CN114187805A - 一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统及其控制方法，属于飞行训练技术领域。包括支撑座，支撑座上安装有具有升降功能的整体升降机构，整体升降机构上方安装有附加升力模拟装置，附加升力模拟装置包括副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构、摇摆机构，支撑座上安装有环境吹风装置，附加升力模拟装置上安装有驾驶座椅，驾驶座椅前端设有操纵杆、右侧油门杆、底部脚舵，驾驶座椅前方设有用于展示着舰环境的视景系统。本发明以气动控制为主要手段，以姿态控制为训练重点，辅以视景系统及环境吹风系统，可以完成特定情境下控制不稳定状态飞机的模拟训练。

Description

一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统及控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统及控制方法，属于飞行训练技术领域。
背景技术
在特定情境下，飞机在不具备航迹（速度）稳定性的状态下飞行，对飞行员应激反应和临机处置提出了更高的要求，现有的模拟飞行训练设备普遍采用液压缸或电缸运动平台，无法提供不稳定状态飞机的训练条件，程序训练没有问题，对于不可描述驾驶技能的训练力不从心，这些非常态的飞行训练，如果仅依托实装开展，训练成本高，安全风险大，并会消耗宝贵的飞机寿命。
发明内容
本发明为了适应控制不稳定状态飞机模拟训练的需要，研发出一种基于附加升力模拟控制的模拟训练系统，以气动控制为主要手段，以姿态控制为训练重点，辅以视景系统及环境吹风系统，可以完成特定情境下控制不稳定状态飞机的模拟训练。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特殊之处在于包括支撑座17，支撑座17上安装有具有升降功能的整体升降机构33，整体升降机构33上方安装有附加升力模拟装置44，附加升力模拟装置44包括副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构、摇摆机构，支撑座17上安装有能向副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构吹风的环境吹风装置34，附加升力模拟装置上安装有驾驶座椅35，驾驶座椅35前端设有用于控制附加升力模拟装置滚转及俯仰的操纵杆43、右侧设有用于控制整体升降机构33的油门杆42、底部设有用于控制附加升力模拟装置偏航的脚舵36，驾驶座椅35前方设有用于展示着舰环境的视景系统41；
所述副翼附加升力模拟机构包括结构相同第一变距涵道螺旋桨1和第二变距涵道螺旋桨2，两个螺旋桨的旋转分别由两个旋翼直流减速电机驱动，两个螺旋桨的桨距角由两个桨距角控制步进电机驱动，两个变距涵道螺旋桨相对的一面均安装有第一转轴3，两个第一转轴3一端插装于横臂4内，横臂4与摇摆机构连接，尾翼附加升力模拟机构包括结构相同的第一滚转翼5和第二滚转翼6，两个滚转翼安装于滚转翼支架7上，滚转翼包括中心轴22，中心轴22前后两端均安装有十字型桨叶架23，两个十字型桨叶架23上安装有四个桨叶24，中心轴22前端设有用于实现桨叶24偏转的偏置机构25，偏置机构25由安装于滚转翼支架7上的桨叶垂向偏转角控制步进电机29驱动，桨叶架23由滚转翼直流减速电机30驱动，旋翼直流减速电机、桨距角控制步进电机、桨叶垂向偏转角控制步进电机29、滚转翼直流减速电机30均受控于自动控制器，自动控制器通过主机与操纵杆连接；
所述脚舵36通过主机与自动控制器连接，自动控制器驱动桨叶横向偏转角控制步进电机工作，桨叶横向偏转角控制步进电机控制偏置机构25横向动作；
所述环境吹风装置34包括分别向第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2吹风的第一风机37、第二风机38，以及分别向第一滚转翼5、第二滚转翼6吹风的第三风机39、第四风机40，第一风机37、第二风机38、第三风机39、第四风机40均受控于自动控制器；
所述自动控制器为PLC或者单片机；
所述视景系统41包括LED曲面屏，LED曲面屏安装于屏幕支架上，通过屏幕支架将LED曲面屏中心高度调整至与驾驶座椅35上的操作者眼位等高处，LED曲面屏的显示内容由软件控制，配合附加升力模拟装置的运动，营造更好的训练沉浸体验；
