机3-1发送来的数据，模拟飞机机载设备工作噪音、地面设备工作噪音、告警声音和语音通讯声音；

操控子系统用于采集舱内设备仿真控制盒2-1的操作信息，并通过接口子系统和网络子系统的转换后发送至仿真控制计算机3-1；

教学观摩子系统2-6设置在模拟座舱1-1的顶部，用于观察学员操作状态。

舱内设备仿真控制盒2-1包括固定在面板上的若干操纵设备和若干信号指示设备，以及设置在盒体内部的若干输入信号采集卡和若干输出信号驱动卡，所有输入信号采集卡均通过信号线连接与其对应的操纵设备，所有输出信号驱动卡均通过信号线连接与其对应的信号指示设备，所有输入信号采集卡和所有输出信号采集卡均通过电源电缆连接电源子系统3-6和接地子系统3-5，并通过CAN总线连接接口子系统3-2。

操纵设备包括电门、旋钮和按钮，信号指示设备包括信号灯、数码管和仪表。

仿真控制计算机内置仿真训练控制单元，仿真训练控制单元包括发动机试车仿真软件模块、故障仿真软件模块、专家智能评判软件模块、系统主控软件模块、接口控制软件模块、音频控制模块、多媒体教学模块、维修资料查询模块、原理图同步显示模块、飞机发动机附件拆装模块、系统维护检测模块和系统操作帮助模块。

发动机试车仿真软件模块用于控制发动机试车模拟训练操作过程，包括发动机起动过程仿真控制、发动机运转仿真控制、发动机冷运转仿真控制、燃油系统仿真控制、电源系统仿真控制、液压系统仿真控制、滑油系统仿真控制、操纵系统仿真控制、火警系统仿真控制、座舱仪表仿真显示、发动机试车声响仿真控制和软件间接口数据控制；

故障仿真软件模块用于设置飞机发动机故障内容，并控制发动机故障排除模拟训练操作过程，包括发动机转速异常仿真控制、液压系统故障仿真控制、发动机超温仿真控制、燃油系统故障仿真控制、滑油系统故障仿真控制、发动机吸入多余物故障仿真控制、发动机着火故障仿真控制和软件间接口数据控制；

专家智能评判软件模块用于记录用户操作信息，并与标准操作进行对比，最后判断并显示，包括发动机试车标准参数、试车操作记录、仿真分析评判处理机、模糊综合评判和发动机试车考核记录；

系统主控软件模块用于整个软件系统的控制，包括各仿真软件的调用、测试软件的调用、各仿真软件间数据交互、Windows系统桌面的屏蔽及解除、系统参数设置、系统进入及退出；

接口控制软件模块用于整个软件—硬件系统的数据交互与控制，包括接口数据编码及解码、接口数据转换及传输、接口数据控制以及接口数据测试；

音频控制模块用于为整个软件系统提供试车时飞机发动机及其他设备各阶段的声响，包括发动机音源数据、液压系统音源数据、冷气系统音源数据、电气系统音源数据和告警系统音源数据；

