ES2885862T3 - Simulador de vuelo y procedimiento para la simulación de vuelo - Google Patents

Abstract

Un simulador de vuelo completo que comprende: - una cabina de simulador (1), en la que se dispone de un asiento (2) para un operador (3), un dispositivo de visualización de imágenes (4) para visualizar el entorno simulado, y al menos un elemento de operación (5) para generar datos de control de la simulación y, en particular, para controlar la aeronave simulada y para permitir que el operador (3) influya en la simulación, - una disposición cinemática paralela (6) que comprende una base (7), un elemento de soporte (9) y una pluralidad de dispositivos de movimiento lineal (8), en la que el elemento de soporte (9) está conectado a la base (7) a través de al menos tres, preferentemente seis dispositivos de movimiento lineal (8), y en la que la base (7) está conectada o acoplada al suelo (10) y el elemento de soporte (9) está conectado o acoplado a la cabina del simulador (1), de manera que la cabina del simulador (1) esté dispuesta en la disposición cinemática paralela (6), - en el que la cabina del simulador (1) tiene una posición inicial que corresponde sustancialmente a un vuelo recto estacionario de la aeronave simulada y en la que el eje de alabeo (11) de la aeronave simulada o del operador (3) es sustancialmente horizontal,en el que la cabina del simulador (1) presenta una posición máxima de cabeceo positivo en la que el eje de alabeo (11), partiendo del curso horizontal, está inclinada hacia arriba en un primer ángulo de cabeceo (12) en la medida de lo posibledentro del alcance de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela (6), mientras se mantienen las reservas de control que puedan preverse, y el operador (3) por esa razón está inclinado hacia atrás, - en el que la cabina del simulador (1) presenta una posición de cabeceo negativa máxima en la que el eje de alabeo (11) está inclinado hacia abajo, partiendo del curso horizontal, en un segundo ángulo de cabeceo (13) dentro del alcance de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela (6), mientras se mantienen las reservas de control previstas, y el operador (3) por esa razón está inclinado hacia delante, caracterizado - porque el primer ángulo de cabeceo (12) es superior a 25°, - porque la disposición cinemática paralela (6) presenta una posición cinemática paralela inicial en la que la base (7) y el elemento de soporte (9) se prolongan esencialmente paralelos, y en la que el eje de alabeo (11) está inclinado hacia arriba en un ángulo diferencial positivo (14), y en la que la cabina del simulador (1) está dispuesta en una posición que se desvía de su posición inicial, - y porque la disposición cinemática paralela (6) está dispuesta en una posición que se desvía de la posición cinemática paralela inicial cuando la cabina del simulador (1) está dispuesta en su posición inicial.

Description

DESCRIPCIÓN

Simulador de vuelo y procedimiento para la simulación de vuelo

La invención se refiere a un simulador de vuelo y a un procedimiento para la simulación de vuelo de acuerdo con el término genérico de las reivindicaciones independientes de la patente.

Los simuladores de vuelo son conocidos y publicados en varias formas de realización. Por ejemplo, se conocen simuladores de vuelo en los que la cabina del simulador está dispuesta sobre un hexápodo apoyado en el suelo. Un hexápodo es una realización de una disposición cinemática paralela en la que un elemento de soporte puede moverse con respecto a una base a lo largo de seis grados de libertad a través de los cambios de longitud de los dispositivos individuales de movimiento lineal. Estos seis grados de libertad corresponden a tres grados de libertad de rotación y tres de traslación.

Estos hexápodos son conjuntos estándar y se utilizan para mover y controlar las cabinas del simulador. Una desventaja de los simuladores de vuelo convencionales es que la configuración especial de los hexápodos restringe la libertad de movimiento. Así, la inclinación de la cabina alrededor del eje de cabeceo se limita a unos ±20°, manteniendo las reservas de control habituales. Esto significa que la persona o la cabina del simulador pueden inclinarse un máximo de 20° hacia atrás y un máximo de 20° hacia adelante. Por lo tanto, el eje de alabeo de la persona o de la cabina del simulador sólo puede inclinarse hacia arriba o hacia abajo menos de 20° partiendo de un curso horizontal y manteniendo las reservas de control habituales.

Pero esta libertad de movimiento no es suficiente para simular situaciones especiales de vuelo. Esta situación especial de vuelo es, por ejemplo, la llamada "pérdida total", en la que se produce esencialmente una pérdida completa en las partes relevantes de las superficies de sustentación o bien las alas. Para aumentar la libertad de movimiento, se proponen construcciones complicadas de acuerdo con el estado de la técnica, que tienen por objeto evitar una colisión de los dispositivos individuales de movimiento lineal. En la práctica, sin embargo, estas configuraciones difícilmente pueden prevalecer, ya que el control de estos arreglos especiales es demasiado complejo para ser económicamente implementado a bajos volúmenes. En cambio, en los hexápodos convencionales, están presentes las interfaces de control y son conocidas.

La libertad de movimiento o las características de movimiento de los simuladores de vuelo convencionales basados en hexápodos (también llamados envolventes) se diseñan sobre la base de los peores escenarios, por lo que las posiciones máximas del simulador -simplemente hipotéticas- se dan en estas peores situaciones, lo que, sin embargo, casi nunca ocurre en el funcionamiento real del simulador. En la simulación de una probable pérdida de flujo real, la inclinación de la cabina del simulador en los simuladores convencionales está, por lo tanto, muy lejos de la máxima libertad de movimiento del hexápodo, lo que significa que la libertad de movimiento potencialmente disponible del hexápodo no se agota en la realidad.

Además, esto significa que los simuladores de vuelo convencionales basados en hexápodos no pueden simular una pérdida completa de la corriente con suficiente realismo, sino sólo una pérdida incipiente o parcial.

Se conocen simuladores de movimiento convencionales, por ejemplo, del documento US 5.975.907 A, del FR 2687 491 A, del US 2008/268404 A1 y de la publicación de Frank Nieuwenhuizen et al. titulada "Implementation and validation of a model of the MPI Stewart Platform" (ISBN: 978-1-62410-152-6).

En el documento US 5.975.907 A se da a conocer un simulador de movimiento con una placa de base móvil, por lo que el hexápodo junto con la cabina del simulador está inclina hacia delante.

En la publicación de Frank Nieuwenhuizen et al. se da a conocer un simulador de vuelo completo convencional que permite un ángulo de cabeceo máximo de menos de 25°.

La tarea de la invención consiste ahora en crear un simulador de vuelo y un procedimiento para la simulación de vuelo, mediante los cuales se superan las desventajas de la técnica anterior, haciendo posible una simulación de vuelo mejorada. En particular, es posible una inclinación de la persona de más de 20° o 25° para que, por ejemplo, se pueda simular una pérdida completa con suficiente precisión de percepción.

Las tareas de acuerdo con la invención se resuelven mediante las características de las reivindicaciones de patente independientes.