所述摇摆机构包括小十字型连接件8、大十字型连接件9，小十字型连接件8实现横臂4与纵轴10固定连接，并且驾驶座椅35通过支撑结构安装于小十字型连接件8上方，纵轴10穿过大十字型连接件9后通过高度调节机构连接滚转翼支架7首端，纵轴10与大十字型连接件9之间安装有速度阻尼器31，大十字型连接件9通过横轴11安装于U型支臂12上，U型支臂12底部安装有垂直轴13，垂直轴13底部转动安装于支撑座17上，位于U型支臂12外侧的横轴11的两端安装有俯仰平衡弹簧14，俯仰平衡弹簧14长度方向与U型支臂12的高度方向平行，U型支臂12外侧设有能上下调节位置的第一U型插销15，垂直轴13底部安装有偏航平衡弹簧16，偏航平衡弹簧16长度方向与纵轴10平行，支撑座17上表面安装有能调节相对垂直轴13距离的第二U型插销18；
所述高度调节机构包括与纵轴10相连接的高度调节块19，高度调节块19内插装有高度调节板20，沿着高度调节块19高度方向开设有两列高度调节孔32，高度调节板20设有两列宽度相同的高度调节孔，高度调节板20通过连接板21与滚转翼支架7相连接；
所述偏置机构25包括偏置环26及设于偏置环26外圆周上的四个十字型布局的偏置杆27，偏置环26套于偏置轴28上，偏置杆27一端铰接于桨叶24上。
本发明的基于气动力的专项飞行训练模拟系统的控制方法，其特殊之处在于包括以下步骤：
1)模拟着舰进程
通过控制驾驶座椅35上的油门杆42、操纵杆43驱动视景系统显示画面，展现着舰航线和进程；
2)模拟飞机姿态控制
(1)模拟飞机滚转
两个旋翼直流减速电机驱动两个螺旋桨以相同速度旋转，没有操纵输入时，螺旋桨不产生拉力，附加升力模拟装置不滚转，当操纵杆向右压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨1桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，第二变距涵道螺旋桨2桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，使附加升力模拟装置向右滚转；
当操纵杆向左压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨1桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，第二变距涵道螺旋桨2桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，使附加升力模拟装置向左滚转；
速度阻尼器31会约束附加升力模拟装置的滚转速度，使附加升力模拟装置的滚转角速度与操纵杆的压杆量成正比，通过旋转第一转轴3使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2后缘下偏，能产生滚转偏航力矩，实现飞机滚转偏航耦合作用的模拟。
(2)模拟飞机俯仰
两个滚转翼直流减速电机30驱动第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶架23以相同速度旋转，桨叶24作圆周运动，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不俯仰，当操纵杆向后拉杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘下偏，产生向下拉力，使附加升力模拟装置上仰；
当操纵杆向前推杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘上偏，产生向上拉力，使附加升力模拟装置下俯；
随着附加升力模拟装置俯仰运动，两个俯仰平衡弹簧14发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机俯仰控制模拟，通过调整第一U型插销15的高低位置，实现不同俯仰性能飞机的俯仰模拟。
(3)模拟飞机偏航
两个滚转翼直流减速电机30驱动第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶架23以相同速度旋转，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不偏航，当蹬右侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘左偏，产生向左拉力，使附加升力模拟装置向右偏航；
