CN212484651U - 教练机飞行模拟训练系统 - Google Patents

Abstract

本公开揭示了教练机飞行模拟训练系统，包括：多个飞行模拟器，所述飞行模拟器包括通讯连接的解算计算机、图形仪表及音响计算机、视景显示计算机、模拟座舱、抖振系统、杆力系统及音响系统；指挥模拟器，其包括塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端；网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接。本实用新型的教练机飞行模拟训练系统，能够实现不同气象条件下，基于一台指挥模拟器和多台飞行模拟器的多种飞行训练项目的模拟训练教学。

Description

教练机飞行模拟训练系统

技术领域

本实用新型涉及一种模拟训练系统，特别是涉及一种教练机飞行模拟训练系统。

背景技术

模拟器是重要的飞行教学装备，在飞行学员素质培养、指教长能力建设、训练质量效益提升等方面有着不可替代的作用。近年来，按照“需求牵引，瞄准一流，军民融合”的思路，本着“统筹规划，突出重点，分步实施”的原则，坚持以技术模拟训练为基础，战术模拟训练为重点，战役模拟训练为发展方向，已有高校或科研机构打造出“技战一体、指技合一、空地同训”的模拟训练平台，建成标准化、系列化、集约化和网络化的模拟训练平台。但，目前已有的某型教练机飞行训练模拟器存在驾驶杆操纵感觉不逼真，地景库信息丰富度不够，无法实施多机编队模拟训练，不能实现飞行指挥员与飞行员同场模拟组训，没有模拟训练质量效益评估方法，没有信息化管理手段等问题，亟需改进。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种教练机飞行模拟训练系统。该系统可实现飞行指挥员与飞行员同场，类外场飞行日组训的飞行模拟训练，也可以实现飞行模拟训练管理和飞行训练综合讲评功能。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供的教练机飞行模拟训练系统，包括：

多个飞行模拟器，所述飞行模拟器包括通讯连接的解算计算机、图形仪表及音响计算机、视景显示计算机、模拟座舱、抖振系统、杆力系统及音响系统，所述解算计算机配置为部署飞行解算系统，所述飞行解算系统配置为接收飞行员的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到视景显示计算机、图形仪表及音响计算机；所述抖振系统配置为提供机械振动；所述杆力系统配置为提供与飞机当前的速度、高度及飞行姿态相匹配的操作杆回馈力；所述音响系统配置为根据模拟飞行的飞机飞行状态提供飞行的模拟音效并在所述图形仪表及音响计算机中呈现；所述模拟座舱至少包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表；

指挥模拟器，其包括塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各飞行模拟器的飞行状态，所述空域视景终端配置为显示各飞行模拟器对应的空域视景信息，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述语音识别通信终端配置为识别指挥口令；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接。

作为优选，所述网络交换机包括与各飞行模拟器通讯连接的第一网络交换机，以及与所述第一网络交换机通讯连接的指挥模拟器网络交换机，所述塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端分别与所述指挥模拟器网络交换机通讯连接。

作为优选，还包括飞行讲评系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据飞行工作状态及飞行参数对模拟飞行过程进行回放及评判的讲评分析终端，以及用于传送讲评数据的第一数据接口终端。

作为优选，还包括质量效益评估系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据预设评分标准对模拟飞行进行打分并根据打分成绩进行质量评估的评估主控终端，以及用于传送评估数据的第二数据接口终端。

作为优选，所述模拟座舱包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表，所述仪表及信号灯至少包括指示器、减速齿轮、步进电机、单片机驱动电路以及连接电缆；所述操纵设备至少包括驾驶杆、方向舵、油门、模数转换卡及 IO转换卡。

作为优选，所述图形仪表及音响计算机通过显示分配器通讯连接至所述模拟座舱。

作为优选，所述解算计算机通过驱动放大及采样电路连接至所述抖振系统、所述杆力系统及所述音响系统，并配置为对模拟座舱的操纵设备进行状态采样，并在飞行解算系统中实时解算出各显示、指示设备的值后，再经模数转换卡和IO转换卡转换，后经驱动放大后控制座舱操纵并显示设备状态。

作为优选，所述抖振系统配置为模拟飞机起飞、着陆和收放起落架时引起的座舱抖振以及模拟发动机状态变化引起的抖振和失速时引起的震动，其至少包括交流电机、抖振质量块、交流变频器和电源控制板。

