Ecol 8000电动操纵负荷系统的安全设计

精确地模拟飞行员在操作飞机操纵装置时所感觉到的力,对于实现逼真的飞行模拟是极其重要的。我中心于2005年引进了加拿大Mechtronix公司的B737-800,D级全任务飞行模拟机,该模拟机选用了Fokker公司的Ecol 8000系电动操纵负荷系统。在此本文对该系统中安全方面的设计做一个较为详细的介绍。     

飞行模拟机电动式辅助操纵负荷系统的仿真

以油门杆操纵负荷系统为例,对飞行模拟机的辅助操纵负荷系统的仿真进行详细阐述。对飞机油门杆操纵系统进行了分析,确定了要模拟的力感并给出了控制策略。使用SIMULINK进行了操纵机构的运动分析,得出了电机力矩指令的实时表达式。使用SimMechanics建立了操纵机构的模型。最后将辅助操纵系统进行整体仿真,检验所求得的力矩指令是否合理。     

Fokker Ecol 8000电动操纵负荷系统

精确地模拟飞行员在操作飞机操纵装置时所所感觉到的力,对于实现逼真的飞行模拟是极其重要的。我中心于2005年引进了加拿大Mechtronix公司的B737-800,D级全任务飞行模拟机,该模拟机选用了Fokker公司的Ecol8000系电动操纵负荷系统。在此本文对该系统中安全方面的设计做一个较为详细的介绍。     

模拟机操纵系统的数字控制及故障诊断

模拟机的操纵负荷系统作为半实物实时仿真系统,为飞行员提供实际飞行状态下的模拟操纵杆力,它是飞行模拟器的一个重要组成部分。本文首先简要介绍了我单位从CAE公司引进的夏延及波音模拟机操纵系统的数字控制实现方式,在此基础上,结合运行中实际出现的故障进行了较深入的分析,并对相应的故障诊断方法进行了讨论。     

737-NG飞行模拟机辅助操纵系统研究与维护

围绕现代飞行模拟机辅助操纵系统的基本原理,介绍了该系统的基本构成和技术特征,针对加拿大MSI公司生产的737-NG全飞行模拟机,重点研究737-NG全飞行模拟机的计算机系统和辅助操纵系统,以及该系统的各类设备的校验及调试方法。     

飞行模拟器数字式电动操作负荷系统研究

飞行模拟器是用来模拟飞机飞行的系统,通常由模拟座舱、运动系统、操纵系统、视景系统、计算机系统及教员控制台等组成。操纵系统是飞行模拟器的重要组成部分,对于实现逼真的飞行模拟起着不可或缺的作用。本文简单介绍了数字式电动操纵负荷系统的基本组成、工作原理及模型分析。     

飞行模拟器操纵负荷系统内回路的逆模型控制

为了改善基于力回路的飞行模拟器操纵负荷系统的力感模拟逼真度,分析了内回路跟踪性能对力感模拟逼真度的影响;在基于结构不变性原理抑制多余力的基础上,提出了比例结合前馈逆模型补偿的复合控制策略,在不影响内回路稳定性的前提下,该复合控制策略能有效拓展内回路的频宽.仿真结果显示,该复合控制策略提高了内回路的跟踪性能.在基于RT-LAB的快速原型控制实验平台上进行了半实物仿真实验,结果表明该控制策略可以明显改善内回路的跟踪性能,从而显著提高操纵负荷系统力感模拟的逼真度.     

基于DCPS通信模型的分布式实时飞行仿真

为满足飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求,基于以数据为中心的发布/订阅通信模型(DCPS),设计实现了一种分布式实时飞行仿真系统.对DCPS通信机制、主题与订阅的匹配语义及其提供的质量服务策略(Qos Policy)进行了深入系统的研究,提出了飞行仿真系统的组件化设计方法,并给出了一致的组件接口和实时数据传输的实现步骤.在用于研究的Boeing 737-800飞行模拟机上对该方法进行了试验验证,结果表明:仿真节点间的通信时延稳定在0.2 ms以内,时延抖动不超过5μs,该方法有效地满足了飞行模拟机仿真模型对数据传输的实时性和可预测性要求.     