当蹬左侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘右偏，产生向右拉力，使附加升力模拟装置向左偏航；
随着附加升力模拟装置偏航运动，两个偏航平衡弹簧16发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成的力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机偏航控制模拟，通过调整尾翼附加升力模拟机构安装高度，能产生偏航滚转力矩，实现飞机偏航滚转耦合作用的模拟，通过调整第二U型插销18的远近位置实现不同偏航性能的飞机偏航模拟。
3、模拟飞机高度控制
通过油门杆42通过控制器驱动整体升降机构33和视镜系统生成画面上的瞄准灯光上下运动，具体为：油门杆42向前推，整体升降机构33向上运动，视景系统生成画面上的瞄准灯光上升，油门杆42向后拉，整体升降机构33向下运动，视镜系统生成画面上的瞄准灯光下降，操纵杆43向前推杆或向后拉杆，整体升降机构33高度降低，视镜系统生成画面上的瞄准灯光同步降低，操纵杆43向左或向右压杆，整体升降机构33高度降低，视景系统生成画面上的瞄准灯光同步降低；整体升降机构33高度变化反馈到驾驶座椅35，可以为受训者带来重感体验，丰富飞行状态感知维度。
4、模拟飞机对中控制
通过操纵杆43控制附加升力模拟装置滚转，具体为：向右压杆时，附加升力模拟装置向右滚转，同时，视景系统生成的场景配合向左滚转，整体画面向左移动；向左压杆时，附加升力模拟装置向左滚转，同时，视景系统生成的场景配合向右滚转，整体画面向右移动，实现飞机位置的横向运动模拟，在参考视景系统生成的甲板标线画面飞行时，完成飞机对中控制模拟；
5、模拟环境影响控制
利用环境吹风装置34形成模拟飞行扰动气流，具体为：第一风机37、第二风机38分别向第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2吹风，第三风机39、第四风机40分别向第一滚转翼5、第二滚转翼6吹风，通过选择不同风机工作以及风速、时间控制，形成不同的气流条件，实现模拟训练环境变化的模拟，第一风机37吹风，对第一变距涵道螺旋桨1产生向上的风压力，第一变距涵道螺旋桨1位置升高，第二变距涵道螺旋桨2下降，需要向右压操纵杆完成补偿控制，第二风机38吹风，对第二变距涵道螺旋桨2产生向上的风压力，第二变距涵道螺旋桨2升高，第一变距涵道螺旋桨1位置下降，需要向左压操纵杆完成补偿控制，第三风机39或第四风机40吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，需要向后拉动操纵杆43完成补偿控制，第三风机39和第四风机40吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，相比单个第三风机39或第四风机40吹风，上升幅度更大，需要向后拉动操纵杆43完成补偿控制，通过风机组合吹风，形成多种状态扰动气流，完成复杂条件的飞行训练模拟。
本发明的基于气动力的专项飞行训练模拟系统，通过视景系统指示航迹和进程，附加升力模拟装置还原飞机飞行状态，可以模拟飞机着舰的操纵程序和方法，特别是控制不稳定状态飞机的不可描述的操纵技术，可以在一定程度上满足着舰技能生成和保持的需要，填补国内外空白。
附图说明
图1是本发明一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统的侧视图；
图2是本发明一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统的俯视图；
图3是附加升力模拟装置及环境吹风装置的结构示意图；
图4是摇摆机构的结构示意图1；
图5是摇摆机构的结构示意图2；
图6是滚转翼及偏置机构的结构示意图；
图7是驾驶座椅的结构示意图。