En su caso, la invención se refiere a un simulador de vuelo que comprende:

- una cabina de simulador, en la que se encuentran un asiento para un operador, opcionalmente un dispositivo de visualización de imágenes para mostrar el entorno simulado y, preferentemente, al menos un elemento operativo para generar datos de control de la simulación y, en particular, para controlar la aeronave simulada y para que el operador pueda influir en la simulación,

- una disposición cinemática paralela que comprende una base, un elemento de soporte y una pluralidad de dispositivos de movimiento lineal, en la que el elemento de soporte está conectado a la base a través de al menos tres, preferentemente seis dispositivos de movimiento lineal, y en la que la base está opcionalmente conectada o acoplada al suelo y el elemento de soporte está conectado o acoplado a la cabina del simulador, de modo que la cabina del simulador esté dispuesta en la disposición cinemática paralela o esté concebida para estar apoyada en el suelo, teniendo la cabina del simulador una posición inicial que corresponde esencialmente a un vuelo recto estacionario de la aeronave simulada y en la que el eje de alabeo de la aeronave simulada o del operador es esencialmente horizontal, mientras la cabina del simulador presenta una posición máxima de cabeceo positivo en la que el eje de alabeo, partiendo del curso horizontal, se inclina hacia arriba en un primer ángulo de cabeceo en la medida de lo posible dentro de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela, mientras se mantienen las reservas de control que puedan preverse, y el operador se inclina así hacia atrás, produciéndose la inclinación preferentemente alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo, mientras la cabina del simulador presenta una posición máxima de cabeceo negativo, en la que el eje de alabeo, partiendo del curso horizontal, se inclina hacia abajo en un segundo ángulo de cabeceo dentro del ámbito de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela, manteniendo las reservas de control previstas, y el operador se inclina así hacia delante, produciéndose la inclinación preferentemente alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo, y siendo el primer ángulo de cabeceo superior a 25°. Dado el caso se ha previsto que el valor del primer ángulo de cabeceo sea mayor que el valor del segundo ángulo de cabeceo, o que el valor del primer ángulo de cabeceo sea mayor que el valor del segundo ángulo de cabeceoen un ángulo diferencial. En su caso, se ha previsto que la inclinación de la cabina del simulador alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo entre la posición máxima de cabeceo negativo y la posición máxima de cabeceo positivo se efectúe únicamente mediante el accionamiento de la disposición cinemática paralela.

En su caso, se ha previsto que los dispositivos de movimiento lineal tengan una longitud variable controlable o regulable, estando la longitud de los dispositivos de movimiento lineal comprendida entre una longitud mínima y una longitud máxima, de modo que el elemento de soporte pueda pivotar con respecto a la base mediante cambios en la longitud de los dispositivos de movimiento lineal en torno a al menos dos ejes y, opcionalmente, tenga tres grados de libertad de pivotamiento y tres grados de libertad de traslación.

Dado el caso se ha previsto que los dispositivos de movimiento lineal estén dispuestos en pares, en los que dos dispositivos de movimiento lineal que forman un par de dispositivos de movimiento lineal están inclinados uno respecto del otro, de modo que en particular se forma un hexápodo.

En su caso, se ha previsto que la disposición cinemática paralela tenga una posición cinemática paralela inicial en la que la base y el elemento de soporte sean sustancialmente paralelos, y que la disposición cinemática paralela esté dispuesta en una posición que se desvíe de la posición cinemática paralela inicial cuando la cabina del simulador esté dispuesta en su posición inicial.

En su caso, la disposición cinemática paralela presenta una posición cinemática paralela inicial en la que la base y el elemento de soporte son sustancialmente paralelos, y la base está inclinada con respecto al elemento de soporte alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo cuando la cabina del simulador está en su posición inicial.

En su caso, se ha previsto que la disposición cinemática paralela tenga una posición cinemática paralela inicial en la que la base y el elemento de soporte sean sustancialmente paralelos, y en la que el eje de alabeo esté inclinado hacia arriba en un ángulo diferencial positivo, y en la que la cabina del simulador esté dispuesta en una posición diferente a su posición inicial.

En su caso, se ha previsto que la base esté inclinada hacia arriba con respecto a un plano horizontal en un ángulo diferencial positivo, o que el eje de alabeo esté inclinado hacia arriba con respecto a la trayectoria del elemento de soporteen un ángulo diferencial positivo, o que la base con respecto a un plano horizontal y el eje de alabeo con respecto a la trayectoria del elemento de soporte estén juntos inclinados hacia arriba en un ángulo diferencial positivo, siendo el ángulo diferencial preferentemente dado en un plano normal del eje de alabeo.

En su caso, se ha previsto que, para colocar la base inclinada con respecto al plano horizontal, se prevea una disposición en forma de cuña o una cuña que actúe como cuña, la cual se dispone entre la base y el suelo. Dado el caso, está previsto que, para el posicionamiento inclinado del eje de alabeo con respecto al curso del elemento de soporte, se prevea una disposición en forma de cuña o una cuña de acción, que se proporciona entre la cabina del simulador y el elemento de soporte.

En su caso, se ha previsto que la disposición de cuña sea una disposición de cuña rígida cuyo ángulo de cuña no cambia durante la simulación.

Dado el caso, se ha previsto que todos los dispositivos de movimiento lineal tengan esencialmente las mismas longitudes mínimas y máximas y, en particular, sean de idéntica construcción, de modo que se forme una disposición cinemática paralela simétrica.

Dado el caso,se ha previsto que un dispositivo de movimiento lineal frontal o un par de dispositivos de movimiento lineal frontales, vistos a lo largo de la dirección de visión del operador, presenten una longitud máxima mayor que un dispositivo de movimiento lineal posterior o un par de dispositivos de movimiento lineal posteriores, de modo que se forme una disposición cinemática paralela asimétrica.

Dado el caso, se ha previsto que, en la posición inicial de cinemática paralela, el ángulo de ajuste de un dispositivo de movimiento lineal frontal o de un par de dispositivos de movimiento lineal frontales, visto en la dirección de la vista del operador, sea más pronunciado que el ángulo de ajuste de un dispositivo de movimiento lineal posterior o de un par de dispositivos de movimiento lineal posteriores, de modo que se forme una disposición de cinemática paralela asimétrica.

En su caso, se ha previsto que el segundo ángulo de cabeceoesté comprendido entre -10° y -25°, que el segundo ángulo de cabeceoesté comprendido entre -10° y -22°, y/o que el segundo ángulo de cabeceoesté comprendido entre -19° y -21°.

En su caso, se ha previsto que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 25° y 35°, que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 28° y 35°, que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 29° y 35°, que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 30° y 35°, que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 32° y 35°, y/o que el primer ángulo de cabeceoesté comprendido entre 29° y 31°.

En su caso, se ha previsto que el ángulo diferencial esté comprendido entre unos 2° y 20°, entre unos 2° y 12°, entre unos 3° y 10°, entre 4° y 8° y/o unos 5°.

Dado el caso, se ha previsto que entre el suelo y la base o entre el elemento de soporte y la cabina del simulador se disponga una plataforma giratoria o un anillo giratorio, de modo que la cabina del simulador pueda girar alrededor de un eje vertical, en particular alrededor del eje de guiñada.

En su caso, se ha previsto que para el procesamiento de los datos de control de la simulación y para el control de la disposición cinemática paralela, se proporcione un dispositivo de control que comprenda un modelo de control, en el que la cabina del simulador puede llevarse desde la posición máxima de cabeceo positivo a la posición máxima de cabeceo negativo a través del dispositivo de control, en el que la libertad de movimiento de cabeceo de la cabina del simulador está definida por la posición máxima de cabeceo positivo y la posición máxima de cabeceo negativo. En su caso, la invención se refiere a un procedimiento para la simulación de vuelo en un simulador de vuelo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende las etapas de:

- accionar la disposición cinemática paralela, de modo que la cabina del simulador esté en su posición inicial,

- a continuación, accionar la disposición cinemática paralela para que la cabina del simulador se incline hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°.

