民機模擬駕駛艙實訓效果評測平臺設計

孫晶晶

摘? ?要：國內航空產業蓬勃發展的背景下，迫切需要不斷提高實訓相關技術儲備和能力，開展實訓過程中的實時測試方法和平臺研究，提升培訓效率，降低培訓成本。依托國內某型號民機駕駛艙設計方案，根據飛行員操作手冊形成了一套完整的基準操作流程及操縱過程中的關鍵評價點，同時，搭建了模擬駕駛艙，實時采集、分析駕駛艙操縱器件的響應，配合搭建的飛行仿真模型支撐模擬仿真飛行，實時辨識實訓人員操縱過程中的人為差錯，并實時反饋至操縱人員，達到在線實時評測實訓效果的目的。

關鍵詞：實訓平臺? 飛行員操作手冊? 評價點? 效果評測? 人為差錯辨識

中圖分類號：V223.1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0014-02

目前，國內航空產業蓬勃發展的背景下，相關從業人員的資質培訓、模擬訓練等需求巨大，因而保障實訓質量、提高實訓效率，同時不斷提高相關的技術儲備和能力尤為關鍵。但是，目前基于民機駕駛艙操作的單一實訓平臺具有簡單且重復操縱的特點，實訓過程中缺乏實時的評測體系和反饋，帶來較為低下的實訓效率，無法滿足行業快速發展的需要。

國內對于民用飛機駕駛艙操縱的相關數據采集、分析，以及操縱差錯的形成原因均有一定的總結和分析，但是對實訓過程中較為復雜的操縱模式或操縱程序尚停留在辨識研究階段，主要應用也只是事前錯誤辨識和事后錯誤分析，并沒有形成實且用可操作的實時測試方法。因而，結合國內民機制造水平的現狀，積極發展實訓過程中的實時測試方法和平臺研究，可以豐富培訓手段、提升培訓效率，降低培訓成本。

模擬駕駛艙實訓效果評測平臺不僅具備各類軟硬件接口，可以模擬各類標準操縱程序或復現故障，同時具備實訓過程中的實時反饋和評測能力，提高了實訓的真實性，增強了實訓結果的可信性，對飛行安全有重要意義。本文結合國內某型民機駕駛艙的布置和設計方案，提出了一種實訓效果評測平臺搭建方法。

1? 平臺架構

平臺的搭建之初，首先分析具體的需求，其主要來源于培訓、資質認證、試驗驗證、制造現場等，包括現場的人員操作實訓及考核、標準程序模擬訓練、維修手冊程序培訓、故障處置模擬等，同時實訓過程中，提供實時人為差錯辨識能力及接口供生成具體評價報告。

每一個操縱動作的基準操作模型應來源于型號的飛行員操作手冊，從中提煉出駕駛員操縱飛機的完整流程圖和關鍵操縱點。然后，根據標準操作流程圖，將駕駛員在駕駛艙中的每個正確操縱過程的關鍵點作為一個評價點。在一套標準的操作程序中，可提煉若干個評價點，同時可根據實訓情況選擇重要的點進行關注，而飛機實時模擬飛機飛行狀態作為相應評價點的輸入判定條件。當輸入條件成立，而未觸發評價點時，平臺記錄一條人為錯誤，同時實時反饋給實訓人員;當輸入條件不成立，卻觸發評價點，平臺同樣記錄為人為錯誤并實時反饋。

2? 基準操作模型的建立

定量地描述全套的飛行動作是非常困難的，需要依據飛行員操作手冊進行動作分解，提煉出起飛、著陸等飛行過程中重要階段中的關鍵操縱動作，并將其量化為具體的評價點。同時，為了減少平臺的復雜程度，可以使用飛行員問卷調查、評審等方式對評價點的重要程度進行綜合甄別與排序，減少評價點數量。而在模型建立過程中，評價點的輸入輸出、判斷條件都必須是可量化的具體指標，以利于軟硬件編程與實現。

基準操作模型的建立應該包含以下幾個方面：

（1）評價點的輸入條件。詳細梳理駕駛員依據飛行員操作手冊進行正確操縱動作的相關飛機狀態，包括飛機的六自由度姿態、速度、高度、系統內部狀態等狀態，在實訓平臺運行過程中，飛行仿真模型以及評測程序依據輸入實時更新飛行狀態。

（2）依據每一個評價點的具體狀態，確定被操縱的元器件，如駕駛桿盤、開關等。

（3）定量描述駕駛員的操縱動作。平臺運行過程中，實時采集元器件、飛行仿真模型、飛機系統的運行狀態數據，主要關注操縱過程中每一個操縱動作的時間點、速度、平穩性等信息，并進行實時比對。

3? 信號仿真方案

依據飛行員操作手冊，為了能夠完整的描述整套的飛行操作動作，平臺模擬駕駛艙應仿真全部的操縱器件，包含駕駛艙內的多余度設計，為了提高逼真度，可以采用整套的駕駛艙相關組件。實訓過程中，操縱人員依培訓程序順次操縱桿盤、開關等器件，飛機仿真模型依據操縱輸入和機載系統的輸出，仿真模擬飛行狀態，并通過儀表顯示和三維視景顯示提供駕駛員的操縱反饋。在平臺運行過程中，針對操作人員的動作進行辨識和實時反饋。

a）機載系統仿真，主要為機載系統正常運行提供完整的仿真環境和必要的激勵信號，防止機載系統運行過程中出現額外的告警信息等，主要包括飛控系統、航電系統、環控系統、發動機等;

b）視景仿真，仿真氣象條件、光線、地形高度、機場、聲音特效等效果，實時更新飛機姿態，為實訓人員提供逼真的飛行環境，提高實訓逼真度;

c）儀表仿真，根據飛行仿真模型提供的實時飛機姿態，模擬某型駕駛艙儀表顯示系統，為實訓人員提供實時反饋信息;

d）實時反饋系統仿真，為了方便培訓過程中的場景靈活切換、學員操作回放分析，平臺具備多場景配置功能，同時提供數據存儲、監控的多種功能。其次，提供故障模擬復現的數據接口，方便讀取外部數據;

e）實時性分析，平臺搭建過程中，應尤其關注實時性指標，直接影響操縱過程中平臺運行品質和人為差錯識別點的實時判斷和反饋。

4? 結語

本文詳細介紹了基于實訓的效果評測平臺的架構及主要技術點，簡述了平臺的工作流程及仿真方案。通過基于飛行員操作手冊搭建基準操作流程，形成一系列核心評價點，同時，依托國內某型號民機駕駛艙設計方案，搭建了模擬駕駛艙，實時采集、分析駕駛艙操縱器件的響應，配合搭建的飛行仿真模型，實時辨識實訓人員操縱過程中的人為差錯，并實時反饋記錄，達到在線實時評測實訓效果的目的。同時，平臺可應用于相關從業人員的資質認證、培訓以及總裝現場等場景，必須嚴格管理搭建過程的中構型控制、接口控制、軟硬件版本控制等過程，必要時引入相關的行業規范、適航條款等。

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