關于建立空中機械師操縱與控制實驗室的構想

摘要本文介紹了空中機械師機械操縱與控制實驗室的建設思想、主要功能及實現方法。探討了利用該實驗室進一步促進空中機械師專業的實驗教學，在降低訓練費用的同時，提高空中機械師的飛行控制水平的基本思路。

關鍵詞空中機械師模擬訓練

中圖分類號:V2文獻標識碼:A

目前，空中機械師培訓多數是使用實裝訓練，不僅成本費用較高，而且一些復雜、危險的故障在實裝上不能再現，特別是飛行中出現的特殊情況處置訓練無法進行，難以達到提高空中機械師處置空中特情能力的目的。因此，建設一個能夠滿足對空中機械師進行全面訓練的實驗室是當務之急。

1 實驗室功能

為適應空中機械師系統、全面訓練的要求，實驗室應包括以下基本功能:①模擬飛行場景和音響效果。②模擬地面大發和小發的起動、試車全過程。③模擬空中機械師飛行操縱控制工作，包括:正常飛行操縱、發動機故障的處置、飛機各系統的使用和緊急處置、各種條件下的起飛著陸操縱。④具有專家評估功能。⑤采用軟硬件結合方式隨機設置故障。⑥系統具有自檢測和維護檢修測試功能。

2 實現方法

2.1 系統結構與組成

空中機械師空中機械操縱與控制模擬實驗室是由計算機網絡、模擬訓練軟件等組成的綜合模擬訓練系統。實驗室內模擬座艙及各工作臺采用組合式，內部布局部分采用計算機模擬，分別由普通計算機顯示器和觸摸屏顯示;部分采用飛機實物，位置與飛機基本一樣，空中機械師的操作、音響及環境感受同實際飛機一致。教員控制臺使教員能在訓練中監視、干預模擬訓練系統設備的操作。如設置故障，根據空中機械師操縱情況進行指揮等，此外還可評定成績。系統組成見圖l所示。

系統的硬件結構采用組合方式，分為空中機械師操作臺、通訊員操作臺、領航員操作臺、計算機控制部分、總線路及電路控制柜、模擬座艙前部及項棚盒、教員控制臺等七個部分。

2.2 功能劃分與子系統設計

模擬訓練實驗室功能的劃分遵循了分離子系統相對獨立、邏輯關系明確、便于協調和發揮各自優勢，并兼顧技術上的合理性和可行性的原則。各子系統及功能如下:

(1)模擬座艙。模擬座艙由操縱機構、計算機觸摸屏、中央操縱臺、數字音響、控制臺、供電、照明等組成。內部儀表部分采用圖形儀表顯示，部分采用真實儀表，內部設備操縱機構、面板開關、按鈕、指示燈等采用實裝改造或自行設計。座艙設備的顏色、操作功能、方式等均與實際相同。

(2)發動機系統。發動機系統主要完成拉力、推力、力矩以及發動機轉速、排氣溫度、發動機燃油流量、煤油壓力、滑油溫度和壓力、滑油油量模擬。該系統接收來自操縱系統以及教員臺系統的輸入量，通過計算機系統的計算，輸出到模擬器的其它系統。

(3)儀表系統。儀表系統包括真實儀表、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，與飛行姿態控制相關的儀表均采用模型儀表。真實儀表是飛機上的原表，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、內部結構不同的儀表，該類儀表一般為直流電機、交流電機、自整角機、步進電機等多種驅動方式，圖形儀表是采用3D圖形加速技術產生實時真彩色三維圖形。

(4)計算機系統。由主控機、工控機、圖形計算機、音響計算機、教員臺控制計算機和高速局域網等組成，主要完成圖形、圖像、文字、音響的數據采集、處理，存儲、顯示及監控管理等工作。

(5)無線電系統。無線電設備采用PC機模擬，通過以太網與主控計算機、工控機相連，通過工控機及接口卡，對各類控制盒進行檢測，對指示器實現控制。

(6)操作系統。按飛機實際操縱功能和實際實物情況設計制作腳蹬操縱機構(方向、剎車)、中央操縱臺正常和應急操縱手柄、發動機操縱手柄、盤(桿)操縱機構及前輪轉彎和起落架收放操縱機構。

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

(8)教員控制臺系統。教員控制臺主要供教員管理整個訓練系統的工作，監控全部工作過程以及用于維護人員對系統進行的維修檢測。

3 結束語

構想中的空中機械師空中機械操縱與控制實驗室以空中機械操縱與控制需要為主，地面機務工作為輔，將平時無法再現的危險性故障反復再現，供空中機械師經常練習。該實驗室的建立將進一步促進空中機械師專業的教學，在降低訓練費用的同時，有力地提高空中機械師的飛行控制水平。