作为优选，所述杆力系统至少包括全数字交流伺服驱动器及人感电机，所述全数字交流伺服驱动器配置为根据就解算计算机输出的力梯度系数、阻尼系数及驾驶杆的位置，控制所述人感电机模拟所述驾驶杆的操纵负荷。

作为优选，所述视景显示计算机包括形成多角度视景的第一成像设备、第二成像设备和第三成像设备。

与现有技术相比较，本实用新型的教练机飞行模拟训练系统，能够实现不同气象条件下，基于一台指挥模拟器的多台飞行模拟器的多种飞行训练项目的模拟训练教学。同时，一台指挥模拟器和多台飞行模拟器的组网，使得多名飞行员同场模拟组训成为可能，能够实现双机、三机、四机起落航线编队、空域简单特技编队和疏开队形编队飞行模拟训练。另外，本系统还能够通过模拟座舱实现起落架放不下、刹车失效、发动机停车、空速表故障、高度表故障、转速表故障、进气压力表故障、陀螺磁罗盘故障、发电机故障、地平仪故障、升降速度表故障、飞机断电等特情模拟飞行训练，能够实施各空域迫降场着陆模拟飞行训练，特情课目的具体设置完全按照飞行员需求实现。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本公开。

本申请文件提供本公开中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

图1为本实用新型的教练机飞行模拟训练系统的结构框图。

图2为本实用新型的教练机飞行模拟训练系统中飞行模拟器的结构框图。

图3为本实用新型的教练机飞行模拟训练系统中的驱动放大及采样电路的电路结构示意图。

具体实施方式

为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。

如图1至图3所示，本实用新型的一个实施例提供的教练机飞行模拟训练系统，包括：

多个飞行模拟器，所述飞行模拟器包括通讯连接的解算计算机、图形仪表及音响计算机、视景显示计算机、模拟座舱、抖振系统、杆力系统及音响系统，所述解算计算机配置为部署飞行解算系统，所述飞行解算系统配置为接收飞行员的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到视景显示计算机、图形仪表及音响计算机，所述图形仪表及音响计算机通过显示分配器通讯连接至所述模拟座舱；具体地，飞行解算系统主要是负责采集飞行员的“两杆一舵”等操纵数据，并从模拟座舱的接口计算机接收飞行员的操纵开关、电门等控制动作，用数值积分方法解算飞机的运动方程和动力方程，得到实时数值解算。进而将飞机的实时位置及姿态等有关参数传送到视景计算机、仪表计算机进行显示和其它相关方面的解算。具体地，所述解算计算机通过驱动放大及采样电路连接至所述抖振系统、所述杆力系统及所述音响系统，并配置为对模拟座舱的操纵设备进行状态采样，并在飞行解算系统中实时解算出各显示、指示设备的值后，再经模数转换卡和IO转换卡转换，后经驱动放大后控制座舱操纵并显示设备状态。所述视景显示计算机包括形成多角度视景的第一成像设备、第二成像设备和第三成像设备。本实用新型中，驱动放大及采样电路的电路结构如图3所示。

一般地，所述模拟座舱包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表，所述仪表及信号灯至少包括指示器、减速齿轮、步进电机、单片机驱动电路以及连接电缆；所述操纵设备至少包括驾驶杆、方向舵、油门、模数转换卡及IO 转换卡。再具体地，模拟座舱可包括舱体、主仪表板、左/右操纵台、操纵机构、座舱现场总线及配电设备等组成。舱体包括由座舱框架及金属蒙皮、舱体地板、座椅等组成。座舱仪表系统由模拟仿真仪表和图形仪表组成，其中进气压力表、发动机转速表、气缸头温度表、进气温度表、油量表、电流电压表由飞机真实仪表改装，空速表、气压高度表、地平仪、升降速度表、发动机三用表、转弯侧滑仪、无线电航向指示器、磁罗盘拟采用图形仪表左/ 右操纵台由各种操纵控制盒等组成，该操纵台采用虚实结合方式实现。操纵机构由驾驶杆、油门杆、方向舵组成。座舱现场总线由数据分发、控制、配电、接口单元等组成。座舱模拟分系统按照飞机结构分类，可分为座舱舱体、操纵子系统、仪表子系统、中央辅助控制台、左右控制台、座椅以及座舱设备驱动控制子系统等部分。