图中：1、第一变距涵道螺旋桨；2、第二变距涵道螺旋桨；3、第一转轴；4、横臂；5、第一滚转翼；6、第二滚转翼；7、滚转翼支架；8、小十字型连接件；9、大十字型连接件；10、纵轴；11、横轴；12、U型支臂；13、垂直轴；14、俯仰平衡弹簧；15、第一U型插销；16、偏航平衡弹簧；17、支撑座；18、第二U型插销；19、高度调节块；20、高度调节板；21、连接板；22、中心轴；23、十字型桨叶架；24、桨叶；25、偏置机构；26、偏置环；27、偏置杆；28、偏置轴；29、桨叶垂向偏转角控制步进电机；30、滚转翼直流减速电机； 31、速度阻尼器；32、高度调节孔；33、整体升降机构；34、环境吹风装置；35、驾驶座椅；36、脚舵；37、第一风机；38、第二风机；39、第三风机；40、第四风机；41、视景系统；42油门杆；43、操纵杆。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
实施例1
本实施例的基于气动力的专项飞行训练模拟系统，请参阅图1-图7，包括支撑座17，支撑座17上安装有具有升降功能的整体升降机构33，整体升降机构33上方安装有附加升力模拟装置44，附加升力模拟装置44包括副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构、摇摆机构，支撑座17上安装有能向副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构吹风的环境吹风装置34，附加升力模拟装置上安装有驾驶座椅35，驾驶座椅35前端设有用于控制附加升力模拟装置滚转及俯仰的操纵杆43、右侧设有用于控制整体升降机构33的油门杆42、底部设有用于控制附加升力模拟装置偏航的脚舵36，驾驶座椅35前方设有用于展示着舰环境的视景系统41。
副翼附加升力模拟机构的具体结构：副翼附加升力模拟机构包括结构相同第一变距涵道螺旋桨1和第二变距涵道螺旋桨2，两个螺旋桨的旋转分别由两个旋翼直流减速电机驱动，两个螺旋桨的桨距角由两个桨距角控制步进电机驱动，两个变距涵道螺旋桨相对的一面均安装有第一转轴3，两个第一转轴3一端插装于横臂4内，横臂4与摇摆机构连接，尾翼附加升力模拟机构包括结构相同的第一滚转翼5和第二滚转翼6，两个滚转翼安装于滚转翼支架7上，滚转翼包括中心轴22，中心轴22前后两端均安装有十字型桨叶架23，两个十字型桨叶架23上安装有四个桨叶24，中心轴22前端设有用于实现桨叶24偏转的偏置机构25，偏置机构25由安装于滚转翼支架7上的桨叶垂向偏转角控制步进电机29驱动，桨叶架23由滚转翼直流减速电机30驱动，旋翼直流减速电机、桨距角控制步进电机、桨叶垂向偏转角控制步进电机29、滚转翼直流减速电机30均受控于自动控制器，自动控制器通过主机与操纵杆连接。
脚舵36的控制原理：脚舵36通过主机与自动控制器连接，自动控制器驱动桨叶横向偏转角控制步进电机工作，桨叶横向偏转角控制步进电机控制偏置机构25横向动作。
环境吹风装置的具体结构：环境吹风装置34包括分别向第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2吹风的第一风机37、第二风机38，以及分别向第一滚转翼5、第二滚转翼6吹风的第三风机39、第四风机40，第一风机37、第二风机38、第三风机39、第四风机40均受控于自动控制器，自动控制器为PLC或者单片机。
视镜系统的具体结构：视景系统41包括LED曲面屏，LED曲面屏安装于屏幕支架上，通过屏幕支架将LED曲面屏中心高度调整至与驾驶座椅35上的操作者眼位等高处，LED曲面屏的显示内容由软件控制，配合附加升力模拟装置的运动，营造更好的训练沉浸体验。
摇摆机构的具体结构：摇摆机构包括小十字型连接件8、大十字型连接件9，小十字型连接件8实现横臂4与纵轴10固定连接，并且驾驶座椅35通过支撑结构安装于小十字型连接件8上方，纵轴10穿过大十字型连接件9后通过高度调节机构连接滚转翼支架7首端，纵轴10与大十字型连接件9之间安装有速度阻尼器31，大十字型连接件9通过横轴11安装于U型支臂12上，U型支臂12底部安装有垂直轴13，垂直轴13底部转动安装于支撑座17上，位于U型支臂12外侧的横轴11的两端安装有俯仰平衡弹簧14，俯仰平衡弹簧14长度方向与U型支臂12的高度方向平行，U型支臂12外侧设有能上下调节位置的第一U型插销15，垂直轴13底部安装有偏航平衡弹簧16，偏航平衡弹簧16长度方向与纵轴10平行，支撑座17上表面安装有能调节相对垂直轴13距离的第二U型插销18。
高度调节结构的具体结构：高度调节机构包括与纵轴10相连接的高度调节块19，高度调节块19内插装有高度调节板20，沿着高度调节块19高度方向开设有两列高度调节孔32，高度调节板20设有两列宽度相同的高度调节孔，高度调节板20通过连接板21与滚转翼支架7相连接。