En su caso, se ha previsto que por medio de un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela, mediante el cual la cabina del simulador se encuentra en su posición inicial, simula un vuelo en línea recta en estado estable, y un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela, mediante el cual la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo con un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, simula una entrada en pérdida total de flujo.

Dado el caso, se ha previsto que la cabina del simulador se incline hacia atrás desde la posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, solo mediante el accionamiento de la disposición cinemática paralela.

En su caso, se ha previsto que el ángulo de cabeceo positivo sea de 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35° o más. Dado el caso, está previsto que se simule un vuelo recto estacionario mediante un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador se encuentra en su posición inicial, y que se simule una entrada en pérdida de flujo mediante un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela, mediante el cual la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, se simula una entrada en pérdida de flujo o una entrada en pérdida completa, y en la que la situación de vuelo simulada se desvía de un escenario del peor caso utilizado para el diseño de la libertad de movimiento o las características de movimiento de un simulador convencional.

En caso necesario, se ha previsto que se simule un vuelo recto estacionario mediante un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador se encuentra en su posición inicial, siendo la velocidad simulada inferior a la velocidad máxima de la aeronave simulada y, en particular, inferior en más de un 10% a la velocidad máxima de la aeronave simulada, y que se simule una entrada en pérdida de flujo o una entrada en pérdida completa mediante un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, se simula una entrada en pérdida de flujo o una entrada en pérdida completa, en la que la velocidad de pérdida simulada es inferior a la velocidad máxima de la aeronave simulada, y en particular es inferior en un 10% a la velocidad máxima de la aeronave simulada, por lo que se desvía del peor escenario utilizado para diseñar la libertad de movimiento o las características de movimiento de un simulador convencional.

En su caso, la invención se refiere a un modelo de control y/o a un procedimiento de control para cualquier simulador de movimiento, como, por ejemplo, para un simulador de movimiento con un hexápodo, una centrífuga de un brazo, una centrífuga de varios brazos, una centrífuga de un brazo o de varios brazos con un carro móvil, en el que el simulador de movimiento es adecuado o está configurado para simular una aeronave, un helicóptero, un vehículo y/o un barco, en particular, para simular cualquier medio de locomoción, y en el que el modelo de control y/o el procedimiento de control está o está construido según la Fig. 4, de acuerdo con la descripción asociada a la Fig. 4 y/o de acuerdo con la descripción completa.

En su caso, la base está conectada rígidamente al suelo. En su caso, el elemento de soporte está conectado rígidamente a la cabina del simulador.

Cuando sea aplicable, en todas las realizaciones el simulador de vuelo está diseñado como un llamado "simulador de vuelo completo" en el que el operador puede controlar una aeronave en un entorno simulado mediante el uso de los controles y en el que las impresiones sensoriales que se producen en la situación de vuelo real relevante se simulan de forma suficientemente o óptimamente fiel a la percepción para el operador. En su caso, se ha previsto que el ángulo de la cuña de la disposición de la cuña corresponda al ángulo diferencial.

En aras de la claridad, a continuación, se definen algunos términos:

El eje de alabeo corresponde al eje que sigue esencialmente la dirección de la mirada cuando se está relajado y se mira de frente. En particular, el eje de alabeo es un eje horizontal seguido, por ejemplo, por una aeronave en vuelo recto estacionario.

El eje de guiñada es, en particular, aquel eje que es normal al eje de alabeo y, en particular, es sustancialmente perpendicular o se encuentra en un plano perpendicular. El eje de cabeceo es el eje que es normal a los dos ejes mencionados anteriormente. En particular, el eje de cabeceo es un eje horizontal que va de izquierda a derecha o de derecha a izquierda. Preferentemente, por definición, el eje de cabeceo, el eje de guiñada y el eje de alabeo se encuentran en un punto o en un área. Este punto o el área están preferentemente en el área de la cabeza del operador. Sin embargo, en su caso, este punto o el área se encuentra en un área alejada de la cabeza de la persona. Los transcursos de los ejes están determinados, en particular, por las características de la aeronave que se va a simular.

En su caso, la disposición cinemática paralela está configurada o adaptada de tal manera que los dispositivos de movimiento lineal frontales permiten un mayor recorrido o libertad de movimiento de la cabina del simulador. En todas las realizaciones, el frente es la dirección que está delante del operador cuando el simulador está en la posición inicial. Por ejemplo, en un diseño de hexápodo, se proporciona un par de dispositivos de movimiento lineal situados en el centro en la parte delantera. En el área posterior de la disposición cinemática paralela, dos dispositivos de movimiento lineal están dispuestos lateralmente separados del plano longitudinal central vertical. Sin embargo, si es necesario, la cabina del simulador también se gira 90°, 180° o cualquier otro ángulo con respecto a esta configuración. Los dispositivos de movimiento lineal frontales son siempre aquellos dispositivos de movimiento lineal que, en la posición inicial, están situados en la parte delantera desde el punto de vista del operador.

Dado el caso, la cabina del simulador puede tener dos dispositivos de movimiento lineal, en particular, un par de dispositivos de movimiento lineal, en la parte delantera en su posición inicial y cuatro dispositivos de movimiento lineal, en particular, dos pares de dispositivos de movimiento lineal, en la parte trasera.

En una configuración girada en 180°, la cabina del simulador puede tener cuatro dispositivos de movimiento lineal en la parte delantera, particularmente dos pares de dispositivos de movimiento lineal, y dos dispositivos de movimiento lineal en la parte trasera, en particular, un par de dispositivos de movimiento lineal.

Estas dos configuraciones se aplican en particular a una disposición cinemática paralela diseñada como un hexápodo. Preferentemente, la cabina del simulador está colocada simétricamente en el hexápodo o en la disposición cinemática paralela en la posición inicial, de modo que la libertad de movimiento hacia la izquierda y hacia la derecha es simétrica durante un movimiento de rodadura alrededor del eje de alabeo.

A continuación, la invención se describe con referencia a las figuras, en las que la Fig. 1 muestra una vista oblicua esquemática de una disposición cinemática paralela, las Figs. 2a, 2b, 2c y 2d muestran vistas laterales esquemáticas de diferentes realizaciones de simuladores de vuelo de acuerdo con la invención y, en cada caso, una vista esquemática de los puntos de fijación de las disposiciones cinemáticas paralelas que figuran a continuación, la Fig. 3 muestra una vista lateral esquemática de una posible realización de la invención, y la Fig. 4 muestra un modelo de control a modo de ejemplo para un dispositivo de acuerdo con la invención.

Salvo que se indique lo contrario, los signos de referencia corresponden a los siguientes componentes: Cabina del simulador 1, asiento 2, operador 3, dispositivo de visualización de imágenes 4, elemento de operación 5, disposición cinemática paralela 6, base 7, dispositivo de movimiento lineal 8, elemento de soporte 9, suelo 10, eje de alabeo 11, primer ángulo de cabeceo 12, segundo ángulo de cabeceo 13, ángulo diferencial 14, eje de cabeceo 15, longitud (del dispositivo de movimiento lineal) 16, dispositivo de movimiento lineal frontal 17, dispositivo de movimiento lineal posterior 18, plataforma giratoria 19, eje de guiñada 20, disposición de cuña 21, modelo de vuelo 22, modelo de percepción 23, función objetivo 24, restricción(es) 25, algoritmo de control óptimo 26, modelo de percepción 27, modelo cinemático del simulador 28, componentes del simulador de vuelo a controlar 29, retroalimentación opcional 30, entradas de control 31.

