飞行仿真第一章i节

第二章飞行实时仿真系统飞行实时仿真系统及技术本章内容飞行仿真系统类型实时仿真系统分析飞行实时仿真系统铁鸟仿真3数学仿真硬件在回路仿真软件在回路仿真人在回路仿真2.1飞行仿真系统类型4数学仿真数据读入系统数学模型结果输出人机交互系统数据文件系统显示设备打印设备存储设备……输入设备计算机解算输出设备5硬件在回路仿真6软件在回路仿真7人在回路仿真2.2实时仿真系统分析组成仿真计算机接口设备物理效应设备运行实体对象和仿真环境的数学模型，获得系统和环境的各种参数；速度、精度、灵活性和经济性仿真计算机输出的驱动信号经接口变换后驱动相应的物理效应设备；同时将操作人员或实物系统的控制输入信号馈入仿真计算机模拟复现真实世界的物理环境，形成仿真环境。方案之一是采用伺服控制回路；方案之二是在已存储好的数据库中搜索相应的数据，转换为相应的物理量主要物理效应设备三轴转台（角运动仿真器）三轴转台用来模拟复现弹体或机体的空间角运动框架系统有三个框架（分别为内、中、外框架）。内框架通过外框、中框和自身的转动，具有三个角运动的自由度在内框上安装真实的角运动传感器，可测出与实际飞行中相同的角运动三个框架的转角对应于欧拉角，也即姿态角，可以有不同的顺序。一般将外框转角对应偏航角，中框对应俯仰角，内框对应滚转角在飞机飞行控制半实物仿真系统中，三轴转台模拟复现飞机姿态角运动，分别由仿真计算机中飞行动力学数学模型解算出的俯仰角、倾斜角、航向角等基本信号驱动。仿真实验时，飞行控制系统的水平姿态陀螺、航向陀螺、角速率陀螺安装在三轴转台上。目标模拟器主要用于模拟生成目标仿真环境电磁效应仿真系统目标模拟器光学效应仿真系统射频仿真系统红外仿真系统仿真计算机计算机成像系统CRT显示可见光/红外图像转换器转台红外成像导引头光学投影系统舵机负载仿真器特点实物系统的接入与仿真环境的生成实时性实时仿真系统一般都接入实物系统或有人参与。各种物理效应设备模拟生成实物系统所需的物理环境或人能感知的环境。定义时间角度：实时仿真系统的逻辑推进时间和真实系统的运行时间推进一样信号的反应角度：控制信号输入后，系统的时间响应特性能正确反映数学模型所描述的真实系统在同样控制信号输入时的时间响应特性影响因素2.3飞行实时仿真系统飞行实时仿真系统用于飞行器（歼击机、直升机、轰炸机、机载空空导弹、空地导弹、民用飞机等）飞行性能和飞行控制、制导、导航等系统的研究，以及飞行人员培训。飞行器半实物仿真系统飞行器半实物仿真系统的功能主要在于对飞行控制、制导、导航系统进行分析研究，包括控制规律、制导规律和导航方式的确定，参数的选择，系统的匹配等，同时对飞行器（飞机、导弹）的动态特性、飞行品质、制导与导航精度进行分析评估。半实物仿真是在飞机和导弹控制和制导系统研制过程中必有的仿真试验，如进入工程设计阶段后，系统的硬件和软件相继研制出来，就可以进行半实物仿真。由于回路中接入实物，仿真系统必须按实际时间比例工作，即必须实时运行。此外，在系统中还需要各种电信号与实际部件输入、输出量之间的转换设备。以下情况常需要考虑半实物仿真系统中有些子系统的特性很难用数学语言描述或者表达式特别复杂，如寻的制导中导引头所处的电磁环境；对分系统进行验收和分系统模型校验，如弹上控制、制导计算机研制出来后，为检验计算机运行程序是否正确、性能及可靠性是否满足设计要求，要将计算机联入仿真回路进行多种工作方式的试验，使分系统（计算机）得到全面的考核；产品试验（如飞行实验）前的综合仿真实验。举例仿真计算机陀螺、导引头角运动仿真器目标仿真器动静压模拟器机载计算机放大器作动器线加速度传感器负载模拟器舵偏角信号51234气压传感器单轴旋转台舵机飞行模拟器飞行模拟器是典型的人在回路仿真系统。飞行模拟器复现空中飞行环境，用于对飞行员进行起飞、爬升、着陆、转弯、机动飞行和飞机故障处置等训练，也可用于对飞机飞行性能、飞机操纵品质、机载系统性能进行分析研究。21飞行模拟器的基本原理仿真计算机飞行动力学、飞行控制系统、发动机系统操纵控制系统接口板D/IA/D飞行员输入指令驾驶杆、油门杆、脚蹬等仿真环境仪表系统视景系统运动系统音响系统飞行员飞行模拟器类型工程型飞行模拟器特点：强调通用性，建立所研究项目的详细数学模型，易于进行参数的修改和调整，易于获得和评估仿真结果应用：是飞机设计研制的重要工具训练型飞行模拟器特点：具体针对某一机型，坐舱布局与真飞机完全一样，着重在输入/输出的外特性上优点：节能、安全、经济、不受场地和气象条件限制分类FFS－FullFlightSimulatorFTD－FlightTrainingDeviceCBT－Computer-BasedTraining用于飞行性能分析评估、机载系统测试试验、飞行软件测试、飞行器虚拟样机等用于训练飞行员起飞、着陆、巡航、空中机动、对空攻击、对地攻击等训练飞行模拟器分为三类基于计算机训练(CBT)飞行训练器(FTD)分为7级,第7级最高.全任务飞行模拟(FFS)分A、B、C、D四级，D级最高.2.4铁鸟仿真铁鸟是一个1:1模仿真飞机外形的钢结构框架，所有相关机载系统部件安装在上面，是地面飞行仿真设备，可用于新的飞行控制概念和系统的研究试验，也可模拟进行飞控系统、液压系统、电气系统、作动器的故障试验，与模拟座舱结合可以进行闭环试验。铁鸟仿真系统包含除飞机蒙皮外壳之外的飞机所有部件，与真飞机一样在机体规定位置安装了飞机电气机械真实硬件设备，可以进行飞机分系统试验，如液压系统、操纵系统等。现代电传操纵系统铁鸟仿真包括硬件在回路仿真、软件在回路仿真、人在回路仿真，这时仿真计算机中只有飞行动力学和发动机的数学模型软件。铁鸟仿真系统是飞机设计和试验的重要工具，例如由于飞控系统增益过高使操纵面偏转速率达到最大值而引起的极限振荡测试，操纵面作动器的时间延迟引起飞控系统不稳定的测试等。28课堂讨论专题11.飞机负载模拟器此系统的功能此系统的原理此系统在飞机及飞行模拟器上实现方式比较此系统发展的新技术和新方法（借鉴四代机）30分钟思考题说明典型半实物仿真系统的组成和各组成部分的功能。半实物仿真系统中有哪些典型的物理效应设备？人在回路仿真系统中有哪些典型的物理效应设备？飞行仿真有哪些形式？各有什么特点？