多媒体教学模块，用于存储训练科目列表及文本、图片、动画、视频等多媒体参考资料列表，并通过显示设备进行显示；

维修资料查询模块，用于存储维修资料，并通过系统控制计算机激活后，在显示设备上进行显示；

原理图同步显示模块，用于存储系统各个状态下的原理图，并通过显示设备进行显示；

飞机发动机附件拆装模块，用于模拟发动机附件的拆装过程，通过显示设备进行显示；

系统维护检测模块，用于对用户的信息进行维护，以及对显示设备和仿真座舱设备进行检测；

系统操作帮助模块，用于储存各步骤的操作方法，并能够通过系统控制计算机进行调取，在显示设备上显示。

一种飞机发动机地面试车练习系统的控制方法，包括以下步骤：

步骤一，计算机分系统1-2初始化，教员控制台1-4监控显示装置2-3的显示器主窗口出现登录对话框；

步骤二，依据用户登录信息进行身份验证和辨识，验证成功则进入下一步骤，验证不成功则重新登录，新用户进行初始登记和权限设定后再登录；

步骤三，用户根据显示设备上显示的内容进行选择；

步骤四，模拟座舱1-1内的显示设备2-3根据用户选择的内容，从仿真训练控制单元中提取相对于的内容，在显示装置上显示；

步骤五，用户操纵模拟座舱内的杆舵系统2-4和舱内设备仿真控制盒2-1上的操控设备，舱内设备仿真控制盒2-1上的对应信号指示设备将实时跟随响应；

步骤六，仿真训练控制单元根据用户的操纵内容进行评判和记录，从而完成模拟训练。

本发明的系统采用性能优越、可靠性高的工业计算机作为系统的控制机，采用多种功能强大的软件作为系统开发平台，利用仿真控制计算机和显示设备、计算机通用设备、I/O接口电路等控制单元来完成系统平台的搭建。系统实时采集仿真控制设备信号，经过数据采集控制接口的传输、转换，CPU运算、处理，由数据输出控制接口传输、转换、输出，实时控制各仿真设备的模拟显示和模拟仪表、信号灯的指示，实现飞机发动机试车模拟训练功能。

仿真训练控制单元采用模块化设计思路，各模块之间通过程序间消息响应进行数据交互，相互调用所需的数据资源，软件利用VC++为程序开发平台，采用面向对象的编程方法，通过引入OpenGL图形引擎实现对飞机3D模型和2D图像的逻辑功能驱动，以达到对飞机实装设备在图形图像界面的虚拟仿真功能，具体技术方法为：

1)通过3D模型控制类实现三维模型以及其纹理的加载；

2)通过三维场景控制类实现地面加载、三维模型控制、光照效果以及虚拟场景漫游等控制操作；

3)通过2D图像界面控制类实现在虚拟场景中图像界面的加载和控制操作；

4)在通信类中通过引用UDP通信协议实现应用程序与外部的数据通信功能；

5)在数据库访问类中实现应用程序对数据库的增、删、改、查操作。

系统主控软件主要用于整个软件系统的控制，运行于系统控制计算机上，其界面显示在仿真座舱和教员控制台的显示设备上，可实现以下功能：

飞机发动机试车模拟训练系统主界面；

训练科目设定；

系统参数的设置；

其他软件的调用；

所有接口数据的编码、解码、转换、传输和控制；

接口数据测试；

软件间数据交互；

系统使用帮助；

系统的进入/退出；

Windows系统桌面的屏蔽及解除Windows系统桌面的屏蔽。

仿真控制计算机实时采集杆舵系统2-4和舱内设备仿真控制盒2-1的数字信号和模拟信号，数据经过预处理，传输至仿真控制计算机内的仿真训练控制单元，仿真训练控制单元对接收的数据进一步进行处理和转换，根据处理结果调用相关操作模块和功能模块，将最终解算出的结论一方面传回设备仿真软件，经过片选处理输出至相关的舱内设备仿真控制盒2-1，点亮舱内设备仿真控制盒2-1上的信号指示设备，另一方面处理结果传输至音响系统2-7和教员控制台1-4以及模拟座舱1-1的显示设备2-3，模拟飞机发动机设备音响和显示相关操作信息。

