飞行驾驶模拟器模拟器的原理是什么?

微科普飞行模拟训练器
深受广泛航空业内和非业内人士喜爱的航空题材电影《萨利机长》里​多次出现了飞行模拟器,在事故发生后立即的电脑模拟,和影片最后重头戏萨利机长与NTSB(美国国家运输安全委员会)听证会时出现的事故场景重现及推演几个片段里,几条粗大的液压柱支撑起的一个白色箱子,就是飞行模拟器。
不光是电影里,2014年11月,南航贺中平机长在一台空客A330客机空中单发失效情况下将飞机安全降落在机场的新闻在媒体上广为传播,也让我们普通老百姓通过此事了解到了一位飞行员的职责与承担。最为大家称道的是,当近乎绝望的情绪在200多位乘客中蔓延时,贺机长的一句“本人经过严格的训练,有能力控制好状况,有能力将大家安全送到陆地上”,让大家安静了下来。在这一切的背后,又是什么给予了贺机长自信从容地避免了一起可能造成机毁人亡的事故并处理妥当呢?还是飞行模拟器。
本文所说飞行模拟训练器(下文简称为“模拟机”),顾名思义,就是用作飞行员的训练使用的,一般大致可以分为固定训练器和全动训练器。飞行模拟器是一个泛称,它包括有军用飞机模拟机,战斗机模拟机,民用客机模拟机,甚至航天飞机也有相关的模拟器。
这就是台全动式民航模拟器,从下方支架状态和左侧人员走道位置看,这台模拟机处于停机状态。
​这台模拟机的人员走道已经脱开,支架伸长,可以判断处于工作状态。
航空公司的飞行员训练所用的就是客机模拟机,也是今天我们介绍的。目前全球规模较大的模拟机生产厂商主要有CAE和L3等,这两家公司相当于民航客机里的波音与空客的地位,国内航空公司的训练中心基本也是使用这两间公司的训练器,其中又以CAE居多。他们生产的客机模拟机涵盖了几乎所有客机机型:包括波音737NG、777、757、767、747、787等,空客A320、A330、A380等,甚至直升机也有对应的模拟机,最新的国产大飞机C919也会使用CAE所生产的飞行训练器。
​空客A320模拟器驾驶员位置视角,空客系列飞机如A320,A330,A340以致A350,A380都是区别不大,非常方便民航飞行员改装机型。空客系列座舱最招牌的物件就是类似战斗机的侧位驾驶杆。
​波音B737模拟机驾驶舱,可见比较传统的驾驶盘(这里被检查单挡住了,不是很清晰)
​每个民航飞机制造公司都在发展自己的驾驶舱文化,巴西安博威EMB145模拟机驾驶舱,类似摩托车的驾驶杆。
​直升机的飞行原理和驾驶方式都和固定翼飞机有很大不同,从这台西科斯基S76模拟机驾驶舱可以看出直升机驾驶舱的视野比一般民航飞机好得多。驾驶直升机大量情况都要手脚并用四肢全上阵,相比之下,驾驶民航机经常可以不动脚。
飞行模拟器的内部分为两个部分,前半部分是驾驶舱,所用的仪表,操纵舵面及各种面板与真飞机一模一样。而后半部分则是教员得操作区域,教员在这可以设置故障对飞行学员进行教学。而整台模拟机通过一个六自由度的运动系统,来模拟出飞机的横滚、俯仰、偏航等飞机姿态,从而达到飞行员可以直观感受到飞机动作方面的回馈。在训练模拟器上,教员可以根据教学大纲(如复训,二类盲降资格认证,航线训练等等),对每个飞行学员的飞行设置各种故障,例如前文所提到贺机长所遇到的发动机故障,就是一般比较常见的科目。还有如客舱失压,火警,仪表失效等等上千种在真实飞机上所能遇到的机械故障,在这里都能够模拟的出来。还有一些如恶劣天气处置,风切变等等也能够对飞行员的驾驶技术进行训练。训练结束后,教员还会对学员的飞行作点评,对飞行员以后的工作生涯积累下很宝贵的经验。
​模拟机操作位置,一般在驾驶舱后部,与驾驶舱相通。模拟机各种科目都可以在这里设置,想飞的多简单也行,飞的多难也行。
在模拟机上所碰到的故障及问题,有些可能在现实飞行中是几千万份之一的概率,甚至有些老飞行员飞了一辈子,都不会遇到一次这样的问题,但就是这样子的低概率事件,民航飞行员也要为此作出不断的准备,以确保当我们真正遇到问题的时候,才能够得到妥当处置,保护人员和财产免遭损失。所以,民航驾驶员有资格驾驶真正的民航客机之前和成为副驾驶,机长,教员这一路,都必须经过飞行模拟器训练和考核。每年还得在飞行模拟器上训练各种特情处理,做到有备无患。
工作状态的模拟机
​模拟夜间降落,场景完全以假乱真。
​机场视角,模拟机可以完整的模拟从推出到降落靠桥的每个阶段。
​在S76直升机模拟机上飞越纽约,由于直升机通常飞行高度较低,所以直升机模拟机的地景做的特别细致,大家看看下面有个什么特别的地标?
在昼夜不停歇工作的模拟机训练中心大厅,没有喧闹和轰鸣,只有液压机构和电机的轻微声响,谁能想到里面的小飞们在经受怎样的“折磨”。
通俗来说,全动式模拟机最大的特点就是逼真。通过电脑控制系统,液压伺服系统,能够使人身临其境地感受到滑跑时的颠簸,起飞时的推背感,转弯时的倾斜感,以及各种特情的奇特情况,所以无论是模拟机内驾驶舱的驾驶员或是操作位置的教员,都要系上安全带,不然一个突然动作很容易让人碰的头破血流。也正是这种逼真,能够使我们的驾驶员积累经验,在遇到各种特殊情况是临危不乱,保证大家的安全。对学员来说,这也能够最直观地感受飞行,熟悉各种按键和信息显示,是每个民航客机驾驶员的起飞之路。
可以说,“哈德逊河奇迹”的发生,是驾驶员多年驾驶技术和经验的积累,这其中,飞行模拟机绝对功不可没。
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以上网友发言只代表其个人观点,不代表新浪网的观点或立场。内容介绍/飞行仿真原理
《飞行仿真原理》是飞行仿真领域中一本重量级教科书,是作者阿勒顿在英国南安普顿大学、克兰菲尔德大学和谢菲尔德大学近30年开展航空电子、飞行仿真教学和多年从事飞行仿真模拟器开发的基础上编写而成的。其内容涵盖构成飞行仿真的三大支撑要素——建模、数学算法和软件工具,包括飞行仿真的发展演变历程、建模原理、飞行动力学、飞行控制系统仿真、导航系统仿真、飞机仪表显示和视景系统开发、运动平台仿真等关键技术,列举了工程设计中的关键问题,并给出了相应的解决办法。本书注重理论与实践的有机结合,针对具体问题给出了多个参考实例,特别是其中的代码均来自作者参与开发的实际工程项目,具有很高的参考价值。《飞行仿真原理》可以作为从事实时飞行仿真系统设计、研制、开发与应用的广大工程技术人员和科研人员的参考书,也可以作为飞行动力学、航空电子学、自动控制等相关专业高年级本科生、研究生的教学用书。
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