偏置机构的具体结构：偏置机构25包括偏置环26及设于偏置环26外圆周上的四个十字型布局的偏置杆27，偏置环26套于偏置轴28上，偏置杆27一端铰接于桨叶24上。
本实施例的基于气动力的专项飞行训练模拟系统的控制方法，包括以下步骤：
1)模拟着舰进程
通过控制驾驶座椅35上的油门杆42、操纵杆43驱动视景系统显示画面，展现着舰航线和进程；
2)模拟飞机姿态控制
(1)模拟飞机滚转
两个旋翼直流减速电机驱动两个螺旋桨以相同速度旋转，没有操纵输入时，螺旋桨不产生拉力，附加升力模拟装置不滚转，当操纵杆向右压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨1桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，第二变距涵道螺旋桨2桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，使附加升力模拟装置向右滚转；
当操纵杆向左压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨1桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，第二变距涵道螺旋桨2桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，使附加升力模拟装置向左滚转；
速度阻尼器31会约束附加升力模拟装置的滚转速度，使附加升力模拟装置的滚转角速度与操纵杆的压杆量成正比，通过旋转第一转轴3使第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2后缘下偏，能产生滚转偏航力矩，实现飞机滚转偏航耦合作用的模拟。
(2)模拟飞机俯仰
两个滚转翼直流减速电机30驱动第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶架23以相同速度旋转，桨叶24作圆周运动，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不俯仰，当操纵杆向后拉杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘下偏，产生向下拉力，使附加升力模拟装置上仰；
当操纵杆向前推杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘上偏，产生向上拉力，使附加升力模拟装置下俯；
随着附加升力模拟装置俯仰运动，两个俯仰平衡弹簧14发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机俯仰控制模拟，通过调整第一U型插销15的高低位置，实现不同俯仰性能飞机的俯仰模拟。
(3)模拟飞机偏航
两个滚转翼直流减速电机30驱动第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶架23以相同速度旋转，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不偏航，当蹬右侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机29分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘左偏，产生向左拉力，使附加升力模拟装置向右偏航；
当蹬左侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24偏转，第一滚转翼5和第二滚转翼6的桨叶24前缘右偏，产生向右拉力，使附加升力模拟装置向左偏航；
随着附加升力模拟装置偏航运动，两个偏航平衡弹簧16发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成的力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机偏航控制模拟，通过调整尾翼附加升力模拟机构安装高度，能产生偏航滚转力矩，实现飞机偏航滚转耦合作用的模拟，通过调整第二U型插销18的远近位置实现不同偏航性能的飞机偏航模拟。
