CN113345297B - 一种模拟飞机水上起降的数据构建方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于飞行培训设备设计领域，具体涉及一种模拟飞机水上起降的数据构建方法。由于目前国内没有水上飞机在水(海)面起降的数据包导致无法研制模拟飞机水上起降的培训设备，本发明基于飞机水上起降培训需求，根据IATA数据包规范及CCAR‑60文件，分析模拟飞机水(海)上起降性能的数据包构建方法，为水上飞机飞行模拟设备数据包研制提供技术方法，解决国内水上飞机飞行模拟机设备技术空白问题，提高飞行培训安全和效率，降低飞行培训成本。

Description

一种模拟飞机水上起降的数据构建方法

技术领域

本发明属于飞行培训设备研制技术领域，具体涉及一种模拟飞机水上起降的数据构建方法。

背景技术

飞机在交付用户后，需对飞行员进行初始培训以熟悉飞机飞行性能，后续为了保持飞行技能，需进行定期复训。使用真机培训存在一定的风险且成本较高，因此行业内通常使用全动飞行模拟机代替真机进行初始及部分飞行培训。

目前全动飞行模拟机数据包只能满足模拟陆基飞机性能，而不能满足模拟水上飞机进行水(海)上起降，因此无法研制模拟飞机水上起降的模拟培训设备，无法满足不了飞行员水(海)上起降训练要求。

模拟水上起降性能需具备水上起降数据包，目前国内外对于开发模拟飞机水上起降数据内容缺乏经验及技术。国内水上飞机的研制及运营起步较晚，需要自主开发模拟飞机水上起降的数据包。

发明内容

本发明的目的是：提供一种模拟飞机水上起降的数据构建方法，结合模拟设备数据分类及模拟飞机陆上起降数据要求，开发用于模拟水上起降模拟设备的核心数据内容的构建方法，以解决模拟设备研制核心的数据需求问题。

为解决此技术问题，本发明的技术方案是：

一种模拟飞机水上起降的数据构建方法，所述方法通过提取飞机在水上的运动特性构建了飞机在水面及海面不同的起降条件下的培训科目，提出可以模拟的水上起降科目清单，并根据模拟设备数据分类及模拟陆地性能数据要求细化构建模拟水上起降所涉及的各系统数据，并与飞机系统划分匹配进行构建得出模拟水上起降性能的数据。

所述方法包含以下步骤：

S1：基于飞机在水上的运动特性，选择飞机水上培训科目，生成飞机水上起降培训科目清单；

按照飞行员水上飞行任务及运行环境为输入条件，判断具有培训价值及难度的科目，选择作为飞机水上培训科目；

S2：将水上起降科目清单，通过分析培训所需模拟的逼真度，将逼真度分成不同级别，形成模拟机数据包建模所需的水上起降科目矩阵；

优选地，将逼真度分为不需要，通用的，逼真，尽可能逼真四种类别；

S3：基于数据包数据分类，根据水动试验及试飞数据拟合并修正模拟水上起降科目所需公式、模型，基于模拟飞机陆上的数据要求，构建模拟水上起降科目所需公式、模型，试飞数据等数据的精度；

S4：基于飞机的全机系统划分，水动系统特性数据与飞机ATA章节使用同一章节号，未在飞机系统内包含的数据，通过数据本身属性，提取首字母并用6位数字编码方式构建与飞机系统划分相匹配的模拟飞机水上起降数据框架。

步骤S1在提取飞机水上培训科目时，包含飞机在水面及海面中，水面是镜面水面和波动水面条件下飞机正常、侧风、逆风以及突发故障下的起降运动情况，将不同条件下起降运动情况进行组合，将不同组合下的操作科目形成飞机水上起降培训科目。

所述突发故障下的起降运动情况包含海豚跳。海豚跳是水上飞机起降经常遇的现象，模拟海豚跳可以提高飞行员的飞行技能，减少事故发生。

步骤S2在提取模拟水上起降科目清单时，包含飞机在水面及海面非恶劣情况下的正常程序及非正常程序科目，模拟飞机可执行的飞行科目程序。

正常程序科目包括：正常起飞(含不利天气)、侧风起飞、顺风起飞、镜面水面起飞、波动水面起飞、正常着水(含不利天气)、侧风着水、波动水面着水操作(浪大)、发动机失效着水、顺风着水、无襟翼或非标准襟翼进近的着水、海豚跳；

非正常程序科目包括：应急着水(水上迫降)、纵摇运动、小速度离水、紧急撤离(水上)。

步骤S3具体操作为：根据数据分类对模拟水上起降科目进行数据类别拆解，构建所需模拟水上起降涉及的各系统的系统、操纵等特性的构型设计数据、建模数据、验证数据。

所述模拟设备数据包含构型设计数据，仿真建模数据、校验数据、验证数据、匹配证明数据、系统确认数据。

所述校验数据、验证数据、匹配证明数据、系统确认数据从试飞数据中获取。

步骤S3中所述精度确定规则或方式如下：

仿真建模数据及设计构型数据数据类型与飞机陆上的数据精度要求一致。

验证数据中试飞数据数据类型不一致，水上的科目陆地没有，除飞机本身设计时影响外，与采集加装的设备不同，因此导致试飞数据的精度不同。基于构建的模拟水上起降的数据类型下，参考模拟飞机陆上的数据要求，构建同类数据的精度要求。

