喬立民 單樹(shù)森 陳建軍

摘要本文介紹了空中機(jī)械師機(jī)械操縱與控制實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)思想、主要功能及實(shí)現(xiàn)方法。探討了利用該實(shí)驗(yàn)室進(jìn)一步促進(jìn)空中機(jī)械師專業(yè)的實(shí)驗(yàn)教學(xué),在降低訓(xùn)練費(fèi)用的同時(shí),提高空中機(jī)械師的飛行控制水平的基本思路。

關(guān)鍵詞空中機(jī)械師模擬訓(xùn)練

中圖分類號(hào):V2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

目前,空中機(jī)械師培訓(xùn)多數(shù)是使用實(shí)裝訓(xùn)練,不僅成本費(fèi)用較高,而且一些復(fù)雜、危險(xiǎn)的故障在實(shí)裝上不能再現(xiàn),特別是飛行中出現(xiàn)的特殊情況處置訓(xùn)練無(wú)法進(jìn)行,難以達(dá)到提高空中機(jī)械師處置空中特情能力的目的。因此,建設(shè)一個(gè)能夠滿足對(duì)空中機(jī)械師進(jìn)行全面訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)室是當(dāng)務(wù)之急。

1 實(shí)驗(yàn)室功能

為適應(yīng)空中機(jī)械師系統(tǒng)、全面訓(xùn)練的要求,實(shí)驗(yàn)室應(yīng)包括以下基本功能:①模擬飛行場(chǎng)景和音響效果。②模擬地面大發(fā)和小發(fā)的起動(dòng)、試車全過(guò)程。③模擬空中機(jī)械師飛行操縱控制工作,包括:正常飛行操縱、發(fā)動(dòng)機(jī)故障的處置、飛機(jī)各系統(tǒng)的使用和緊急處置、各種條件下的起飛著陸操縱。④具有專家評(píng)估功能。⑤采用軟硬件結(jié)合方式隨機(jī)設(shè)置故障。⑥系統(tǒng)具有自檢測(cè)和維護(hù)檢修測(cè)試功能。

2 實(shí)現(xiàn)方法

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成

空中機(jī)械師空中機(jī)械操縱與控制模擬實(shí)驗(yàn)室是由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、模擬訓(xùn)練軟件等組成的綜合模擬訓(xùn)練系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬座艙及各工作臺(tái)采用組合式,內(nèi)部布局部分采用計(jì)算機(jī)模擬,分別由普通計(jì)算機(jī)顯示器和觸摸屏顯示;部分采用飛機(jī)實(shí)物,位置與飛機(jī)基本一樣,空中機(jī)械師的操作、音響及環(huán)境感受同實(shí)際飛機(jī)一致。教員控制臺(tái)使教員能在訓(xùn)練中監(jiān)視、干預(yù)模擬訓(xùn)練系統(tǒng)設(shè)備的操作。如設(shè)置故障,根據(jù)空中機(jī)械師操縱情況進(jìn)行指揮等,此外還可評(píng)定成績(jī)。系統(tǒng)組成見(jiàn)圖l所示。

系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)采用組合方式,分為空中機(jī)械師操作臺(tái)、通訊員操作臺(tái)、領(lǐng)航員操作臺(tái)、計(jì)算機(jī)控制部分、總線路及電路控制柜、模擬座艙前部及項(xiàng)棚盒、教員控制臺(tái)等七個(gè)部分。

2.2 功能劃分與子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模擬訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)室功能的劃分遵循了分離子系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立、邏輯關(guān)系明確、便于協(xié)調(diào)和發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì),并兼顧技術(shù)上的合理性和可行性的原則。各子系統(tǒng)及功能如下:

