３ 模 拟 器 飞 行 实 习 与 训 练
模拟器飞行是飞行技术专业学生必修的实验实习 教学内容。上海工程技术大学以自主研发的固定飞行 模拟器和三自由度飞行模拟器装备了飞行模拟器训练 中 心 ，为 学 生 提 供 了 飞 行 模 拟 器 实 习 实 训 平 台 ，用 于 飞
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实 验 技 术 与 管 理
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ｋｅｅｐ ｕｐ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ａｉｒｌｉｎｅ ｐｉｌｏｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｍｏｄｅ，ｂｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｕｓｉｎｇ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｅｖｅｒａｌ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒｓ ａｒｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｉｎｓｔｅａｄ ｏｆ ｒｅａｌ ａｉｒｃｒａｆｔ．Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｋｎｏｗ ｈｏｗ ｔｏ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ，ａｎｄ ｈｏｗ ｔｏ ｆｌｙ ｏｎ ｒｅａｌ ａｉｒｃｒａｆｔ，ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ ｓｈｏｕｌｄ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ，ｂａｓｉｃ ｆｌｙｉｎｇ ｓｋｉｌｌｓ ｔｒａｉｎｉｎｇ，ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｓａｆｅ，ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｔｒａｉｎｉｎｇ ｍｅａｎｓ ｆｏｒ ｃｉｖｉｌ ａｖｉａｔｉｏｎ ｓｔｕｄｅｎｔｓ’ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｏｒ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｆｌｉｇｈｔ ｔｒａｉｎｉｎｇ
收 稿 日 期 ：２０１５－０８－２０ 基金项目：上海市科 委 科 研 计 划 项 目 （１４１７０５０１４００）；上 海 市 地 方 高 校
“十二五”内 涵 建 设 项 目 （ｎｈｊｘ－２０１４－０９）；上 海 工 程 技 术 大 学 教 育 科 学 研 究 项 目 （ｙ２０１４０８００１） 作者简介：贾慈力（１９６６—），男，上 海，硕 士，副 教 授，副 院 长，研 究 方 向 为 机 械 制 造 、交 通 运 输 工 程 ． Ｅ－ｍａｉｌ：ｊｉａｃｉｌｉ＠ｓｕｅｓ．ｅｄｕ．ｃｎ
２ 三 自 由 度 民 航 飞 行 模 拟 器 系 统 结 构
上海工程技术大学是上海市唯一一所培养民航飞 行技术人才的普通高校，２０１０年该校 飞 行 技 术 专 业 被 列为教育部首批卓越工程师教育培养计划试点专业。 为选拔、培 养 飞 行 学 员，进 行 航 理 实 验 教 学 和 飞 行 训 练 ，学 校 在 上 海 市 教 委 、科 委 、经 信 委 的 支 持 下 ，研 制 了 三自由度民航飞行模拟器。该模拟器以某型民航大型 运输机为仿真对象，由 飞 行 性 能 仿 真 系 统、座 舱 系 统、 视 景 系 统 、音 响 系 统 、动 感 系 统 、综 合 环 境 系 统 、计 算 机 与 网 络 系 统 、系 统 控 制 台 系 统 、辅 助 系 统 等 共 ９ 个 分 系 统 组 成 ，系 统 原 理 如 图 １ 所 示 。
成，采用５ 通 道 实 像 直 投 方 式，投 影 区 域 水 平 视 场 角 ２１０°、垂直视场角 ４５°，以 飞 行 员 视 点 高 为 垂 直 视 场 角 界 线 ，上 视 角 ２０°、下 视 角 ２５°。
舱 内 设 备 主 要 有 主 操 纵 机 构 、中 央 仪 表 板 、中 央 操 纵台、两侧控制台、操 纵 负 荷 系 统 等。 其 中，驾 驶 盘 机 构 静 态 位 置 误 差 ≤２％ ，负 荷 精 度 ≤０．１％ ，最 大 输 出 力 纵向１２７ Ｎ，横 向 ８９ Ｎ，行 程 最 大 角 度 前 推 １７°、后 拉 ２０°、左右各９０°，脚蹬机构静态位置误差 ≤２．５％，负 荷 精度≤０．１％，最大 输 出 力 １７９ Ｎ，前 后 极 限 位 置 相 对 位 移 １００ ｍｍ。
１ 飞 行 仿 真 技 术 与 飞 行 模 拟 器
飞行仿真技术是 集 成 了 飞 行 仿 真 建 模 与 解 算、运 动系统仿真、仿真计 算 机 及 网 络、座 舱 设 备 仿 真、视 景 系 统 仿 真 、航 空 电 子 系 统 仿 真 、航 空 气 象 和 环 境 仿 真 等 多项技术的综合性技术 。 ［３］
行技术专业基本飞行技能训练阶段和初级训练阶段的 实习实训教学。可进 行 飞 行 员 操 作 规 范 实 训、飞 行 程 序实习、仪 表 飞 行、五 边 飞 行 等 基 本 飞 行 技 能 实 习 实 训 。 对 于 不 正 常 飞 行 状 态 改 出 、发 动 机 火 警 、发 动 机 停