La Fig. 1 muestra una vista oblicua esquemática de un hexápodo convencional y, en particular, de la configuración cinemática de un hexápodo convencional, cuyo hexápodo puede utilizarse opcionalmente como disposición cinemática paralela 6 en un simulador de vuelo de acuerdo con la invención.

La disposición cinemática paralela 6 comprende una base 7, un elemento de soporte 9 y una pluralidad de dispositivos de movimiento lineal 8. Los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen cada uno una longitud variable 16. En todas las realizaciones, los dispositivos de movimiento lineal 8 están diseñados, por ejemplo, como cilindros hidráulicos. Sin embargo, si es necesario, estos dispositivos de movimiento lineal 8 en todas las realizaciones también pueden diseñarse como dispositivos de movimiento lineal accionados eléctricamente o, si es necesario, como dispositivos de movimiento lineal accionados en forma neumática. Los dispositivos de movimiento lineal 8 pueden extenderse desde una longitud mínima hasta una longitud máxima de forma controlada o regulada. Los dispositivos de movimiento lineal 8 también pueden detenerse en cualquier posición intermedia, de modo que se dé una determinada longitud 16. El cambio controlado de la longitud de los dispositivos de movimiento lineal 8 permite desplazar el elemento de apoyo 9 con respecto a la base. En particular, es posible una inclinación del elemento de soporte 9 con respecto a la base 7 alrededor de tres ejes de rotación y un movimiento de traslación a lo largo de tres grados de libertad. Los dispositivos de movimiento lineal 8 enganchan el elemento de soporte 9 y/o la base 7 a lo largo de un círculo, si es el caso. En particular, estos puntos de enganche pueden ser regulares, simétricos, rotacionalmente simétricos, o previstos en un patrón predeterminado en la base 7 y/o en el elemento de soporte 9. Por ejemplo, dos dispositivos de movimiento lineal 8 están dispuestos en pares de manera que se forma un par de dispositivos de movimiento lineal. Los dos dispositivos de movimiento lineal 8 de un par de dispositivos de movimiento lineal no son preferentemente paralelos entre sí, en particular, están sesgados o inclinados el uno respecto al otro.

Según el caso, en todas las realizaciones, en el caso de una disposición cinemática paralela simétrica 6 o en el caso de un hexápodo simétrico, todos los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen el mismo diseño o son de la misma longitud o tienen el mismo rango de longitud. Así, los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen todos una longitud mínima y una longitud máxima, y estas longitudes mínima y máxima pueden ser las mismas para todos los dispositivos de movimiento lineal 8, si es necesario. La base 7 está preferentemente apoyada en el suelo o conectada a él. El elemento de soporte 9 está preferentemente preparado para soportar el objeto a mover, por ejemplo, la cabina del simulador 1. En particular, la cabina del simulador 1 (no mostrada) está conectada al elemento de soporte 9. Preferentemente, la disposición cinemática paralela 6 está diseñada para que sea independiente. En su caso, la base 7 está conectada al suelo 10. En todos los ejemplos de realización, el suelo 10 puede ser, por ejemplo, el suelo de una sala de simuladores o una base.

La Fig. 2a muestra una posible realización del simulador de vuelo de acuerdo con la invención en una vista lateral esquemática. Una cabina de simulador 1 con un asiento 2 para un operador 3, un dispositivo de visualización de imágenes 4 y con elementos operativos 5 está dispuesta sobre una cinemática paralela 6. El asiento sirve para acomodar al operador 3. El dispositivo de visualización de imágenes 4 es adecuado y/o está dispuesto para mostrar el entorno simulado y/o otra información. Los elementos de operación 5 son adecuados y/o están configurados para generar señales de control para que el operador pueda influir en la simulación. Por ejemplo, en todas las realizaciones, los elementos de operación 5 están modelados sobre los mandos de la aeronave a simular. Accionando estos elementos de operación 5, la aeronave simulada puede moverse y/o controlarse en el entorno simulado. Los datos de control pueden ser procesados a través de un sistema de procesamiento de datos para controlar o regular la disposición cinemática paralela 6. Cambiando la posición o la inclinación de la cabina del simulador 1 y del asiento 2 previsto en ella, se pueden presentar al operador 3 condiciones de aceleración que se asemejan o son similares a las de las situaciones de vuelo simuladas. En la presente realización, la disposición cinemática paralela 6 está diseñada como una disposición cinemática paralela simétrica 6. Comprende una base 7 que está formada sustancialmente en horizontal siguiendo el suelo 10. Además, la disposición cinemática paralela 6 comprende un elemento de soporte 9, que en la posición actual también se extiende esencialmente de forma horizontal. En particular, el elemento de soporte 9 corre sustancialmente paralelo a la base 7. Esta posición de la disposición cinemática paralela 6 corresponde a la posición cinemática paralela inicial. En esta posición, todos los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen preferentemente la misma longitud 16. Los puntos de acoplamiento de los dispositivos de movimiento lineal 8 se distribuyen preferentemente de forma simétrica, uniforme o regular alrededor de la circunferencia en la base 7 o en el elemento de soporte 9. Cambiando la longitud de los dispositivos de movimiento lineal 8, se puede modificar la posición de la cabina del simulador 1. En la presente realización, se proporciona una disposición de cuña 21 entre la cabina del simulador 1 y el elemento de soporte 9. Esta disposición de cuña 21 se muestra esquemáticamente como una cuña. Sin embargo, en todas las realizaciones, puede ser una disposición que actúe como una cuña. Por ejemplo, la cabina del simulador 1 puede comprender un panel de suelo rígido o un soporte de suelo rígido que se proporciona en un lado, en particular en la región frontal, espaciado del elemento de soporte 9 por un elemento espaciador, de modo que la cabina del simulador 1 está inclinada con respecto al elemento de soporte 9. Esta inclinación es preferentemente alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo. El ángulo de esta posición inclinada corresponde al ángulo diferencial 14 en todas las realizaciones, si es el caso.

En la posición que se muestra en la Fig. 2a, la cabina del simulador 1 no está en su posición inicial, sino que está inclinada hacia atrás en un cierto ángulo alrededor del eje de cabeceo, y en particular inclinada hacia atrás en el ángulo diferencial 14. El eje de cabeceo 15 se proyecta en esta vista. En particular, se encuentra en la intersección del eje de alabeo 11 y el eje de guiñada 20.

Esta posición corresponde, por ejemplo, a una posición en la que se simula una aceleración longitudinal de la aeronave o un ascenso de la misma en el entorno simulado.

En la presente realización, la disposición cinemática paralela 6 comprende seis dispositivos de movimiento lineal 8, lo que significa que la disposición cinemática paralela 6 está diseñada como un hexápodo. Tres de los dispositivos de movimiento lineal 8 no se muestran ya que están alineados detrás de los tres dispositivos de movimiento lineal 8 visibles.

Las características de la Fig. 2b son sustancialmente las mismas que las de la Fig. 2a, con la disposición de cuña 21 que se proporciona entre la base 10 y la base 7 de acuerdo con la realización de la Fig. 2b. En esta realización o en esta posición, la disposición cinemática paralela 6 está en su posición cinemática paralela inicial, en la que, como en la Fig. 2a, todos los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen la misma longitud 16. En la presente realización, toda la disposición cinemática paralela 6 está inclinada en un ángulo, en el que la disposición cinemática paralela 6 está inclinada alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo. En particular, la disposición cinemática paralela 6 está inclinada hacia atrás en el ángulo diferencial 14. La cabina del simulador 1 no está en su posición inicial, sino que también está inclinada hacia atrás. La disposición cinemática paralela 6 de la Fig. 2b también está diseñada como una disposición cinemática paralela simétrica.