该软件运行于系统控制计算机上，可实现以下训练科目的模拟仿真：

发动机起动；

发动机暖机；

发动机慢车状态检查；

发动机额定状态检查；

发动机最大状态检查；

发动机加力状态检查；

发动机加减速性能检查；

发动机空中启动地面检查；

发动机冷机；

发动机停车；

燃气涡轮起动机的冷运转；

发动机冷运转；

EPU引气方式运行检查；

用地面监控检查台检查发动机参数的发动机试车。

更优的是，发动机试车仿真软件还可接受系统主控软件传来的设定飞机发动机设备故障信息指令，模拟飞机发动机在故障状态下的工作情况。

参见图6，本发明中模拟座舱1-1中的所有舱内设备仿真控制盒2-1均由仿真面板和数据采集与控制板组成，数据采集与控制板对仿真面板上各类输入、输出信号进行采集和控制。仿真控制盒(板)通过CAN总线与LAN/CAN转换器互联，形成一个基于CAN总线的数据传输网络，LAN/CAN转换器同时通过网线和控制计算机相连。当用户操作仿真面板上的某个输入设备时，相应的仿真控制盒中的分布式数据采集与控制电路板检测到相关信号并对信号进行编码，然后通过CAN总线将编码传输至LAN/CAN转换器，对数据进行处理后再次将数据封装成IP包并通过网线发送至控制计算机，控制计算机接收到数据后进行解码、计算，生成相应的控制信息并发送至相关设备；当需要对相关仿真控制盒的输出设备进行控制时，控制计算机首先将控制数据进行编码并封装成IP包，然后发送至LAN/CAN转换器，LAN/CAN转换器接收到数据依次判断数据的目标仿真控制盒并将数据发往相应地址的仿真控制盒；目标仿真控制盒上的分布式数据采集与控制电路板接收到数据后进行解码并转换成控制信号，驱动仿真模拟面板上相应的设备进行指示。

本发明中的音响系统2-7包括音频控制盒、音频控制系统软件和音频输入输出设备，主要用来模拟飞机机载设备工作噪音、地面设备工作噪音、告警声音和语音通讯声音，其中飞机机载设备工作噪音包括燃油泵工作声、发动机起动运转声、起落架收放噪声等；地面设备工作噪音包括地面液压泵、空调车等工作声；告警声音包括话语告警系统声音和飞机音调报警声；通讯声音主要是通讯系统检测时收听到的声音及语音测试。

音频控制盒是一套多输入、多输出音频控制电路，输入信号来自音频输入设备以及控制计算机声卡的输出，输出信号用来直接驱动音频输出设备。任一输出通道均由所有输入通道混合(或选择某几路输入通道混合)而成。通过程序既可以调节输出通道的总体音量，又可以单独调节各输入通道的音量。

音频控制系统软件用于在试车操作模拟练习过程中对飞机各设备工作噪声的实时模拟和控制，可实现以下功能：

实时测试各播放声响的当前位置；

在任意时刻寻找目标声响的指定位置且进行播放；

设备工作声响的无间断循环播放；

多个设备声响的叠加播放；

实时地控制各设备工作声响强度。

音频控制系统软件利用DirectSound技术，采用面向对象的程序设计，通过对预设音频数据信息的实时调用和传递，实现对飞机各设备工作噪声的实时模拟和控制，具体技术方法为：

1)建立飞机设备音频处理库；

2)依据用户操作信息确定目标声响的指定位置；

3)从各声响音频文件中读取指定位置的音频数据信息；

4)创建各声响的DirectSound缓冲区；

5)将各声响音频数据传递到缓冲区；

6)运用DirectSoundBuffer接口功能将各声响音频数据通过计算机声卡输出。

优选的，本发明的用户分为两类，一类是教员用户，另一类是学员用户，由系统管理员对用户进行初始登记和权限设定，用户在登记成功后可修改个人用户名和密码。用户登录后，系统将自动识别用户身份并为其开放相应功能。

参见图7，优选的，本发明具有发动机地面试车操作、特情处置、故障隔离、部件识别与拆装、多媒体辅助教学、原理同步学习等训练单元，还具有考核与评判、维修资料查询、数据维护、系统自检测等辅助功能。除数据维护和系统自检测功能由系统管理员专权操作外，系统的其余功能全部对用户开放，所不同的是考核与评判功能中，教员用户有出题和查阅整体考核成绩权限，而学员只有答题和查阅自身成绩权限。

参见图8，一种飞机发动机地面试车练习系统及其控制方法，其控制方法包括如下步骤：

(1)系统初始化，系统控制显示器主窗口出现登录对话框；

(2)依据用户登录信息进行身份验证和辨识，验证成功则进入下一步骤，验证不成功则重新登录，新用户需要进行初始登记和权限设定后再登录；

(3)系统进入弹出式菜单主界面，菜单内容包括地面试车操作、特情处置、故障隔离、部件拆装、多媒体教学、原理同步、考核评判、资料查询、数据维护、系统检测、帮助和退出，用户根据需要点击相关菜单按钮进入相应训练功能或辅助功能：

