| 在航空界流行這么一句話：“飛行員是用跟他們體重相等的黃金堆出來的”，以此形容培養專業飛行員耗資不菲。而一旦脫離地面的支撐飛上云端，他們就要面對各種已知或未知的挑戰。顯然，在羽翼豐滿之前還需要一個既經濟又安全的成長“搖籃”。這就是飛行模擬器，與飛機幾乎同時誕生，盡管從不離地，卻托起了一代又一代的藍天驕子。 飛行模擬器可使飛行機組成員完成主要技術模擬訓練，在各種飛行條件下，對飛機的操作和駕駛技術進行模擬訓練，以提高飛行員對特殊情況的反應和處置能力，且擁有使飛行機組成員熟悉飛機座艙環境、基本性能、飛行操縱特點和飛行程序，掌握機載設備的使用方法，駕駛、等情況處置程序的能力。 飛行模擬器 從廣義上來說，飛行模擬器就是用來模擬飛行器飛行的機器。模擬飛機、導彈、衛星、宇宙飛船等飛行的裝置，都可稱之為飛行模擬器，是能夠復現飛行器及空中環境并能夠進行操作的模擬裝置。 從狹義上來說，飛行模擬器就是用來模擬飛行器飛行且結構比較復雜功能比較齊全的裝置。 模擬機發展史 第1階段：機電模擬階段 從上世紀二十年代末開始，由于模擬水平較低，通常稱其為飛行練習器。1929年，美國人愛德華·林克設計出第一臺機械氣動式的飛行練習器。它主要向學員演示模擬飛機姿態，以訓練飛行員的協調駕駛能力。第二次世界大戰開始后，飛行練習器取得了較大的發展，由原來林克設計的簡單的機械練習器逐步發展為具有較復雜的機械電氣裝置的，并能進行粗略計算的飛行模擬器。其應用范圍也擴大了，不僅用于訓練空軍飛行員，而且在商業和民航飛行訓練中也得到了進一步的使用，從而訓練出不少飛行員。 圖：愛德華·林克和其設計的機械氣動式的飛行練習器 第2階段：電子模擬階段 1941年，英國的電信研究所設計了一種能解算飛機運動方程的電子模擬器。1949年，林克公司開發出電子模擬計算機，用于C-11噴氣飛機練習器，并向美國空軍出售了一千多臺這一類練習器。利用該這類電子模擬計算機可以求解并再現飛機的氣動特性、發動機特性以及機械各系統的特性。當時模擬器，模擬設備已相當完備，除了較逼真地模擬座艙各種儀表及有關設備的工作外，還采用幻燈、電影以至閉路電視來模擬座艙外部的視覺景象。另外，有的模擬器座艙還裝有運動基座，以使座艙具有兩個自由度(俯仰和傾斜)或三個自由度(俯仰、傾斜和偏轉)。由于不斷采用新技術，使模擬器的模擬效果越來越逼。 第3階段：數字模擬階段 1963年，美國林克公司生產了第一臺數字電子計算機式的波音727飛行模擬器。從此之后，隨著大、中型數字電子計算機及微型計算機的飛速發展，數字計算機控制的飛行模擬器就像雨后春筍般地出現了。由于使用了數字計算機，以及其它新技術，使得飛行模擬器的功能大為增強，不僅使各種座艙設備的模擬精度大為提高，而且還出現了大視場角的計算機成像視景系統，大活動范圍的座艙運動平臺，多通道的過載座椅與載荷服，以及逼真的音響模擬設備。飛行模擬器從原來的主要練習基本飛行駕駛技術發展到可以練習復雜的特技飛行、空中射擊以至雙機空戰，有的飛行模擬器已具有諸如故障診斷、自動評定飛行練習的成績等人工智能作用。隨著網絡技術的發展，現代的飛行模擬器已經可以異地聯網，從而可以進行多機、多機種合同作戰訓練，甚至進行大規模的模擬演習。 圖：英國空軍的“哈利法克斯”機身模擬器 第4階段：動感模擬階段 近幾年來，隨著動感平臺的加入，飛行模擬器變得越加真實。加入動感平臺，飛行模擬器便能隨著操作而動，隨著動感平臺技術的加強，六自由度（模擬器六個自由度的運動：前后、左右、上下運動）的開發完成讓飛行模擬器達到了新的高度。主要是均包含在內；模擬飛機在各種飛行條件下的變化所引起的運動；模擬著陸接地時的姿態和碰撞效果以及使用剎車時出現的運動；模擬在接近真實飛機頻處的振動和抖振以及大氣紊流在對應自由度上引起的抖振；全方位提升了模擬效果。 圖：新舟60模擬器是我國第一臺達到民航總局C級標準的飛行模擬器 模擬機種類 飛行模擬器，從大的用途來說，可分為兩大類：一類是工程研究用模擬器，另一類是訓練用模擬器。 