3、模拟飞机高度控制
通过油门杆42通过控制器驱动整体升降机构33和视镜系统生成画面上的瞄准灯光上下运动，具体为：油门杆42向前推，整体升降机构33向上运动，视景系统生成画面上的瞄准灯光上升，油门杆42向后拉，整体升降机构33向下运动，视镜系统生成画面上的瞄准灯光下降，操纵杆43向前推杆或向后拉杆，整体升降机构33高度降低，视镜系统生成画面上的瞄准灯光同步降低，操纵杆43向左或向右压杆，整体升降机构33高度降低，视景系统生成画面上的瞄准灯光同步降低；整体升降机构33高度变化反馈到驾驶座椅35，可以为受训者带来重感体验，丰富飞行状态感知维度。
4、模拟飞机对中控制
通过操纵杆43控制附加升力模拟装置滚转，具体为：向右压杆时，附加升力模拟装置向右滚转，同时，视景系统生成的场景配合向左滚转，整体画面向左移动；向左压杆时，附加升力模拟装置向左滚转，同时，视景系统生成的场景配合向右滚转，整体画面向右移动，实现飞机位置的横向运动模拟，在参考视景系统生成的甲板标线画面飞行时，完成飞机对中控制模拟；
5、模拟环境影响控制
利用环境吹风装置34形成模拟飞行扰动气流，具体为：第一风机37、第二风机38分别向第一变距涵道螺旋桨1、第二变距涵道螺旋桨2吹风，第三风机39、第四风机40分别向第一滚转翼5、第二滚转翼6吹风，通过选择不同风机工作以及风速、时间控制，形成不同的气流条件，实现模拟训练环境变化的模拟，第一风机37吹风，对第一变距涵道螺旋桨1产生向上的风压力，第一变距涵道螺旋桨1位置升高，第二变距涵道螺旋桨2下降，需要向右压操纵杆完成补偿控制，第二风机38吹风，对第二变距涵道螺旋桨2产生向上的风压力，第二变距涵道螺旋桨2升高，第一变距涵道螺旋桨1位置下降，需要向左压操纵杆完成补偿控制，第三风机39或第四风机40吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，需要向后拉动操纵杆43完成补偿控制，第三风机39和第四风机40吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，相比单个第三风机39或第四风机40吹风，上升幅度更大，需要向后拉动操纵杆43完成补偿控制，通过风机组合吹风，形成多种状态扰动气流，完成复杂条件的飞行训练模拟。
本实施例的基于气动力的专项飞行训练模拟系统，通过视景系统指示航迹和进程，附加升力模拟装置还原飞机飞行状态，可以模拟飞机着舰的操纵程序和方法，特别是控制不稳定状态飞机的不可描述的操纵技术，可以在一定程度上满足着舰技能生成和保持的需要。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于包括支撑座，支撑座上安装有具有升降功能的整体升降机构，整体升降机构上方安装有附加升力模拟装置，附加升力模拟装置包括副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构、摇摆机构，支撑座安装有能向副翼附加升力模拟机构、尾翼附加升力模拟机构吹风的环境吹风装置，附加升力模拟装置上安装有驾驶座椅，驾驶座椅前端设有用于控制附加升力模拟装置滚转及俯仰的操纵杆、右侧设有用于控制整体升降机构的油门杆、底部设有用于控制附加升力模拟装置偏航的脚舵，驾驶座椅前方设有用于展示着舰环境的视景系统。
2.按照权利要求1所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于所述副翼附加升力模拟机构包括结构相同第一变距涵道螺旋桨和第二变距涵道螺旋桨，两个螺旋桨的旋转分别由两个旋翼直流减速电机驱动，两个螺旋桨的桨距角由两个桨距角控制步进电机驱动，两个变距涵道螺旋桨相对的一面均安装有第一转轴，两个第一转轴一端插装于横臂内，横臂与摇摆机构连接，尾翼附加升力模拟机构包括结构相同的第一滚转翼和第二滚转翼，两个滚转翼安装于滚转翼支架上，滚转翼包括中心轴，中心轴前后两端均安装有十字型桨叶架，两个十字型桨叶架上安装有四个桨叶，中心轴前端设有用于实现桨叶偏转的偏置机构，偏置机构由安装于滚转翼支架上的桨叶垂向偏转角控制步进电机驱动，桨叶架由滚转翼直流减速电机驱动，旋翼直流减速电机、桨距角控制步进电机、桨叶垂向偏转角控制步进电机、滚转翼直流减速电机均受控于自动控制器，自动控制器通过主机与操纵杆连接。