1)参见图9，如果点击“地面试车”按钮，系统进入地面试车操作训练单元，系统控制显示器上出现地面试车操作训练科目勾选列表窗口和训练模式选择按钮，训练模式分为课堂教学和学员自学两种，课堂教学模式下，由教员利用教学观摩子系统和音响系统在仿真座舱内便讲解边操作，学员可通过投影仪进行观摩学习；学员自学模式下，学员根据自己选定的训练科目在仿真座舱内操作练习，仿真座舱显示设备上也会按照练习者的要求显示操作程序提示，两种训练模式下，用户都可以随时调看多媒体资料库中的实操流程示范录像、电子图片、电子维修手册等参考内容。

用户选定训练模式和科目后，即可开始选定科目的操作程序训练，用户操纵仿真座舱中的杆舵系统或舱内设备仿真控制盒面板上的开关、按钮、旋钮、按键时，相关设备仿真控制盒上的信号灯、显示器、仪表将实时跟随响应，在学员自学模式下，系统还会对操作过程进行记录，学员可以查看操作程序是否正确。

2)参见图10，如果点击“特情处置”按钮，出现特情处置训练窗口，在特情设置栏中点击选择要设置的特情，然后点击“设置”按钮，系统弹出确认窗口，确认后该特情即予以设置。特情设置后，模拟座舱中相关仿真控制盒面板上的信号灯、仪表、显示器会显示选定特情对应相关信息，用户可按处置程序进行练习。在此期间，点击“取消特情”按钮，可取消已设特情。点击“退出”按钮，将提示取消特情，确认后系统退出特情处置训练状态。在训练状态下，用户可以点击“帮助”，此时在模拟座舱和教员控制台的显示设备上会出现处置方法和程序提示。在考试状态下，特情由教员身份的用户设置，学员身份用户不会得到帮助提示。

3)参见图11，如果点击“故障隔离”按钮，出现故障隔离训练窗口，窗口包含故障库列表，用户在故障库列表中选择所需设置的故障，然后点击“确定”按钮，系统将请用户确认，确认后故障将予以设置。故障设置后，仿真座舱内的设备仿真控制盒面板将会出现相关故障现象，同时显示设备上也会自动显示该故障机组报告，用户可开始按下列步骤进行故障隔离模拟操作：

步骤一：用户在仿真座舱显示设备界面上查阅故障隔离手册，确定故障代码及FIM任务号，并进而查阅故障隔离工作程序。

步骤二：用户在仿真座舱内进行通电测试或系统测试准备。

步骤三：用户在显示设备界面上使用虚拟飞机模型模拟打开有关设备舱。

步骤四：在打开的设备舱中选择要检查或维修的设备。

步骤五：使用飞机发动机设备测试面板进行模拟操作测试。

步骤六：根据FIM给出的可能故障原因，进行故障隔离。若需拆装更换或检测电气线路等维修，可在显示设备界面上进行模拟操作演示。

完成上述故障隔离模拟操作，排除了相关故障后，显示设备窗口将自动跳出故障排除的训练通知。

故障隔离模拟操作期间，点击训练控制显示器窗口“取消故障”按钮，可取消已设故障。点击“退出”按钮，将提示取消故障，确认后系统退出故障隔离训练状态返回主界面。

4)如果点击“部件拆装”按钮，出现部件识别和拆装窗口，同时模拟训练显示器窗口界面显示虚拟三维飞机模型，移动鼠标至有关设备舱口，舱盖会自动打开并展示设备或部附件三维图形及安装情况，当鼠标变成手形时，点击该设备或部附件，即可显示实景照片及名称，点击鼠标右键，在弹出的对话框中选择“拆装练习”，可对外场可拆卸的设备和部附件进行模拟拆装练习；选择退出，系统从部件拆装状态返回主界面。