Para simular un vuelo recto estacionario con la cabina del simulador 1 en su posición inicial, la longitud de los dispositivos de movimiento lineal 8 se modifica ahora de manera que la cabina del simulador 1 o el operador 3 se sitúan esencialmente en posición horizontal. En particular, en las configuraciones según las figuras 2a o 2b, los dispositivos de movimiento lineal frontales 17 se acortan con respecto a los dispositivos de movimiento lineal posteriores 18 de tal manera que la cabina del simulador 1 se dispone en su posición inicial. En esta posición inicial, el eje de alabeo 1 se prolonga preferentemente en horizontal. El eje de guiñada 20 es preferentemente esencialmente perpendicular.

Esta configuración coloca la cabina del simulador 1 en su posición inicial y la disposición cinemática paralela 6 fuera de la posición cinemática paralela inicial, consiguiendo así el efecto inventivo de que la libertad de movimiento de una inclinación hacia arriba alrededor del eje de cabeceo 15 se incrementa, mientras que en la configuración actual de la Fig. 2a y la Fig.2b la libertad de movimiento de una inclinación hacia abajo alrededor del eje de cabeceo se reduce si es necesario. En particular, la libertad de movimiento de una inclinación positiva alrededor del eje de cabeceo se incrementa hacia arriba en el ángulo diferencial 14 y se reduce hacia abajo en el ángulo diferencial. La Fig. 2c muestra otra realización de un simulador de vuelo en una vista lateral esquemática, en la que los elementos y características de la Fig. 2c corresponden esencialmente a las características de las Figs. 2a y 2b. Según la presente realización de la Fig. 2c, los dispositivos de movimiento lineal frontales 17 son más largos que los dispositivos de movimiento lineal posteriores 18. En particular, esto significa que las longitudes máximas de los dispositivos de movimiento lineal frontales 17 son mayores que las longitudes máximas de los dispositivos de movimiento lineal posteriores 18. Esto también puede mejorar la libertad de movimiento hacia arriba alrededor del eje de lanzamiento.

La Fig. 2d muestra otra realización de un simulador de vuelo de acuerdo con la invención en una vista lateral esquemática, cuyos componentes corresponden esencialmente a los componentes de las realizaciones anteriores. En la presente realización, todos los dispositivos de movimiento lineal 8 tienen la misma longitud máxima. Sin embargo, el ángulo de ajuste de los dispositivos de movimiento lineal frontales 17 es más pronunciado que el ángulo de ajuste de los dispositivos de movimiento lineal posteriores 17. Esto también puede aumentar la libertad de movimiento hacia arriba. En particular, en la representación esquemática de los puntos de enganche de los dispositivos de movimiento lineal 8 que se muestra debajo de la vista oblicua, se muestra que los puntos de enganche de los dispositivos de movimiento lineal frontales se acercan al centro para conseguir un ángulo de ajuste más pronunciado.

La Fig. 3 muestra una vista lateral esquemática de la realización de la Fig. 2a, con la cabina del simulador 1 en su posición inicial. Los componentes y características del simulador de vuelo que se muestran en la Fig. 3 corresponden sustancialmente a las características de las realizaciones precedentes. En la presente ilustración, el eje de alabeo 11 se prolonga esencialmente en sentido horizontal. La disposición cinemática paralela 6 está en una posición que se desvía de la posición cinemática paralela inicial. En particular, el elemento de soporte 9 está inclinado por un cierto ángulo, especialmente en el ángulo diferencial 14.

Esta configuración permite que la cabina del simulador 1, o el eje de alabeo 11 se incline hacia arriba desde una trayectoria sustancialmente horizontal por un primer ángulo de cabeceo 12 y se incline hacia abajo por un segundo ángulo de cabeceo 13, siendo el primer ángulo de cabeceo 12 preferentemente mayor de 25°. En particular, la magnitud del primer ángulo de cabeceo 12 es mayor que la magnitud del segundo ángulo de cabeceo 13, lo que da lugar a una libertad de movimiento asimétrica de la cabina del simulador cuando se inclina alrededor del eje de cabeceo 15.

Dado el caso, se proporciona una plataforma giratoria o anillo giratorio 19. La cabina del simulador 1 puede girar con respecto al suelo 10 a través de esta plataforma giratoria o anillo giratorio. La plataforma giratoria 19 puede estar situada, por ejemplo, entre la cabina del simulador 1 y el elemento de soporte 9. En su caso, la plataforma giratoria 19 se encuentra entre el suelo 10 y la base 7.

La Fig. 4 muestra una estructura esquemática de un modelo de control, en particular de un circuito de control para el control y/o el mando de un simulador de vuelo, en el que el circuito de control es preferentemente al menos una parte del dispositivo de procesamiento de datos, y en particular un dispositivo de mando y/o un dispositivo de control, que es preferentemente implementado por ordenador. El modelo de control o circuito de control es adecuado para controlar un simulador de vuelo en tiempo real, en particular, un llamado "simulador de vuelo completo", o para controlar los movimientos del simulador. Dicho modelo de control puede utilizarse para un simulador de vuelo de acuerdo con las presentes realizaciones.

Sin embargo, el modelo de control también puede utilizarse para controlar y/o regular otros simuladores de movimiento, como centrifugadoras de un brazo, centrifugadoras de doble brazo con carro móvil, centrifugadoras de un brazo con carro móvil u otros simuladores de movimiento. Para la simulación de cualquier medio de locomoción, como un vehículo, un barco, un helicóptero, etc., se puede utilizar un modelo correspondiente al medio de locomoción a simular en lugar del modelo de vuelo en todas las realizaciones del modelo de control. Para la simulación de diferentes tipos de aeronaves o de un tipo específico de aeronave, el modelo de vuelo puede corresponder o adaptarse a la respectiva aeronave a simular.

Mediante el intercambio del simulador de movimiento, o los componentes del simulador de vuelo 29 a controlar, y el modelo cinemático del simulador 28, el filtro de movimiento o el modelo de control puede ser aplicado a cualquier simulador de vuelo o simulador de movimiento. Preferentemente, también se ajustan las restricciones 25.

El modelo de control comprende preferentemente entradas de control 31 generadas en particular por el elemento de operación 5 o por los elementos de operación 5, un modelo de vuelo 22, un modelo de percepción 23, una función objetivo 24, un algoritmo de control óptimo o un algoritmo de control óptimo 26, restricciones 25, un modelo de percepción 27 y un modelo cinemático del simulador 28. Los componentes del simulador de vuelo 29 que deben ser controlados o regulados están conectados al circuito de control. Una ventaja de este modelo de control, también llamado filtro de movimiento, es que la desviación entre el movimiento real y el movimiento simulado se reduce al mínimo según la función objetivo. A partir de los datos de control del operador 31, el modelo de vuelo 22 calcula los movimientos que actúan sobre el operador, que se procesan posteriormente en el modelo de percepción 23 para calcular los movimientos percibidos por el piloto. Los movimientos a simular se convierten en especificaciones correspondientes para el simulador de vuelo y, en particular, se conducen al modelo cinemático del simulador 28, cuyos datos de salida son a su vez procesados por un modelo de percepción 27 en los movimientos percibidos o a percibir por el operador. La diferencia de los datos de salida de los dos modelos de percepción 23 y 27 se optimiza o minimiza para que todo el filtro de movimiento o modelo de control resulte en una simulación óptima. Al considerar activamente las restricciones 25, el espacio de trabajo del simulador puede utilizarse de la mejor manera posible. Por lo tanto, ya no es obligatoria una interpretación basada en los "peores escenarios". Las limitaciones son, por ejemplo, los límites cinemáticos de la plataforma de movimiento o del simulador de vuelo.