(1)模擬座艙。模擬座艙由操縱機(jī)構(gòu)、計(jì)算機(jī)觸摸屏、中央操縱臺(tái)、數(shù)字音響、控制臺(tái)、供電、照明等組成。內(nèi)部?jī)x表部分采用圖形儀表顯示,部分采用真實(shí)儀表,內(nèi)部設(shè)備操縱機(jī)構(gòu)、面板開(kāi)關(guān)、按鈕、指示燈等采用實(shí)裝改造或自行設(shè)計(jì)。座艙設(shè)備的顏色、操作功能、方式等均與實(shí)際相同。

(2)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)主要完成拉力、推力、力矩以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油流量、煤油壓力、滑油溫度和壓力、滑油油量模擬。該系統(tǒng)接收來(lái)自操縱系統(tǒng)以及教員臺(tái)系統(tǒng)的輸入量,通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的計(jì)算,輸出到模擬器的其它系統(tǒng)。

(3)儀表系統(tǒng)。儀表系統(tǒng)包括真實(shí)儀表、模型儀表、模擬儀表和圖形儀表。模型儀表是指示值不變的儀表,與飛行姿態(tài)控制相關(guān)的儀表均采用模型儀表。真實(shí)儀表是飛機(jī)上的原表,一般為磁電式儀表,如電壓表、壓力表、溫度表等。模擬儀表是外形和功能相同、內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同的儀表,該類儀表一般為直流電機(jī)、交流電機(jī)、自整角機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等多種驅(qū)動(dòng)方式,圖形儀表是采用3D圖形加速技術(shù)產(chǎn)生實(shí)時(shí)真彩色三維圖形。

(4)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。由主控機(jī)、工控機(jī)、圖形計(jì)算機(jī)、音響計(jì)算機(jī)、教員臺(tái)控制計(jì)算機(jī)和高速局域網(wǎng)等組成,主要完成圖形、圖像、文字、音響的數(shù)據(jù)采集、處理,存儲(chǔ)、顯示及監(jiān)控管理等工作。

(5)無(wú)線電系統(tǒng)。無(wú)線電設(shè)備采用PC機(jī)模擬,通過(guò)以太網(wǎng)與主控計(jì)算機(jī)、工控機(jī)相連,通過(guò)工控機(jī)及接口卡,對(duì)各類控制盒進(jìn)行檢測(cè),對(duì)指示器實(shí)現(xiàn)控制。

(6)操作系統(tǒng)。按飛機(jī)實(shí)際操縱功能和實(shí)際實(shí)物情況設(shè)計(jì)制作腳蹬操縱機(jī)構(gòu)(方向、剎車)、中央操縱臺(tái)正常和應(yīng)急操縱手柄、發(fā)動(dòng)機(jī)操縱手柄、盤(桿)操縱機(jī)構(gòu)及前輪轉(zhuǎn)彎和起落架收放操縱機(jī)構(gòu)。

(7)音響系統(tǒng)。音響系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)數(shù)字合成技術(shù),利用各種聲源組合控制,在各種情況下,模擬空中機(jī)械師感受到的聲音的近似位置、頻率和振幅。設(shè)備采用雙聲道、立體聲、大功率的有源音箱,音響效果逼真。

(8)教員控制臺(tái)系統(tǒng)。教員控制臺(tái)主要供教員管理整個(gè)訓(xùn)練系統(tǒng)的工作,監(jiān)控全部工作過(guò)程以及用于維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行的維修檢測(cè)。

3 結(jié)束語(yǔ)

構(gòu)想中的空中機(jī)械師空中機(jī)械操縱與控制實(shí)驗(yàn)室以空中機(jī)械操縱與控制需要為主,地面機(jī)務(wù)工作為輔,將平時(shí)無(wú)法再現(xiàn)的危險(xiǎn)性故障反復(fù)再現(xiàn),供空中機(jī)械師經(jīng)常練習(xí)。該實(shí)驗(yàn)室的建立將進(jìn)一步促進(jìn)空中機(jī)械師專業(yè)的教學(xué),在降低訓(xùn)練費(fèi)用的同時(shí),有力地提高空中機(jī)械師的飛行控制水平。