5)如果点击“多媒体教学”按钮，出现多媒体教学窗口，窗口包含训练科目列表及文本、图片、动画、视频等多媒体参考资料列表，勾选所需内容后，点击“确定”，模拟训练显示器上会显示相关的教学内容或多媒体资料，即可供教员进行课堂教学，也可供学员课后自学；选择退出，系统从多媒体教学状态返回主界面。

6)如果点击“原理同步”按钮，出现原理同步窗口，窗口包含工作原理同步显示、工作原理教学演示和功能组件图展示三个列表，系统根据用户勾选确定的条目，在模拟训练显示器上显示相应内容。选择工作原理同步显示列表中的条目，系统与设备仿真控制盒面板操作同步联动，以二维图形方式动态显示工作原理，使受训者边练习操作程序和技能，边学习理论知识；选择工作原理教学演示列表中的条目，系统把工作原理按工作状态或工作过程设置多个演示阶段，以慢速动画方式进行演示，为方便用户学习，播放页面设置了三个功能键，分别是“播放”、“下一节”、“上一节”；选择功能组件图展示列表中的条目，系统以二维或三维方式逼真展示功能组件的组成构件。

7)参见图12，如果点击“考核评判”按钮，出现操作考核与评判窗口，被考核用户可以按以下步骤和方法参加考核：

步骤一：在登记人员列表中选中被考核者，或者在姓名栏内直接输入被考核者姓名，此时被考核人姓名显示在“当前被考核人”一栏中。未在考核进行中时可更换被考核人，更换被考核人时在登记人员中选择，然后点击“更换”按钮，系统将弹出确认窗口，确认后，被考核人即被更换。

步骤二：点击“登记完成”按钮，进入考核科目选择窗口，在考核科目列表中进行考核科目勾选，选择“全选”，所有科目均将被选择，更换考核科目只能在考核前进行，考核进行中不能更换。

步骤三：点击“开始考核”按钮，系统将弹出确认窗口，点击“确认”后考核开始。

步骤四：被考核人在操作训练台上进行操作，此时系统会显示考核时间进程。

步骤五：操作结束或想要终止考核时，点击“结束考核”按钮，系统弹出确认窗口，点击“确认”后考核结束。若非正式考核或用户进行自学练习测试不需记录结果时，可在点击结束考核按钮前取消“考核结果自动记录”选项。

步骤六：点击“退出”按钮，系统从考核评判状态返回主界面。

考核结束后，系统会依据维修操作标准对被考核者的操作程序、时间等技术指标进行综合评判，自动指出操作过程存在的问题，并给出考核评价。考核评价分A、B、C、D四档，分别对应优良、一般、及格、不及格。

操作考核成绩将存入数据库，用户可在点击“退出”按钮前查询考核结果，也可通过检索名录历次考核结果和操作问题，学员用户只能查询自身历史考核情况，教员用户可以查询所有学员历次考核情况。

本发明的“考核评判”功能采用模糊综合评判与D-S证据融合相结合方法实现，其技术途径如下：

1)建立基于D-S融合的飞机发动机试车综合评判数学模型，其基本步骤为：

第一步：定义辨别框θ；

第二步：确定基本概率分配函数；

第三步：定义信任函数(Belief Function)；

2)制定证据合并的Dempster法则，其基本原则为：

A、构成θ时要选择相互独立的元素；

B、各信任函数必须具有相同的辨别框；

C、该规则通过化解矛盾，得到的最终结果是各证据综合支持的结果；

D、Dempster法则满足可交换性，证据的作用不受其合并次序的影响；

E、K-1作为各数据源矛盾程度的测度，K-1越大，证据间矛盾越激烈；

3)建立模糊综合评判模型，其基本步骤为：

第一步，确定评价集，V＝{v1,v2,v3,v4,v5}，分别表示评判成绩：20分为差、40分为较差、60分为中等、80分为良好、100分为优秀；

第二步，确定评判要求集，U＝{U1,U2,U3,L,……Un}；

第三步，采用D-S证据融合方法确定各要求权重；

第四步，确定评判隶属矩阵，从U到V的一个模糊映射，确立一个模糊关系R，它表示为一个模糊矩阵R＝{rij}，i＝1,2,L,n；j＝1,2,L,m；rij为隶属度；