En su caso, los dos modelos de percepción 23, 27 son idénticos en todas las realizaciones.

Dado el caso, los datos de movimiento reales del simulador de vuelo se retroalimentan al circuito de control a través de una retroalimentación 30. Si es necesario, los modelos de percepción también pueden omitirse, por lo que los datos de salida del modelo de vuelo 22 y/o el modelo cinemático del simulador 28 se conducen directamente a la función meta 24. Las líneas punteadas corresponden, por tanto, a formas de realización alternativas que pueden ser proporcionadas además o en sustitución de las líneas sólidas en cuestión.

El modelo de regulación revelado en la Fig. 4 y en la descripción posterior permite una regulación en tiempo real de los simuladores de vuelo en los que se mejora o se permite la simulación perceptualmente precisa.

La invención se define más particularmente por las características de las reivindicaciones y no se limita a las realizaciones mostradas. En particular, las combinaciones de las características divulgadas en las realizaciones también forman parte de la invención. Por ejemplo, pueden utilizarse cinemáticas paralelas cuyos dispositivos de movimiento lineal sean del mismo o idéntico diseño. En particular, las longitudes mínimas y máximas de todos los dispositivos de movimiento lineal pueden ser aproximadamente las mismas. También en esta realización, los dispositivos de movimiento lineal frontales pueden colocarse de forma inclinada, de modo que se consigue un aumento de la libertad de movimiento hacia arriba alrededor del eje de cabeceo. Además, se puede prever una posición inclinada de la cabina del simulador respecto al elemento de soporte y/o una posición inclinada de toda la disposición cinemática paralela. Una posición inclinada de las partes de la disposición cinemática paralela en combinación con dispositivos de movimiento lineal frontal extendidos también puede estar de acuerdo con la idea de la invención.

Para la descripción ulterior de una posible aplicación, se describe una secuencia de simulación ejemplar: La situación inicial es, por ejemplo, el vuelo de crucero de un avión comercial civil. Debido a diversas razones, como las perturbaciones atmosféricas, los defectos de los sensores, los errores del piloto, etc., la velocidad del aire en la simulación puede reducirse de manera inadmisible en una primera etapa. En consecuencia, se debe aumentar el ángulo de ataque para evitar que el avión descienda. Si esta situación lleva ahora a una entrada en pérdida de flujo totalmente desarrollada, por ejemplo, pueden producirse ángulos de ataque de más de 25°. Este ángulo de ataque es simulado casi exactamente por el simulador de vuelo para lograr una simulación realista. Preferentemente, se requiere una simulación de una pérdida hasta unos 10° más allá del ángulo de ataque crítico para que el entrenamiento sea significativo. Por lo tanto, el simulador de vuelo debe ser adecuado para realizar o simular ángulos de ataque de más de 25° y preferentemente de unos 30°-35°. Como reacción a la entrada en pérdida de flujo, el piloto transferirá ahora la aeronave hacia abajo en una especie de picada, por ejemplo, a unos -15° a -20°, de modo que las condiciones de flujo de entrada, así como la velocidad aerodinámica vuelvan al rango normal. A continuación, se produce una interceptación selectiva y suave de la aeronave. Durante esta maniobra, por ejemplo, se producen ángulos de ataque máximos alrededor del eje de cabeceo de 30° a 35° y de -15° a -20°. Estos se reproducen casi exactamente en el simulador de vuelo. Una réplica exacta de los ángulos de ataque a menudo no se produce en la práctica porque otras aceleraciones que actúan sobre la persona, como una reducción de la velocidad, es decir, la desaceleración, o un aumento de la velocidad, es decir, la aceleración, también se simulan mediante una posición inclinada de la cabina del simulador. Estas desviaciones son, por ejemplo, del orden de un máximo de 3-5°, que se restan o se adicionan a la actitud de vuelo simulada. Cuando sea aplicable, en todas las realizaciones, el simulador de vuelo está configurado de tal manera que la cabina del simulador tiene una posición de cabeceo máxima en la que el eje de alabeo está inclinado hacia arriba o hacia abajo desde la horizontal por un primer o segundo ángulo de cabeceo dentro de las capacidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela, si es aplicable, mientras se mantienen las reservas de control. Las posibilidades cinemáticas están limitadas, por ejemplo, por el diseño de la disposición cinemática paralela. Sin embargo, en los simuladores de vuelo, estas capacidades cinemáticas sólo se utilizan parcialmente, dejando una reserva de control.

En la cabina del simulador se han previsto controles para controlar el simulador de vuelo. Estos controles se modelan, por ejemplo, en elementos de control de la aeronave que se va a simular. En todas las realizaciones, la cabina del simulador puede disponer de una cabina correspondiente a la cabina de la aeronave que se va a simular.

En el simulador, las señales de control se envían a un dispositivo de procesamiento de datos, en particular, a un dispositivo de control y/o a un dispositivo de regulación, mediante el accionamiento de los elementos de control. El dispositivo de procesamiento de datos, el dispositivo de control y/o el dispositivo de regulación pueden comprender uno o más ordenadores controlados por programa y pueden estar diseñados al menos parcialmente como se muestra en la Fig. 4. En particular, se almacena un modelo matemático de vuelo implementado por ordenador que corresponde a un modelo de movimiento virtual de la aeronave a simular. Los datos de control de la simulación, como los datos de los mandos o, en su caso, las perturbaciones como las influencias ambientales o las perturbaciones artificiales dirigidas, se transmiten a este modelo de vuelo implementado por ordenador, donde se calculan las reacciones del modelo a los datos de control, preferentemente en tiempo real. Los datos del modelo de vuelo contienen, por ejemplo, datos de aceleración, velocidad y/o actitud que afectarían al operador en el entorno simulado, pero también en la realidad.

En la simulación, es principalmente importante simular los parámetros de aceleración o los parámetros de posición tan perceptualmente precisos como sea posible para la persona. Para ello, también puede almacenarse en el dispositivo de procesamiento de datos un posible modelo de percepción implementado por ordenador. Este modelo incluye parámetros sobre cómo el operador percibe determinadas condiciones de aceleración o cambios. Si es necesario, los datos de control de los mandos se transmiten al modelo de vuelo y al modelo de percepción, donde se procesan preferentemente en tiempo real para efectuar un control o regulación perceptualmente precisa del simulador. Esta regulación es preferentemente una regulación en tiempo real, que en particular también tiene en cuenta los datos de la restricción cinemática de la disposición cinemática paralela y del simulador de vuelo. Los datos emitidos por el dispositivo de control se transmiten preferentemente a la disposición cinemática paralela para controlar o regular su movimiento.