飞行模拟器训练 能 够 显 著 降 低 飞 行 训 练 成 本、提 高 训 练 效 率 ，已 部 分 替 代 真 飞 机 空 中 训 练 的 内 容 ，是 培 养初级飞行学员、职 业 飞 行 员 复 训 评 估 等 必 不 可 少 的 重要环 节。 联 合 国 国 际 民 用 航 空 组 织 （Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｉｖｉｌ Ａｖｉａｔｉｏｎ Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ，ＩＣＡＯ）向 各 成 员 国 推 行 多 人 制 机 组 驾 驶 员 执 照 （ｍｕｌｔｉ－ｃｒｅｗ ｐｉｌｏｔ ｌｉｃｅｎｓｅ， ＭＰＬ）训 练 新 模 式［１］，国 家 民 航 局 已 正 式 推 广，并 于 ２０１２年发布了《多人制机组驾驶员执照 训 练 和 管 理 办
ＩＳＣＳＮＮ１ １１０－０２２０－３４４／９Ｔ５６
实 验 技 术 与 管 理 Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅ６ 年 ３ 月 Ｖｏｌ．３３ Ｎｏ．３ Ｍａｒ．２０１６
ＤＯＩ：１０．１６７９１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｊｇ．２０１６．０３．０３０
飞机模拟器主要分为工程模拟器和飞行模拟器两 大类。
工程模拟器主要 用 于 飞 机 研 制 过 程 中，对 飞 机 性 能以及各种机载设 备 工 作 状 态 进 行 仿 真、计 算、试 飞、 检验［７］，确保飞机系统与结构设计的安全性和可 靠 性 ， 从 而 缩 短 飞 机 研 制 的 设 计 周 期 、节 约 成 本 、提 高 开 发 效 率 。 ［８］ 很多飞机制造 商 （例 如 波 音 公 司、空 客 公 司）每 一 个 新 型 号 飞 机 的 研 制 ，都 要 首 先 研 制 工 程 模 拟 器 。
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｆｌｉｇｈｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ ａｎｄ ｔｒａｉｎｉｎｇ
Ｊｉａ Ｃｉｌｉ，Ｓｕｉ Ｃｈｅｎｇｃｈｅｎｇ，Ｋｕａｎｇ Ｊｉａｎｇｈｏｎｇ，Ｄａｎｇ Ｓｈｕｗｅｎ，Ｇｕ Ｙｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｉｒ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ／Ｆｌｙｉｎｇ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）
法 》，规 定 在 完 成 １１０ 小 时 真 飞 机 飞 行 和 ２０ 次 起 降 外 ， 还需 在 各 个 等 级 的 飞 行 模 拟 器 上 训 练 ２３０ 小 时［２］，才 能获得 ＭＰＬ，参加航线飞行。此举大大减少了空 中 飞 行 时 间 、提 高 了 安 全 性 、降 低 了 培 养 成 本 。
视景 系 统 由 直 径 ７ ｍ／２２０°球 带 形 投 影 幕、Ｍａ－ ｔｒｉｘ３０００型短焦距 投 影 器、可 调 节 式 投 影 器 支 架 等 组
模拟器整体设计 为 双 层 阶 梯 式 半 封 闭 结 构，如 图 ３所示。该模拟器能进行飞行开关 车 练 习、起 落 飞 行、 空域特技飞行、大航 线 飞 行、暗 舱 仪 表 飞 行、昼 间 复 杂 气象飞行、夜航简单气象飞行等普 通 民 用 飞 机 ９０％ 的 飞 行 课 目 和 特 殊 情 况 处 置 训 练 ，具 有 安 全 可 靠 、使 用 方 便、训练成本低廉、可 重 复 训 练、不 受 气 象 条 件 限 制 等 优 点 ，且 具 有 训 练 过 程 回 放 和 智 能 评 分 功 能 ，便 于 教 员 进行技术分解讲评。
贾 慈 力 ，等 ：飞 行 仿 真 技 术 在 模 拟 飞 行 实 习 与 训 练 中 的 应 用
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行员操作等 方 面 与 真 飞 机 上 实 际 状 况 一 致 。 ［６］ 目 前， 飞 行 仿 真 技 术 已 经 在 航 空 航 天 、民 航 运 输 、军 事 训 练 等 领域得到了广泛应用。
图 ２ 动 感 系 统 及 座 舱 结 构 组 成
图 １ 三 自 由 度 民 航 飞 行 模 拟 器 系 统 原 理 框 图
飞行性能仿真系 统 是 模 拟 器 系 统 的 核 心，主 要 用 于飞机飞行系统的数 学 建 模 和 解 算、实 现 飞 机 飞 行 性 能的仿真计算、为其 他 系 统 提 供 飞 行 参 数 及 对 外 设 进 行控制 。 ［９］
飞行模拟器按等级又分全任务飞行模拟器和飞行 训练器两类，主要用 于 飞 行 员 飞 行 训 练、转 换 机 型、技 术升级、年度复训、熟 练 检 查。 飞 行 模 拟 器 不 受 场 地、 天 气 等 条 件 的 制 约 ，可 以 缩 短 飞 行 员 训 练 周 期 ，且 不 消 耗航油、无危险、环保 经 济，尤 其 适 合 在 真 飞 机 上 无 法 进行的绝大多数特 情 处 置 训 练。 通 常，民 用 航 空 公 司 每 ２０～２５ 架 飞 机 需 配 １ 台 飞 行 模 拟 器 。
动感系统采用三自 由 度 电 动 平 台 （如 图 ２ 所 示）， 动载能 力 指 标 垂 直 位 移 ±１００ ｍｍ，俯 仰 角 ±５．３°，倾 斜角±９．１°，垂 直 瞬 时 线 加 速 度 ０．５ ｇ，瞬 时 速 度３００ ｍｍ／ｓ，通频率２ Ｈｚ，产生俯仰、偏航、横滚 ３ 个方 向 的 动 态 载 荷 感 觉，模 拟 飞 机 在 地 面 滑 跑 和 空 中 飞 行 的 动感。