第五步，进行模糊综合评判，进行模糊矩阵的计算，得到模糊综合评判结果B＝ωR。

8)如果点击“资料查询”按钮，出现资料查询窗口，系统按照用户的查阅条目选择，在训练显示器上显示以下资料：

故障隔离手册(FIM)；

飞机维修手册(AMM)；

系统图册(SSM)；

线路图手册(WDM)；

图解零部件目录(IPC)；

工卡(TC)；

每个手册的下方显示有版本日期，手册被选中后变为橙色，按“查询”按钮可将选中的手册打开，按“更新”按钮可进入更新界面。

手册被打开后，界面左边有上下两个选择框，上部的选择框用来选择手册类别，下部的选择框用来选择本手册不同的章节。在右边的显示框中显示PDF文件，右上角有关闭(“×”)和最小化(“－”)按钮。

手册更新界面最上面为手册名称。更新分三步进行：

第一步，输入版本日期，按“OK”键。如果输入的版本日期比原有的新，在后端将出现“√”，可进入第二步；反之，在后端将出现“×”，不可进入第二步；第二步，插入光盘，按“OK”键。如果经检验光盘正确，在后端将出现“√”，可进入第三步；反之，在后端将出现“×”，不可进入第三步。

第三步，按“OK”键更新文件，文件更新完毕后，在后端将出现“√”。

三步都完成后，可返回至上级界面。

9)如果点击“数据维护”按钮，在未进行训练和考核情况下，系统主控显示器上将弹出数据维护密码输入窗口，输入密码点击“确定”按钮后，若通过认证，系统将出现数据维护窗口，系统管理员可对考核人员、考核科目、操作问题、故障设置进行数据维护，维护数据时，点击数据维护工具栏中相关工具按钮即可进行插入记录、删除当前记录、编辑记录、提交修改、取消编辑、刷新数据等操作。

更有的是，系统在首次输入考核人员或进行整体更新时，可选择“整体转入”按钮，出现整体转入窗口，整体转入采用EXCEL表格格式，点击“EXCEL”按钮，在打开窗口中选择打开预先输入好的EXCEL表格，然后点击“转入”按钮，系统将自动转入人员名单。若姓名和专业与已有人员相同，系统将提示是否覆盖。

10)如果点击“系统检测”按钮，系统主控显示器上出现检测控制界面，此时，在训练控制台和操作训练台上操作各控制电门、开关和按钮，模拟训练显示器屏幕上对应的设备文字会“变红”或“变黑”，分别表示“接通”或“断开”；旋钮、操纵杆等AD量则用数字变化来判断工作是否良好。

点击检测控制界面上的“调校仪表”按钮，可对窗口中相关仪表参数进行调整。

点击检测控制界面上的“使用时间”按钮，将显示该系统使用训练情况。

Claims (9)

1.一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，包括模拟座舱(1-1)，模拟座舱(1-1)连接计算机分系统(1-2)、辅助分系统(1-3)和教员控制台(1-4)，教员控制台(1-4)连接计算机分系统(1-2)和辅助分系统(1-3)；

所述模拟座舱(1-1)包括仿真舱体(2-5)，仿真舱体(2-5)内设置有仿真座椅(2-2)、舱内设备仿真控制盒(2-1)、教学观摩子系统(2-6)、杆舵系统(2-4)、显示设备(2-3)和音响系统；

所述模拟座舱(1-1)包括与显示设备(2-3)连接的显示子系统、与音响系统(2-7)连接的声音模拟分系统和与舱内设备仿真控制盒(2-1)连接的操控子系统，计算机分系统包括仿真控制计算机(3-1)、网络子系统(3-3)和接口子系统(3-2)，辅助分系统包括接地子系统(3-5)、电源子系统(3-6)、设备附件(3-4)和教学观摩子系统(2-6)；