Además, también puede almacenarse un modelo implementado por ordenador de la cinemática del simulador y/o las características de movimiento de la disposición cinemática paralela. Los datos de control se introducen en este modelo para simular el movimiento del simulador en el modelo implementado por ordenador. La simulación de la disposición cinemática paralela y las variables de salida de esta simulación también pueden introducirse en un modelo de percepción implementado por ordenador. Para optimizar la simulación, la diferencia entre los datos de salida del modelo de percepción del modelo de vuelo y el modelo de percepción del modelo del simulador puede optimizarse o minimizarse posteriormente. Los datos de control optimizados se utilizan entonces para controlar la disposición cinemática paralela real. Dado el caso, los datos reales del simulador de vuelo, en particular, los datos de actitud o los datos de aceleración, también se retroalimentan y retroalimentan al dispositivo de control a través del modelo de percepción. Los parámetros del modelo de percepción pueden adaptarse individualmente al operador. Los dos modelos perceptivos pueden haberse conformado idénticos.

Por lo tanto, en un modelo de regulación indicado a modo de ejemplo, como el descrito en la Fig. 4, los datos de control del simulador para los elementos de operación se pasan a un modelo de vuelo implementado por ordenador, si procede, que luego se utiliza para calcular las respuestas de la aeronave simulada a los controles. Las variables de salida son, por ejemplo, datos de posición o de aceleración. Éstas se introducen en el modelo perceptivo implementado por ordenador, si procede, para obtener los parámetros que corresponden a las percepciones del operador. El circuito de control comprende también, preferentemente, un modelo de la cinemática del simulador implementado por ordenador, cuyos datos de salida se alimentan a su vez a un modelo perceptivo implementado por ordenador, cuyos datos de salida corresponden sustancialmente a los datos perceptivos generados por la cinemática del simulador. La diferencia entre los datos de percepción causados por las entradas de control y los datos de percepción de la cinemática del simulador se minimiza preferentemente. Además, estos datos constituyen una variable de entrada para el circuito de control. El circuito de control está conectado a la disposición cinemática paralela para controlar la disposición cinemática paralela. El objetivo del algoritmo no es principalmente minimizar la desviación del movimiento físico, sino minimizar la desviación de la sensación cumpliendo con las restricciones necesarias, por lo que las desviaciones del movimiento físico también pueden ser minimizadas. Teniendo en cuenta activamente las limitaciones, el espacio de trabajo del simulador o la disposición cinemática paralela pueden utilizarse de la mejor manera posible. Ya no es necesario un diseño basado en los "peores escenarios". En lugar de replicar el movimiento físico, se replica la sensación de movimiento, con lo que se consigue un resultado de simulación más realista. La sensación es un criterio subjetivo, lo que significa que cada persona percibe el movimiento de forma algo diferente. El modelo de percepción refleja una característica básica de la percepción humana y puede adaptarse a la percepción individual mediante la parametrización individual. El operador del sistema también puede reaccionar a los comentarios del operador o del piloto durante la simulación para ajustar el comportamiento del sistema en consecuencia. El filtro de movimiento no está vinculado a una estructura cinemática específica de la plataforma de movimiento. Mediante adaptaciones, el algoritmo también puede transferirse a otras plataformas, por ejemplo, a centrifugadoras de un brazo o a centrifugadoras de varios brazos. A diferencia del modo fuera de línea, en la aplicación en tiempo real del presente control, en particular el control según la Fig. 4, el piloto puede controlar activamente la aeronave, lo que justifica la designación de "modo de bucle cerrado" utilizada habitualmente en la simulación de movimiento. A partir de las entradas de control del operador, se calcula una trayectoria de referencia que, sin embargo, sólo puede conocerse hasta el momento actual; si es necesario, puede predecirse una trayectoria futura. La trayectoria de la plataforma de movimiento puede calcularse en tiempo real de acuerdo con esta especificación. El manejo de estos dos requisitos -por un lado, ser capaz de resolver la tarea de optimización en tiempo real y, por otro, ser capaz de seguir un movimiento de referencia desconocido de la mejor manera posible- es una ventaja dela presente regulación, en particular, la regulación según la Fig. 4. El procedimiento en tiempo real se basa en la idea dela "regulación predictiva del modelo" (MPC), un procedimiento de regulación que calcula las variables de control óptimas utilizando un modelo de proceso y teniendo en cuenta las restricciones. El término MPC no describe un algoritmo de regulación específico, sino una clase de procedimientos de regulación basados en modelos que resuelven un problema de optimización dinámica en un horizonte móvil en tiempo real. Mediante un modelo de proceso, se predicen los efectos de las variables manipuladas actuales y futuras y se optimizan de acuerdo con un objetivo funcional deseado.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un simulador de vuelo completo que comprende:

- una cabina de simulador (1), en la que se dispone de un asiento (2) para un operador (3), un dispositivo de visualización de imágenes (4) para visualizar el entorno simulado, y al menos un elemento de operación (5) para generar datos de control de la simulación y, en particular, para controlar la aeronave simulada y para permitir que el operador (3) influya en la simulación,

- una disposición cinemática paralela (6) que comprende una base (7), un elemento de soporte (9) y una pluralidad de dispositivos de movimiento lineal (8), en la que el elemento de soporte (9) está conectado a la base (7) a través de al menos tres, preferentemente seis dispositivos de movimiento lineal (8), y en la que la base (7) está conectada o acoplada al suelo (10) y el elemento de soporte (9) está conectado o acoplado a la cabina del simulador (1), de manera que la cabina del simulador (1) esté dispuesta en la disposición cinemática paralela (6),

- en el que la cabina del simulador (1) tiene una posición inicial que corresponde sustancialmente a un vuelo recto estacionario de la aeronave simulada y en la que el eje de alabeo (11) de la aeronave simulada o del operador (3) es sustancialmente horizontal,en el que la cabina del simulador (1) presenta una posición máxima de cabeceo positivo en la que el eje de alabeo (11), partiendo del curso horizontal, está inclinada hacia arriba en un primer ángulo de cabeceo (12) en la medida de lo posibledentro del alcance de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela (6), mientras se mantienen las reservas de control que puedan preverse, y el operador (3) por esa razón está inclinado hacia atrás,

- en el que la cabina del simulador (1) presenta una posición de cabeceo negativa máxima en la que el eje de alabeo (11) está inclinado hacia abajo, partiendo del curso horizontal, en un segundo ángulo de cabeceo (13) dentro del alcance de las posibilidades cinemáticas de la disposición cinemática paralela (6), mientras se mantienen las reservas de control previstas, y el operador (3) por esa razón está inclinado hacia delante, caracterizado

- porque el primer ángulo de cabeceo (12) es superior a 25°,

- porque la disposición cinemática paralela (6) presenta una posición cinemática paralela inicial en la que la base (7) y el elemento de soporte (9) se prolongan esencialmente paralelos, y en la que el eje de alabeo (11) está inclinado hacia arriba en un ángulo diferencial positivo (14), y en la que la cabina del simulador (1) está dispuesta en una posición que se desvía de su posición inicial,

- y porque la disposición cinemática paralela (6) está dispuesta en una posición que se desvía de la posición cinemática paralela inicial cuando la cabina del simulador (1) está dispuesta en su posición inicial.

2. El simulador de vuelo completo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizadoporque,

- la magnitud del primer ángulo de cabeceo (12) es mayor que la magnitud del segundo ángulo de cabeceo (13),

o porque la magnitud del primer ángulo de cabeceo (12) es mayor que la magnitud del segundo ángulo de cabeceo (13) en un ángulo diferencial (14),

- y/o porque la inclinación de la cabina del simulador alrededor del eje de cabeceo (15) o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo (15) entre la posición de cabeceo máxima negativa y la posición de cabeceo máxima positiva se efectúa exclusivamente accionando la disposición cinemática paralela (6).