所述抖振系统配置为提供机械振动，一般可划分为抖振装置和振动装置两部分，抖振装置用以模拟飞机起飞、着陆和收放起落架等引起的座舱抖振。振动装置具体由低噪的交流电机、抖振质量块、交流变频器和电源控制板组成，交流电机安装在模拟座舱底部的座舱托架上，座舱托架和交流电机通过减震器与基座连接，基座固定在地面上。设计时，通过加工适合的抖振质量块，形成电机偏心振动，通过变频控制器控制实现不同状态下的发动机振动；所述杆力系统配置为提供与飞机当前的速度、高度及飞行姿态相匹配的操作杆回馈力，至少包括全数字交流伺服驱动器(AXM驱动器)及人感电机，所述全数字交流伺服驱动器配置为根据就解算计算机输出的力梯度系数、阻尼系数及所述驾驶杆的位置，控制所述人感电机模拟所述驾驶杆的操纵负荷；所述音响系统配置为根据模拟飞行的飞机飞行状态提供飞行的模拟音效并在所述图形仪表及音响计算机中呈现；所述模拟座舱至少包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表；

指挥模拟器，其包括塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各飞行模拟器的飞行状态，所述空域视景终端配置为显示各飞行模拟器对应的空域视景信息，一般包括视景生成系统和视景显示系统两部分，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述语音识别通信终端配置为识别指挥口令；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；飞行日飞行计划是组织与实施一日飞行的依据，飞行日的各种工作，都要围绕飞行日飞行计划进行。作为组织飞行指挥的重要一环，飞行日飞行计划安排的合理，既有利安排加快训练进度，提高训练质量，缩短在场时间，也有利于保证飞行安全。制定飞行日飞行计划牵涉面广，必然要受到各种因素的影响和许多条件的约束合。否则，将会造成组织指挥工作的混乱，飞行质量和安全都难保证。制定飞行计划的规则可以分为三个层次，元规则统领所有规则和数据的使用，属于第一层次。飞行训练大纲内容、飞机使用规则、机场使用规则，必须不折不扣地执行，属于第二层次，称为限定性规则。飞行员关系规则、特情处理规则，是在遵守限定性规则前提下，满足用户主观意图的层次，称为调整性规则。数据库包括飞行员现状资料、机场数据、飞机数据和飞行日实时条件。在推理过程中，数据库作为事实库的一个部分。

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接。具体地，如图1所示，其可包括与各飞行模拟器通讯连接的第一网络交换机，以及与所述第一网络交换机通讯连接的指挥模拟器网络交换机，所述塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端分别与所述指挥模拟器网络交换机通讯连接。

另外，在一些实施例中，作为优选，还包括飞行讲评系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据飞行工作状态及飞行参数对模拟飞行过程进行回放及评判的讲评分析终端，以及用于传送讲评数据的第一数据接口终端。其功能在具体应用中，可示例性包括：

1、飞行过程回放与分析

飞行员通过回放功能研究自身模拟训练的问题所在。

2、实时或离线飞行参数判读与分析

飞行参数判读是讲评的重要环节，系统采用可定制飞行参数显示窗口的方式，将教员感兴趣的飞行参数数据罗列在屏幕上。

飞行参数记录数据中包含了飞机、发动机和机载设备的工作状态、故障信息以及飞行员的操纵信息，经过译码处理、飞行参数判读，能提取这些信息应用于飞行讲评，进行针对性的改进飞行技术。在进行飞行参数数据判读时，由于飞行参数之间的关联性和故障模式的复杂性，用人工判读的方式对飞行状态、飞机故障做出全面、准确的判断很困难。而且随着分析时间的继续，效率降低，效果变差，这种情况严重制约了飞行参数数据辅助讲评作用的发挥。

在飞行讲评系统中，不但为用户提供了人工判读飞行参数的方式，更增加了计算机辅助飞行参数判读这种新手段，根据预先编写的判据让计算机自动对飞行参数数据进行判读。飞行教员可根据自动判读结果，结合自身经验，有重点的分析飞行参数曲线，从而提高飞行参数数据判读的效率，降低了讲评中一些错误的漏评概率，提高讲评质量和效率。