所述显示子系统连接声音模拟分系统和仿真控制计算机(3-1)，操控子系统连接接口子系统(3-2)，接口子系统(3-2)连接网络子系统(3-3)，网络子系统(3-3)连接仿真控制计算机(3-1)，仿真控制计算机(3-1)连接教员控制台(1-4)。

2.根据权利要求1所述的一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，所述仿真控制计算机(3-1)用于对受训者在模拟座舱内的操作信息进行采集和处理，并送至显示子系统、声音模拟分系统和教员控制台；

所述显示子系统用于将显示仿真控制计算机(3-1)发送的需要显示的内容发送至显示设备(2-3)上；

所述声音模拟分系统用于根据仿真控制计算机(3-1)发送来的数据，模拟飞机机载设备工作噪音、地面设备工作噪音、告警声音和语音通讯声音；

所述操控子系统用于采集舱内设备仿真控制盒(2-1)的操作信息，并通过接口子系统和网络子系统的转换后发送至仿真控制计算机(3-1)；

所述教学观摩子系统(2-6)设置在模拟座舱(1-1)的顶部，用于观察学员操作状态。

3.根据权利要求1所述的一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，所述舱内设备仿真控制盒(2-1)包括固定在面板上的若干操纵设备和若干信号指示设备，以及设置在盒体内部的若干输入信号采集卡和若干输出信号驱动卡，所有输入信号采集卡均通过信号线连接与其对应的操纵设备，所有输出信号驱动卡均通过信号线连接与其对应的信号指示设备，所有输入信号采集卡和所有输出信号采集卡均通过电源电缆连接电源子系统(3-6)和接地子系统(3-5)，并通过CAN总线连接接口子系统(3-2)。

4.根据权利要求3所述的一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，所述操纵设备包括电门、旋钮和按钮，信号指示设备包括信号灯、数码管和仪表。

5.根据权利要求1所述的一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，所述仿真控制计算机内置仿真训练控制单元，仿真训练控制单元包括发动机试车仿真软件模块、故障仿真软件模块、专家智能评判软件模块、系统主控软件模块、接口控制软件模块、音频控制模块、多媒体教学模块、维修资料查询模块、原理图同步显示模块、飞机发动机附件拆装模块、系统维护检测模块和系统操作帮助模块。

6.根据权利要求5所述的一种飞机发动机地面试车练习系统，其特征在于，所述发动机试车仿真软件模块用于控制发动机试车模拟训练操作过程，包括发动机起动过程仿真控制、发动机运转仿真控制、发动机冷运转仿真控制、燃油系统仿真控制、电源系统仿真控制、液压系统仿真控制、滑油系统仿真控制、操纵系统仿真控制、火警系统仿真控制、座舱仪表仿真显示、发动机试车声响仿真控制和软件间接口数据控制；

所述故障仿真软件模块用于设置飞机发动机故障内容，并控制发动机故障排除模拟训练操作过程，包括发动机转速异常仿真控制、液压系统故障仿真控制、发动机超温仿真控制、燃油系统故障仿真控制、滑油系统故障仿真控制、发动机吸入多余物故障仿真控制、发动机着火故障仿真控制和软件间接口数据控制；

所述专家智能评判软件模块用于记录用户操作信息，并与标准操作进行对比，最后判断并显示，包括发动机试车标准参数、试车操作记录、仿真分析评判处理机、模糊综合评判和发动机试车考核记录；

所述系统主控软件模块用于整个软件系统的控制，包括各仿真软件的调用、测试软件的调用、各仿真软件间数据交互、Windows系统桌面的屏蔽及解除、系统参数设置、系统进入及退出；

所述接口控制软件模块用于整个软件—硬件系统的数据交互与控制，包括接口数据编码及解码、接口数据转换及传输、接口数据控制以及接口数据测试；

所述音频控制模块用于为整个软件系统提供试车时飞机发动机及其他设备各阶段的声响，包括发动机音源数据、液压系统音源数据、冷气系统音源数据、电气系统音源数据和告警系统音源数据；