飞行模拟机的CAN总线研究

围绕CAN总线的基本原理,介绍了CAN总线的基本构成和技术特征,针对加拿大MSI公司生产的全飞行模拟机,重点研究全飞行模拟机的计算机接口系统,以及CAN-BUS在全飞行模拟机计算机接口系统中的应用。     

飞行模拟器电动式操纵负荷系统控制策略

操纵系统的控制策略是力伺服系统加载的关键技术。以电动式力伺服系统为加载方式的飞行模拟器操纵负荷系统,采用上位机力闲环PID控制、电流环PI控制与多余力矩补偿相结合的策略实施控制。仿真结果显示：分别加入力闭环和电流环控制后,系统的超调量减小,跟随性能较好;采用角速度力矩补偿法,系统多余力矩下降了90％。实际控制效果进一步表明,双环与力矩补偿相结合的复合控制策略可有效减小系统多余力矩,控制稳态误差。该研究可为构造操纵飞行模拟器负荷系统样机提供理论依据。     

基于飞行计划集中处理的预战术航路飞行流量预测

为准确把握航路点流量变化趋势和缓解空中交通压力,提出了一种基于飞行计划集中处理的流量预测方法。首先,在预战术飞行流量管理阶段,通过飞行计划集中处理可得到的航空器飞行计划信息,根据各航班在起飞前提交的领航计划电报和全飞行剖面混杂模型来预测航空器的航迹;然后,通过预测出航空器过关键航路点的过点时间,并结合空域结构数据来获得主要航路点的流量预测值;最后,通过算例仿真的结果可以发现所提出的航路飞行流量预测方法能够很好的对关键航路点进行预测,并且方法是切实可行和有效的。     

基于神经网络驾驶员模型的PIO预测分析

在PIO研究中,拟线性的McRuer驾驶员模型,因其结构简单、能反映驾驶员基本的行为特性而被广泛采用,但在通常情况下,驾驶员的行为具有高度的非线性,而运用神经网络模型可以更精确地描述驾驶员的非线性特性。以某机为例,利用试飞数据对神经网络进行训练和验证,建立了神经网络模型。通过仿真运算,并用时域Neal-Smith（TDNS）准则对该飞机进行了PIO预测分析。结果表明,与McRuer驾驶员模型相比,神经网络模型可以更好地逼近驾驶员特性,据此运用TDNS准则可以很好地对PIO趋势进行预测。     

基于Copula模型的机翼结冰飞行风险定量评估方法研究

结冰条件下飞行风险定量评估可以为飞机结冰适航验证提供参考指标。提出了极值理论与Copular模型相结合的机翼结冰条件下风险定量评估方法。基于人 机 环复杂动力学模型进行蒙特卡罗仿真实验,提取了关键飞行参数（空速、滚转角和迎角）极值。利用辨识得到的参数进行拟合优度检验,验证了Joe Copula模型能够较为准确描述三维极值参数联合分布形式。通过建立的风险概率判据计算了飞行风险概率,分析表明结冰风险事件往往伴随着飞行安全关键参数不同程度的超限和耦合影响。所提方法可为结冰条件下的飞行风险定量评估和预测管控提供理论参考依据。     

多因素耦合飞行情形的复杂系统建模与仿真方法

针对多因素耦合飞行情形动态复杂性强、易诱发"不可逆"灾难性事故等特点,首先分析了不利因素对飞行安全的影响,并对不利因素耦合类型进行归类,然后建立了以飞机六自由度全量仿真模型和驾驶员操纵模型为基础的人-机系统模型;重点研究了特殊情况下驾驶员的失误模型,建立了驾驶员滞后失误时间和反操纵失误的定量模型、自动驾驶仪可靠性模型、传感器故障通用模型和过载传感器故障模型。最后,以GJB 626A-2006中的"自动驾驶仪低限高度自动拉起"风险科目为例,对人-机不利因素双耦合和机-机不利因素双耦合2种情形进行了仿真分析,结果验证了该方法的可行性和有效性。     