3. El simulador de vuelo completo de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque,

- los dispositivos de movimiento lineal (8) están concebidos como dispositivos de movimiento lineal (8) con una longitud (16) variable de forma controlable o regulable, estando la longitud (16) de los dispositivos de movimiento lineal (8) comprendida entre una longitud mínima y una longitud máxima, o en el intervalo de las mismas,

de modo que el elemento de soporte (9) puede pivotar alrededor de al menos dos ejes con respecto a la base (7) mediante cambios en la longitud de los dispositivos de movimiento lineal (8) y, en su caso, presenta tres grados de libertad de pivotamiento y tres grados de libertad de traslación,

- y/o porque los dispositivos de movimiento lineal (8) están dispuestos de a pares, en los que dos dispositivos de movimiento lineal (8) que forman un par de dispositivos de movimiento lineal están colocados en ángulo entre sí, de modo que en particular se forma un hexápodo.

4. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado

- porque la base (7) está inclinada con respecto al elemento de soporte (9) alrededor del eje de cabeceo (15) o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo (15) cuando la cabina del simulador (1) está dispuesta en su posición inicial,

5. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado - porque la base (7) está inclinada hacia arriba con respecto a un plano horizontal en un ángulo diferencial positivo (14),

- o porque el eje de alabeo (11) esté inclinado hacia arriba en un ángulo diferencial positivo (14) con respecto al curso del elemento de soporte (9),

- o porque la base (7) esté inclinada hacia arriba con respecto a un plano horizontal y el eje de alabeo (11) esté inclinado hacia arriba con respecto al curso del elemento de soporte (9) conjuntamente en un ángulo diferencial positivo (14),

en el que el ángulo diferencial (14) está indicado en un plano normal del eje de cabeceo (15).

6. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado,

- porque para el posicionamiento inclinado de la base (7) con respecto al plano horizontal, se proporciona una disposición de cuña en forma de cuña (21) o una disposición de cuña que actúa en forma de cuña, que está dispuesta entre la base (7) y el suelo (10),

- y/o porque, para el posicionamiento inclinado del eje de alabeo (11) con respecto al curso del elemento de soporte (9), se ha previsto una disposición de cuña en forma de cuña (21)o una disposición de cuña que actúa en forma de cuña, que se dispone entre la cabina del simulador (1) y el elemento de soporte (9),

- y/o porque la disposición de cuña (21) es una disposición de cuña rígida cuyo ángulo de cuña no cambia durante la simulación.

7. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado - porque todos los dispositivos de movimiento lineal (8) presentan esencialmente las mismas longitudes mínimas y máximas y, en particular, tienen un diseño idéntico, de modo que, en particular, se forma una disposición cinemática paralela simétrica (6),

- o porque un dispositivo de movimiento lineal frontal (8) o un par de dispositivos de movimiento lineal frontal, visto a lo largo de la dirección de visión del operador (3), tiene una longitud máxima mayor que un dispositivo de movimiento lineal posterior (8) o un par de dispositivos de movimiento lineal posterior, de modo que se forma una disposición cinemática paralela asimétrica (6),

- y/o porque, en la posición cinemática paralela inicial, el ángulo de ajuste de un dispositivo de movimiento lineal frontal (8, 17) o de un par de dispositivos de movimiento lineal frontales, visto a lo largo de la dirección de visión del operador (3), es más pronunciado que el ángulo de ajuste de un dispositivo de movimiento lineal posterior (8, 18) o de un par de dispositivos de movimiento lineal posteriores, de modo que se forma una disposición cinemática paralela asimétrica (6).

8. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado - porque el primer ángulo de cabeceo (12) está comprendido entre25° y 35°,

- y/o porque el primer ángulo de cabeceo (12) está comprendido entre 28° y 35°,

- y/o porque el primer ángulo de cabeceo (12) está comprendido entre 29° y 35°,

- y/o porque el primer ángulo de cabeceo (12) está comprendido entre 30° y 35°,

- y/o porque el primer ángulo de cabeceo (12)está comprendido entre 32° y 35°,

- y/o porque el primer ángulo de cabeceo (12)está comprendido entre 29° y 31°,

- y/o porque el ángulo diferencial (14) está comprendido entre aproximadamente 2° y 20°, entre aproximadamente 2° y 12°, entre aproximadamente 3° y 10°, entre 4° y 8° o aproximadamente 5°.

9. El simulador de vuelo completo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado

- porque entre el suelo (10) y la base (7) o entre el elemento de soporte (9) y la cabina del simulador (1) está prevista una plataforma giratoria (19) o un anillo giratorio (19), de modo que la cabina del simulador (1) puede girar alrededor de un eje vertical, en particular alrededor del eje de guiñada (20),

- y/o porque, para el procesamiento de los datos de control de la simulación y para el control de la disposición cinemática paralela, se ha dispuesto un dispositivo de control, mediante el cual la cabina del simulador (1) puede ser llevada desde la posición máxima de cabeceo positivo a la posición máxima de cabeceo negativo, estando definida la libertad de movimiento de cabeceo de la cabina del simulador por la posición máxima de cabeceo positivo y la posición máxima de cabeceo negativo.

10. Un procedimiento para la simulación de vuelo en un simulador de vuelo completo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores que comprende las etapas de:

- accionar la disposición cinemática paralela para que la cabina del simulador se encuentre en su posición inicial,

- a continuación, accionarla disposición cinemática paralela para que la cabina del simulador se incline hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°.

11. El procedimientode acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque un vuelo recto estacionario se simula mediante un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela mediante el cual la cabina del simulador está en su posición inicial,

y porque una entrada en pérdida completa de flujo es simulada mediante un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela mediante el cual la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo mediante un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°.

12. El procedimientode acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde la posición de inicio alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25° únicamente mediante el accionamiento de la disposición cinemática paralela.

13. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque el ángulo de cabeceo positivo es de 26°, 27°, 28°, 29°, 30°, 31°, 32°, 33°, 34°, 35° o más.

14. El procedimientode acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 13, caracterizado porque se simula un vuelo recto estacionario mediante un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador está en su posición inicial,

y porque se simula una entrada en pérdida de flujo mediante un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela, mediante el cual la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, se simula una entrada en pérdida de flujo o una entrada en pérdida completa, y porque la situación de vuelo simulada se desvía así de un escenario del peor caso utilizado para diseñar la libertad de movimiento o las características de movimiento de un simulador convencional.

15. El procedimientode acuerdo con una de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque se simula un vuelo recto estacionario mediante un primer accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador se encuentra en su posición inicial, siendo la velocidad simulada inferior a la velocidad máxima de la aeronave simulada y, en particular, inferior en más de un 10% a la velocidad máxima de la aeronave simulada,

y porque se simula una entrada en pérdida de flujo mediante un segundo accionamiento de la disposición cinemática paralela, por el que la cabina del simulador se inclina hacia atrás desde su posición inicial alrededor del eje de cabeceo o alrededor de un eje paralelo al eje de cabeceo en un ángulo de cabeceo positivo de más de 25°, se simula una entrada en pérdida de flujo o una entrada en pérdida completa, en el que la velocidad de pérdida simulada es inferior a la velocidad máxima de la aeronave simulada, y en particular es inferior en un 10% a la velocidad máxima de la aeronave simulada, por lo que se desvía de un escenario del peor caso utilizado para diseñar la libertad de movimiento o las características de movimiento de un simulador convencional.