所述多媒体教学模块，用于存储训练科目列表及文本、图片、动画、视频等多媒体参考资料列表，并通过显示设备进行显示；

所述维修资料查询模块，用于存储维修资料，并通过系统控制计算机激活后，在显示设备上进行显示；

所述原理图同步显示模块，用于存储系统各个状态下的原理图，并通过显示设备进行显示；

所述飞机发动机附件拆装模块，用于模拟发动机附件的拆装过程，通过显示设备进行显示；

所述系统维护检测模块，用于对用户的信息进行维护，以及对显示设备和仿真座舱设备进行检测；

所述系统操作帮助模块，用于储存各步骤的操作方法，并能够通过系统控制计算机进行调取，在显示设备上显示。

7.根据权利要求1所述的一种飞机发动机地面试车练习系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，计算机分系统(1-2)初始化，教员控制台(1-4)监控显示装置(2-3)的显示器主窗口出现登录对话框；

步骤二，依据用户登录信息进行身份验证和辨识，验证成功则进入下一步骤，验证不成功则重新登录，新用户进行初始登记和权限设定后再登录；

步骤三，用户根据显示设备上显示的内容进行选择；

步骤四，模拟座舱(1-1)内的显示设备(2-3)根据用户选择的内容，从仿真训练控制单元中提取相对于的内容，在显示装置上显示；

步骤五，用户操纵模拟座舱内的杆舵系统(2-4)和舱内设备仿真控制盒(2-1)上的操控设备，舱内设备仿真控制盒(2-1)上的对应信号指示设备将实时跟随响应；

步骤六，仿真训练控制单元根据用户的操纵内容进行评判和记录，从而完成模拟训练。

8.根据权利要求7所述的一种飞机发动机地面试车练习系统的控制方法，其特征在于，所述步骤五中，仿真控制计算机实时采集杆舵系统(2-4)和舱内设备仿真控制盒(2-1)的数字信号和模拟信号，数据经过预处理，传输至仿真控制计算机内的仿真训练控制单元，仿真训练控制单元对接收的数据进一步进行处理和转换，根据处理结果调用相关操作模块和功能模块，将最终解算出的结论一方面传回设备仿真软件，经过片选处理输出至相关的舱内设备仿真控制盒(2-1)，点亮舱内设备仿真控制盒(2-1)上的信号指示设备，另一方面处理结果传输至音响系统(2-7)和教员控制台(1-4)以及模拟座舱(1-1)的显示设备(2-3)，模拟飞机发动机设备音响和显示相关操作信息。

9.根据权利要求7所述的一种飞机发动机地面试车练习系统的控制方法，其特征在于，所述步骤六中的评判具体方法如下：

1)建立基于D-S融合的飞机发动机试车综合评判数学模型，其基本步骤为：

第一步：定义辨别框θ；

第二步：确定基本概率分配函数；

第三步：定义信任函数(Belief Function)；

2)制定证据合并的Dempster法则，其基本原则为：

A、构成θ时要选择相互独立的元素；

B、各信任函数必须具有相同的辨别框；

C、该规则通过化解矛盾，得到的最终结果是各证据综合支持的结果；

D、Dempster法则满足可交换性，证据的作用不受其合并次序的影响；

E、K-1作为各数据源矛盾程度的测度，K-1越大，证据间矛盾越激烈；

3)建立模糊综合评判模型，其基本步骤为：

第一步，确定评价集，V＝{v1,v2,v3,v4,v5}，分别表示评判成绩：20分为差、40分为较差、60分为中等、80分为良好、100分为优秀；

第二步，确定评判要求集，U＝{U1,U2,U3,L,……Un}；

第三步，采用D-S证据融合方法确定各要求权重；

第四步，确定评判隶属矩阵，从U到V的一个模糊映射，确立一个模糊关系R，它表示为一个模糊矩阵R＝{rij}，i＝1,2,L,n；j＝1,2,L,m；rij为隶属度；

第五步，进行模糊综合评判，进行模糊矩阵的计算，得到模糊综合评判结果B＝ωR。