人机闭环仿真方法研究及应用

该文对人机闭环仿真方法进行了研究,建立了由飞机本体动力学模型、飞机气动力模型、飞机控制系统模型和驾驶员模型等子模块构成的仿真模型,并以起飞阶段单发停车的操稳特性评估为算例,分析了采用人机闭环仿真方法对飞机的操稳特性评估的基本流程。研究表明,人机闭环仿真可以有效揭示飞机的动态响应过程和驾驶员的操纵历程,具有快速和高效的特点,可以有效的降低操稳特性评估的时间成本和经济成本。     

军用战机驾驶员操纵品质评估系统研究

分析了驾驶员操纵品质评估对飞行数据的要求，根据军用战机的飞行特点，建立了军用战机驾驶员操纵品质评估模型。利用Visual C 6．0和DirectX混合编程技术研制了可在普通配置的PC机上运行的驾驶员操纵品质评估系统。该系统的核心是基于专家系统理论快速识别飞机飞行状态和机动飞行动作，完成整个飞行课目的飞行成绩自动评定，逼真再现飞行过程。为提高飞行技术，确保飞行安全提供了技术手段。     

低能见度条件下助航灯光视景仿真

针对目前飞行模拟机对不同气象条件下机场助航灯光模拟较为欠缺的现状,使用逐点计算法建立了基于飞行员视觉的排灯光照数学模型,实现了助航灯及其光学特性的仿真。在分析粒子系统实现原理的基础上,基于OpenGL提出了一种在大型场景漫游系统中实时动态模拟降雪的方法。给出了跑道II类运行模式下基于飞行员视觉的不同程度的助航灯光降雪场景。仿真试验显示,使用逐点计算法建立的排灯光照仿真模型,能够真实地模拟机场各类助航灯具的光学特性,较好地实现了助航灯光在不同程度下着陆、离港全过程的真实降雪视景仿真。整个系统运行稳定,实时性良好,场景形象逼真。     

无人飞行器延时航迹规划方法

编队飞行中无人飞行器由于战场态势改变等原因常常需要延迟打击目标。在定高飞行模式下,提出了基于分层规划的延时航迹规划方法,首先基于最小风险值选择最佳延时机动区域,然后采用基于解析法的延时航迹规划算法,生成满足延迟时间和飞行约束条件要求的延时机动航迹。通过分析计算各个航迹段附近区域的风险值,确定了无人飞行器延时机动的安全飞行区域;基于解析法提出徘徊延时航迹的规划算法,并用该算法生成满足飞抵时间延迟量要求的延时航迹。仿真结果显示,徘徊延时航迹规划算法能够高效准确地规划出需要的延时航迹,规划总时间在规定的时间范围内,较好地满足了无人飞行器需要延时飞行的时间要求。     

基于惯性动作捕捉的多螺旋桨飞行器姿态研究

目前多螺旋桨飞行器在飞行过程中存在着飞行姿态控制复杂、稳定性差、抗毁性差等问题。针对于此,提出了基于惯性动作捕捉技术的多螺旋桨飞行器的运动姿态研究方案。该方案利用惯性动作捕捉设备,记录飞行器的各个螺旋桨的位置姿态数据,并根据所获取的数据对飞行器进行运动学分析,进而对其飞行姿态规律进行研究。该方案的研究为飞行器的多螺旋桨转速控制提供了理论依据,从而提高多螺旋桨飞行器的稳定性和可靠性。     

高密度机场空中交通运行特性分析

为准确把握高密度机场空中交通运行规律,有效支撑航空运输建模、仿真、分析与实验等工作,亟需对其交通运行涉及的诸多特性进行科学分析。采用总量分析、概率统计、假设检验、包络分析、相关分析、聚类分析等理论方法,对高密度机场的交通计数分布特性、交通运行时间特性、进离场互适应特性、交通运行相关性、场面交通拥堵特性等进行了系统和全面地分析。上海浦东国际机场实例研究表明,单位时间内跑道/停机位的进场流和离场流计数服从泊松分布,滑行延误时间和无阻碍滑行时间分别服从对数正态分布和正态分布,进离场交通流之间存在明显的耦合作用关系,场面滑行时间与离场累计流量、进场累计流量、起飞队列长度、降落队列长度之间存在显著的线性相关关系。在此基础上,对机场场面拥堵等级及各关键指标临界值进行了分类识别与计算分析。所提方法对任意机场系统均具有普适性,可为机场运行管理和空中交通管理提供理论依据和建模参考。