步骤S3中将水上运动特性科目所涉及到的飞行控制系统、起落架系统、飞行系统等系统的特性根据飞机已有的系统进行划分，建立整体水上起降框架，并包含水文等影响因素。基于飞机的系统，从飞机运动特性开始逐步筛选信息构建了水上的起降数据框架，将水文等影响因素包含在内。

所述水文影响因素包含温度、流向、流速、浪、涌对飞机水动力的影响。

本发明的有益效果是：

在研制模拟飞机水上起降性能的培训设备之前，需要构建其核心数据内容，本发明的方法从飞机水上起降性能培训需求开始，结合模拟设备数据分类及模拟飞机陆上起降数据要求，构建出水上数据包框架、内容及数据具体精度要求，用于模拟水上起降模拟设备。

本发明提出的模拟飞机水上起降的数据构建方法，通过提取飞机在水上的运动特性构建了飞机在水面及海面不同的起降条件下的培训科目，提出了可以模拟的水上起降科目清单，并根据模拟设备数据分类及模拟陆地性能数据要求细化构建了模拟水上起降所涉及的各系统的不同类别数据，并与飞机系统划分匹配进行构建得出模拟水上起降性能的数据，解决了模拟设备研制核心的数据需求问题，保障了飞行培训的安全性并降低了飞行培训的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施的技术方案，下面将对本发明的实例中需要使用的附图作简单的解释。显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的模拟水上起降的数据构建方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明实施例的各个方面的特征。在下面的详细描述中，提出了许多具体的细节，以便对本发明的全面理解。但是，对于本领域的普通技术人员来说，很明显的是，本发明也可以在不需要这些具体细节的情况下就可以实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例对本发明更好的理解。本发明不限于下面所提供的任何具体设置和方法，而是覆盖了不脱离本发明精神的前提下所覆盖的所有的产品结构、方法的任何改进、替换等。

在各个附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。图1示出了本发明的模拟飞机水上起降的数据构建方法流程图，根据IATA《Flight Simulation Training Device Design&Performance Data Requirements》数据包规范及CCAR-60《飞行模拟训练设备管理和运行规则》文件，分析模拟飞机水(海)上起降性能的数据包构建方法，从飞机的运动特性分析构建出模拟培训需求，构建模拟水上起降科目所需各类数据、模型及特性需求及数据精度要求，并根据飞机系统分类建立框架，解决了模拟设备研制核心的数据需求问题，保障了飞行培训的安全性并降低了飞行培训的成本，具体实施步骤如下：

S1：基于飞机在水上的运动特性，提取飞机水上培训科目，生成飞机水上起降培训科目清单；

S2：基于水上培训科目清单，通过培训大纲的设置，构建需要通过模拟进行的水上起降培训流程，提取模拟水上起降科目清单；

S3：基于模拟设备数据分类，构建模拟水上起降科目所需各类数据、模型及特性需求，基于模拟飞机陆上的数据要求，构建模拟水上起降科目所需各类数据的精度。

S4：基于飞机的全机系统划分，构建与飞机系统划分相匹配的模拟飞机水上起降数据框架。

下面以水陆两栖飞机为平台进行实例实施，具体包括如下：

根据步骤S1对飞机从陆上通过下滑道进入水中滑行以及在水面降落并伴随海豚跳过程进行提取，对其中水上正常起飞、侧风起飞、顺风起飞，镜面水起飞，波动水面起飞，中断起飞及起飞时发动机失效下情况等情况进行提取形成水上起飞科目，对水面降落内运动过程同样进行提取，形成飞机水上起降培训科目。

根据步骤S2根据水上飞机在模拟设备及飞机上培训大纲的设置，提取模拟设备中进行的培训程序有水上起飞程序，水侧风上起飞程序，波动水面起飞程序，镜面水面起飞，水上中断起飞一台或多台发动机失效起飞，着水滑跑程序，一台或多台发动机失效着水、无襟翼或非标准襟翼进近着水、中断着水、海豚跳等科目，形成模拟水上起降科目清单。

水上独有而陆上没有的水上起降科目正常程序及非正常程序清单如表1所示：

表1

正常程序科目	非正常程序科目
		正常起飞(含不利天气)	应急着水(水上迫降)
侧风起飞	纵摇运动
		顺风起飞	小速度离水
镜面水面起飞	紧急撤离(水上)
		波动水面起飞
正常着水(含不利天气)
		侧风着水
波动水面着水操作(浪大)
		发动机失效着水
顺风着水
		无襟翼或非标准襟翼进近的着水
海豚跳