3.按照权利要求2所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于所述脚舵通过主机与自动控制器连接，自动控制器驱动桨叶横向偏转角控制步进电机工作，桨叶横向偏转角控制步进电机控制偏置机构横向动作。
4.按照权利要求2所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于所述环境吹风装置包括分别向第一变距涵道螺旋桨、第二变距涵道螺旋桨吹风的第一风机、第二风机，以及分别向第一滚转翼、第二滚转翼吹风的第三风机、第四风机，第一风机、第二风机、第三风机、第四风机均受控于自动控制器。
5.按照权利要求1所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于所述视景系统包括LED曲面屏，LED曲面屏安装于屏幕支架上，通过屏幕支架将LED曲面屏中心高度调整至与驾驶座椅上的操作者眼位等高处，LED曲面屏的显示内容由软件控制，配合附加升力模拟装置的运动，营造更好的训练沉浸体验。
6.按照权利要求2所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征在于所述摇摆机构包括小十字型连接件、大十字型连接件，小十字型连接件实现横臂与纵轴固定连接，并且驾驶座椅通过支撑结构安装于小十字型连接件上方，纵轴穿过大十字型连接件后通过高度调节机构连接滚转翼支架首端，纵轴与大十字型连接件之间安装有速度阻尼器，大十字型连接件通过横轴安装于U型支臂上，U型支臂底部安装有垂直轴，垂直轴底部转动安装于支撑座上，位于U型支臂外侧的横轴的两端安装有俯仰平衡弹簧，俯仰平衡弹簧长度方向与U型支臂的高度方向平行，U型支臂外侧设有能上下调节位置的第一U型插销，垂直轴底部安装有偏航平衡弹簧，偏航平衡弹簧长度方向与纵轴平行，支撑座上表面安装有能调节相对垂直轴距离的第二U型插销。
7.按照权利要求6所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其其特征在于所述高度调节机构包括与纵轴相连接的高度调节块，高度调节块内插装有高度调节板，沿着高度调节块高度方向开设有两列高度调节孔，高度调节板设有两列宽度相同的高度调节孔，高度调节板通过连接板与滚转翼支架相连接。
8.按照权利要求1所述的一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统，其特征所述偏置机构包括偏置环及设于偏置环外圆周上的四个十字型布局的偏置杆，偏置环套于偏置轴上，偏置杆一端铰接于桨叶上。
9.一种基于气动力的专项飞行训练模拟系统的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
1)模拟着舰进程
通过控制驾驶座椅上的油门杆、操纵杆驱动视景系统显示画面，展现着舰航线和进程；
2)模拟飞机姿态控制
(1)模拟飞机滚转
两个旋翼直流减速电机驱动两个螺旋桨以相同速度旋转，没有操纵输入时，螺旋桨不产生拉力，附加升力模拟装置不滚转，当操纵杆向右压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨、第二变距涵道螺旋桨的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，第二变距涵道螺旋桨桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，使附加升力模拟装置向右滚转；
当操纵杆向左压杆时，通过两个桨距角控制步进电机分别使第一变距涵道螺旋桨、第二变距涵道螺旋桨的桨叶偏转，第一变距涵道螺旋桨桨叶的导边向上偏转，产生向上拉力，第二变距涵道螺旋桨桨叶的导边向下偏转，产生向下拉力，使附加升力模拟装置向左滚转；
速度阻尼器会约束附加升力模拟装置的滚转速度，使附加升力模拟装置的滚转角速度与操纵杆的压杆量成正比，通过旋转第一转轴使第一变距涵道螺旋桨、第二变距涵道螺旋桨后缘下偏，能产生滚转偏航力矩，实现飞机滚转偏航耦合作用的模拟；
(2)模拟飞机俯仰
两个滚转翼直流减速电机驱动第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶架以相同速度旋转，桨叶作圆周运动，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不俯仰，当操纵杆向后拉杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶偏转，第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶前缘下偏，产生向下拉力，使附加升力模拟装置上仰；