前者用于新型飛行器的研究、試驗和已有飛行器的改進；后者用于訓練飛行人員，使其掌握飛行駕駛技術和其它相關技術（如領航、轟炸、射擊、空戰），以及某些復雜設備的使用方法。 在訓練用飛行模擬器上，人們在地面就可以操縱飛行器，其方法與在實際飛行器上完全一樣，并能體驗到飛行器在空中飛行時各種感覺。因此，不用上天，就可以學會飛行。 模擬機組成部分 飛行模擬器通常由模擬座艙、運動系統、視景系統、計算機系統及教員控制臺等五大部分組成。 1、模擬座艙 模擬座艙內部的各種操縱裝置、儀表、信號顯示設備等與實際飛機幾乎完全一樣，它們的工作、指示情況也與實際飛機相同。因此飛行員在模擬座艙內，就像在真飛機的座艙之中。 飛行員操縱各種操縱設備（駕駛桿、油門、開關等）時，不但各種儀表、信號燈能相應工作，而且還能聽到相應設備發出的聲響（如發動機的轟鳴聲，收放起落架的聲音……）以及外界環境的聲音（如機體與氣流的摩擦聲、雷雨聲等）。同時，飛行員的手和腳上還能有因操縱飛機而產生的力感。 2、運動系統 運動系統是用來模擬飛機的姿態及速度的變化，以使飛行員的身體感覺到飛機的運動。先進的飛行模擬器，其運動系統具有六個自由度，即在三維坐標中繞三個軸的轉動及沿三個軸的線位移。它主要有六個液壓伺服作動筒（或六個電動作動筒）及其所支撐的平臺，模擬座艙就安裝在平臺之上。六個作動筒的協同運動，就可驅動平臺并使座艙模擬出飛機的運動變化情況。 3、視景系統 視景系統是用來模擬飛行員所看到的座艙外部的景象，從而使飛行員判斷出飛機的姿態、位置、高度、速度以及天氣等情況。先進的視景系統，是用計算機來產生座艙外部的景象，然后通過投影、顯示裝置顯示出來。 4、計算機系統 計算機系統是飛行模擬器的神經中樞。飛行模擬器就是一個實時性要求很高、交流的信息量很大，精度要求較高的實時仿真控制系統。計算機系統承擔著整個模擬器各個系統的數學模型的解算與控制任務。 現代的飛行模擬器，通常都是由若干臺計算機聯合組成一個網絡，各計算機既分別處理不同的信息，相互之間又不斷地進行信息交流，從而使整個模擬器協調一致地運行。 5、教員控制臺 教員控制臺是飛行模擬器的監控中心，主要用來監視和控制飛行訓練情況。它不但能及時顯示飛機飛行的各種參數（高度、速度、航向、姿態.....）, 飛機飛行的軌跡，而且還能設置各種飛行條件(風速、風向、氣溫、氣壓、起始位置......)。它還能設置各種故障，以訓練飛行員的判斷與處理故障的能力。先進的教員臺，還具有維護檢測、考核、鑒定等功能。 讓“搖籃”成為“助推器” 我國自主發展飛行模擬器的歷史雖然較短，但是經過不懈的努力取得了長足的進步。新中國建國初期，航空部門曾接收到幾臺林克機用于飛行教學。人民空軍組建后從蘇聯和其他東歐國家引進過一批模擬訓練器材，為培養自己的飛行人員和模擬技術人員奠定了基礎，于1958年參考林克機研制出我國第一臺儀表飛行練習器。以此為起點，軍內外的科研人員在仿制基礎上開始設計和生產各種飛行模擬器，20多年間陸續為部隊提供了大批用于儀表飛行、起落飛行、光學/雷達轟炸、機炮/導彈射擊等科目的專用型和便攜型模擬訓練設備，還曾出口到多個國家。 1980年代后，通過消化吸收先進科技，國內飛行模擬行業實現了從機電式向數字式的跨越，先后在閉路電視視景系統、計算機成像系統、三～六自由度運動平臺等關鍵技術上取得突破，新型的轟炸機飛行模擬器、殲擊機戰術訓練器、高級教練機模擬器和空中加受油模擬器等相繼裝備部隊，并向著多功能綜合模擬器和一體化戰術戰役訓練模擬系統發展。 在民用航空方面，1975年我國首次從英國引進由數字計算機控制的波音707和“三叉戟”客機模擬器，建立起民航飛行模擬訓練基地。此后隨著民航市場擴展的需要，波音、麥道、空中客車等機型的專用模擬器紛紛進入國內，而運七-100和新舟60/600全任務飛行模擬器的研制成功則標志著國產飛機及其模擬器達到了新的技術水平。在我國加快發展通用航空產業之際，飛行模擬器市場也展現出欣欣向榮的前景，將為我國航空航天事業的發展裝上又一個強有力的“助推器”。 |