根据步骤S3，基于模拟设备的数据分类，构建水面起降过程中水面数据，如水面操纵特性数据，建模仿真数据提取飞机静水特性数据，低速水动力学特性数据，高速水动力学特性数据，水上跳跃(海豚跳)发生的边界数据，水文因素对飞机水动力的影响，浮筒及船体对飞机在水(海)上性能的影响等数据，验证数据提取水上跳跃(海豚跳)发生的边界数据，不同速度下水舵操纵对水面转弯速率的影响，不同海况下的水面运动试飞数据，执行汲水任务的试飞数据，飞机上下水的试飞数据，构建模拟水上起降数据需求。并根据模拟飞机陆上的数据要求，初步定义建模拟水上起降科目所需各类数据的精度，如水面最小离水速度精度为1海里/小时及0.1度。

根据步骤S4，根据飞机的系统划分，将与飞机系统划分方法划分构建水上起降数据框架，对飞机水上的，将不同数据需求根据飞机的系统进行划分。比如水上起降过程中涉及机轮浸水对刹车系统性能的，需要提供影响数据，空气动力学仿真建模数据主要有不同条件下水面操纵性能数据，验证数据主要是试飞数据。基于飞机系统划分法的的数据框架如表2。

表2

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种模拟飞机水上起降的数据构建方法，其特征在于：所述数据构建方法通过提取飞机在水上的运动特性构建了飞机在水面及海面不同的起降条件下的培训科目，提出可以模拟的水上起降科目清单，并根据模拟设备数据分类及模拟陆地性能数据要求细化构建模拟水上起降所涉及的各系统数据，并与飞机系统划分匹配进行构建得出模拟水上起降性能的数据；

所述数据构建方法包含以下步骤：

S1：基于飞机在水上的运动特性，选择飞机水上培训科目，生成飞机水上起降培训科目清单；

S2：将水上起降科目清单，通过分析培训所需模拟的逼真度，将逼真度分成不同级别，形成模拟机数据包建模所需的水上起降科目矩阵；

S3：基于数据包数据分类，根据水动试验及试飞数据拟合并修正模拟水上起降科目所需公式、模型，基于模拟飞机陆上的数据要求，构建模拟水上起降科目所需公式、模型，试飞数据的精度；

根据数据分类对模拟水上起降科目进行数据类别拆解，构建所需模拟水上起降涉及的各系统的系统、操纵特性的构型设计数据、建模数据、验证数据；

所述模拟设备数据包含构型设计数据，仿真建模数据、校验数据、验证数据、匹配证明数据、系统确认数据；

S4：基于飞机的全机系统划分，水动系统特性数据与飞机ATA章节使用同一章节号，未在飞机系统内包含的数据，通过数据本身属性，提取首字母并用6位数字编码方式构建与飞机系统划分相匹配的模拟飞机水上起降数据框架。

2.根据权利要求1所述的数据构建方法，其特征在于：步骤S1在提取飞机水上培训科目时，包含飞机在水面及海面中，水面是镜面水面和波动水面条件下飞机正常、侧风、逆风以及突发故障下的起降运动情况，将不同条件下起降运动情况进行组合，将不同组合下的操作科目形成飞机水上起降培训科目。

3.根据权利要求2所述的数据构建方法，其特征在于：所述突发故障下的起降运动情况包含海豚跳。

4.根据权利要求1所述的数据构建方法，其特征在于：步骤S2在提取模拟水上起降科目清单时，包含飞机在水面及海面非恶劣情况下的正常程序及非正常程序科目，模拟飞机可执行的飞行科目程序。

5.根据权利要求4所述的数据构建方法，其特征在于：正常程序科目包括：正常起飞、侧风起飞、顺风起飞、镜面水面起飞、波动水面起飞、正常着水、侧风着水、波动水面着水操作、发动机失效着水、顺风着水、无襟翼或非标准襟翼进近的着水、海豚跳。

6.根据权利要求4所述的数据构建方法，其特征在于：非正常程序科目包括：应急着水/水上迫降、纵摇运动、小速度离水、水上紧急撤离。

7.根据权利要求1所述的数据构建方法，其特征在于：步骤S3中所述校验数据、验证数据、匹配证明数据、系统确认数据从试飞数据中获取。

8.根据权利要求1所述的数据构建方法，其特征在于：步骤S3中所述精度确定规则或方式如下：

仿真建模数据及设计构型数据数据类型与飞机陆上的数据精度要求一致；

步骤S3中将水上运动特性科目所涉及到的飞行控制系统、起落架系统、飞行系统的特性根据飞机已有的系统进行划分，建立整体水上起降框架，并包含水文影响因素。

9.根据权利要求8所述的数据构建方法，其特征在于：所述水文影响因素包含温度、流向、流速、浪、涌对飞机水动力的影响。

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