当操纵杆向前推杆时，通过两个桨叶垂向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶偏转，第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶前缘上偏，产生向上拉力，使附加升力模拟装置下俯；
随着附加升力模拟装置俯仰运动，两个俯仰平衡弹簧发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机俯仰控制模拟，通过调整第一U型插销的高低位置，实现不同俯仰性能飞机的俯仰模拟；
(3)模拟飞机偏航
两个滚转翼直流减速电机驱动第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶架以相同速度旋转，没有操纵输入时，滚转翼不产生拉力，附加升力模拟装置不偏航，当蹬右侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶偏转，第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶前缘左偏，产生向左拉力，使附加升力模拟装置向右偏航；
当蹬左侧脚舵时，通过两个桨叶横向偏转角控制步进电机分别使第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶偏转，第一滚转翼和第二滚转翼的桨叶前缘右偏，产生向右拉力，使附加升力模拟装置向左偏航；
随着附加升力模拟装置偏航运动，两个偏航平衡弹簧发生形变，与两个滚转翼产生的拉力形成的力矩平衡时，附加升力模拟装置稳定在某个角度上，实现飞机偏航控制模拟，通过调整尾翼附加升力模拟机构安装高度，能产生偏航滚转力矩，实现飞机偏航滚转耦合作用的模拟，通过调整第二U型插销的远近位置实现不同偏航性能的飞机偏航模拟；
3）模拟飞机高度控制
通过油门杆通过控制器驱动整体升降机构和视镜系统生成画面上的瞄准灯光上下运动，具体为：油门杆向前推，整体升降机构向上运动，视景系统生成画面上的瞄准灯光上升，油门杆向后拉，整体升降机构向下运动，视镜系统生成画面上的瞄准灯光下降，操纵杆向前推杆或向后拉杆，整体升降机构高度降低，视镜系统生成画面上的瞄准灯光同步降低，操纵杆向左或向右压杆，整体升降机构高度降低，视景系统生成画面上的瞄准灯光同步降低；整体升降机构高度变化反馈到驾驶座椅，可以为受训者带来重感体验，丰富飞行状态感知维度；
4）模拟飞机对中控制
通过操纵杆控制附加升力模拟装置滚转，具体为：向右压杆时，附加升力模拟装置向右滚转，同时，视景系统生成的场景配合向左滚转，整体画面向左移动；向左压杆时，附加升力模拟装置向左滚转，同时，视景系统生成的场景配合向右滚转，整体画面向右移动，实现飞机位置的横向运动模拟，在参考视景系统生成的甲板标线画面飞行时，完成飞机对中控制模拟；
5）模拟环境影响控制
利用环境吹风装置形成模拟飞行扰动气流，具体为：第一风机、第二风机分别向第一变距涵道螺旋桨、第二变距涵道螺旋桨吹风，第三风机、第四风机分别向第一滚转翼、第二滚转翼吹风，通过选择不同风机工作以及风速、时间控制，形成不同的气流条件，实现模拟训练环境变化的模拟，第一风机吹风，对第一变距涵道螺旋桨产生向上的风压力，第一变距涵道螺旋桨位置升高，第二变距涵道螺旋桨下降，需要向右压操纵杆完成补偿控制，第二风机吹风，对第二变距涵道螺旋桨产生向上的风压力，第二变距涵道螺旋桨升高，第一变距涵道螺旋桨位置下降，需要向左压操纵杆完成补偿控制，第三风机或第四风机吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，需要向后拉动操纵杆完成补偿控制，第三风机和第四风机吹风，对滚转翼产生向上的风压力，附加升力模拟装置的滚转翼一端上升，相比单个第三风机或第四风机吹风，上升幅度更大，需要向后拉动操纵杆完成补偿控制，通过风机组合吹风，形成多种状态扰动气流，完成复杂条件的飞行训练模拟。
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