3、讲评报告自动生成

飞行讲评系统可以根据飞行教员的要求，按照固定的格式生成讲评报告 (关于讲评报告的格式，还需广泛征求飞行员和飞行教员的意见，设计多种要素的适应不同机型讲评使用的报告)。报告可直接打印，便于存档和管理。

在另一些实施例中，作为进一步优选，还可进一步包括质量效益评估系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据预设评分标准对模拟飞行进行打分并根据打分成绩进行质量评估的评估主控终端，以及用于传送评估数据的第二数据接口终端。

当然，以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，包括：

多个飞行模拟器，所述飞行模拟器包括通讯连接的解算计算机、图形仪表及音响计算机、视景显示计算机、模拟座舱、抖振系统、杆力系统及音响系统，所述解算计算机配置为部署飞行解算系统，所述飞行解算系统配置为接收飞行员的控制动作，并根据所述控制动作实时解算飞机的动力学方程，并将飞机的运动位置及姿态相关参数传送到视景显示计算机、图形仪表及音响计算机；所述抖振系统配置为提供机械振动；所述杆力系统配置为提供与飞机当前的速度、高度及飞行姿态相匹配的操作杆回馈力；所述音响系统配置为根据模拟飞行的飞机飞行状态提供飞行的模拟音效并在所述图形仪表及音响计算机中呈现；所述模拟座舱至少包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表；

指挥模拟器，其包括塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端，所述塔台视景终端配置为显示各飞行模拟器的飞行状态，所述空域视景终端配置为显示各飞行模拟器对应的空域视景信息，所述飞行计划终端配置为组织及实施模拟飞行计划；所述语音识别通信终端配置为识别指挥口令；所述指挥主控终端配置为将所述指挥口令发送至各飞行模拟器；

网络交换机，其配置为使多个所述飞行模拟器与所述指挥模拟器建立通讯连接。

2.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述网络交换机包括与各飞行模拟器通讯连接的第一网络交换机，以及与所述第一网络交换机通讯连接的指挥模拟器网络交换机，所述塔台视景终端、空域视景终端、飞行计划终端、语音识别通信终端和指挥主控终端分别与所述指挥模拟器网络交换机通讯连接。

3.如权利要求2所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，还包括飞行讲评系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据飞行工作状态及飞行参数对模拟飞行过程进行回放及评判的讲评分析终端，以及用于传送讲评数据的第一数据接口终端。

4.如权利要求2所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，还包括质量效益评估系统，其通过第二网络交换机与所述第一网络交换机建立通讯连接，且其至少包括根据预设评分标准对模拟飞行进行打分并根据打分成绩进行质量评估的评估主控终端，以及用于传送评估数据的第二数据接口终端。

5.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述模拟座舱包括仪表及信号灯、操纵设备及虚拟仪表，所述仪表及信号灯至少包括指示器、减速齿轮、步进电机、单片机驱动电路以及连接电缆；所述操纵设备至少包括驾驶杆、方向舵、油门、模数转换卡及IO转换卡。

6.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述图形仪表及音响计算机通过显示分配器通讯连接至所述模拟座舱。

7.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述解算计算机通过驱动放大及采样电路连接至所述抖振系统、所述杆力系统及所述音响系统，并配置为对模拟座舱的操纵设备进行状态采样，并在飞行解算系统中实时解算出各显示、指示设备的值后，再经模数转换卡和IO转换卡转换，后经驱动放大后控制座舱操纵并显示设备状态。

8.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述抖振系统配置为模拟飞机起飞、着陆和收放起落架时引起的座舱抖振以及模拟发动机状态变化引起的抖振和失速时引起的震动，其至少包括交流电机、抖振质量块、交流变频器和电源控制板。

9.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述杆力系统至少包括全数字交流伺服驱动器及人感电机，所述全数字交流伺服驱动器配置为根据就解算计算机输出的力梯度系数、阻尼系数及驾驶杆的位置，控制所述人感电机模拟所述驾驶杆的操纵负荷。

10.如权利要求1所述的教练机飞行模拟训练系统，其特征在于，所述视景显示计算机包括形成多角度视景的第一成像设备、第二成像设备和第三成像设备。

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