基于真实飞机的地面模拟实训平台设计

孙晶晶

摘   要：航空产业的蓬勃发展，迫切需要不断提高培训技术储备和能力，发展贴近真实飞机的现场培训方式，丰富培训手段。借鉴国内外先进的民机全机集成技术及理念，基于某型号民机真实飞机本体和真实外场环境，提出了一种全新的地面模拟实训平台设计方案。分别阐述了平台的物理架构和方案，研究了机载系统、硬件仿真支持设备、测试设备的技术和数据交互方案，为进行实际培训平台的搭建提供合理、有效的集成技术参考。

关键词：实训平台  民用飞机  全机集成  真实飞机  技术方案  数据交互

中图分类号：TP273                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）07（c）-0013-02

培训体系是航空产业链上一个重要环节，国内蓬勃发展的航空产业，刺激着各类航空人才的需求。因而，结合自身特点，不断提高培训技术储备和能力，发展贴近真实飞机的现场培训方式，丰富培训手段日趋迫切，同时达到提升培训效率，降低培训成本的目的。

国外先进的主制造商波音空客采用了多种先进的全机集成验证方式，如波音公司在787型号飞机上，创造了飞机在环的系统综合验证方式;空客公司在A380飞机和A350飞机上，创造了“0”号飞机的系统验证方式，而这种基于“真实地面飞机”和“真实飞机地面外场环境”的理想环境为一种全新的培训平台设计提供了具体的技术解决方案。

基于真实飞机的地面模拟实训平台不仅提高了现场培训的真实性和充分性，增强了培训结果的可信性，而且能够利用培训平台的各类拓展软硬件接口，真实的模拟及复现飞机各类故障，对飞行安全起着重要作用。本文借鉴了国外全机集成验证的技术，提出了一种基于真实飞机的地面模拟实训平台方案。

1  需求分析

平台的搭建需求主要来源于制造现场、设计验证、维修维护、运营等多个方面的培训工作，包括试验人员操作实训、试验程序模拟、维修手册程序培训、故障处置模拟等，同时通过该实训平台的培训，学员可以了解飞机各系统间的逻辑关系、熟悉驾驶舱仪表、面板的指示与操作以及初步分析和排除故障的能力。

（1）场景配置需求：培训平台主要根据真实飞机运行数据，通过灵活配置，可以模拟开展各种飞行场景和飞行操作。

（2）真实的人机交互需求：培训平台依托真实的飞机，提供飞机真实驾驶舱仪表、面板的处理操作和人机交互的实物体验，为培训人员按照操作程序和预先设计的程序步骤提供真实的人机交互功能。

（3）程序模拟需求：利用该平台，可以预先培训试验人员按照机上功能试验测试程序或维修手册规定的模拟飞机功能试验操作或进行维护和维修的程式练习。

（4）上岗培训需求：支持新上岗人员熟悉飞机各系统原理与基本操作，完成上岗资质培训。

2  平台方案

参考全机集成的技术理念，培训平台提供真实的飞机机载环境，即所有机载电子设备都是真实的，且保证飞机上设备真实互联，进而提供给培训学员真实的模拟飞行外部环境。结合国内某型号民用飞机项目，整个培训平台如下图所示，主要包括真实飞机、三维视景系统、外部数据处理集成装置、大气數据模拟装置、外部油源、外部电源、机载数据采集装置以及其他配套产品组成。

3  数据交互方案

为了达到模拟实时飞行的目的，需要将飞机本体的运行数据进行实时抽引和整合处理。外部数据处理集成装置从飞机的航电系统抽引发动机运行信号，从飞行控制系统抽引舵面位置信号，同时搭配飞行仿真装置实时计算六自由度方程和发动机方程。

在外部数据处理集成装置和三维实景系统之间，需研制或选用实时信号传输协议装置，将飞行六自由度姿态信号实时传输至三维视景系统。同时，三维视景系统读取高度信号，进行实时地形数据更新，模拟真实的飞行场景。

外部数据处理集成装置应具备场景配置、数据存储、监控的多种功能，方便培训过程中的场景灵活切换、学员操作回放分析等。其次，应配备外部数据读取的功能，提供故障模拟复现的数据接口。

4  结语

本文主要详细地介绍了基于“真实飞机”和真实外场环境的实训平台技术方案架构，简述了平台搭建过程中的数据交互方案，为实际进行平台搭建提供技术参考。同时，由于本平台是以真实的飞机为基础进行机载数据的抽引、处理，需要对搭建过程的中构型管理、接口管理、平台集成等过程进行严格的管控。

参考文献

[1] 谢殿煌，许光磊. 大型民用飞机全机系统地面综合验证试验平台研究[J].航空科学技术，2015，Vol.26 No.08：38-42

[2] 阳旭.天津航空产业培训体系构建研究[J].空运商务，2009，14

[3] 李京伟，张利萍.基于虚拟现实技术的飞行视景仿真[J].计算机工程与设计，2005，26（7）：1935-1937

[4] 朱川，徐德胜，谢殿煌，郭晓燕.民用飞机集成验证试验平台规划研究[J].民用飞机设计与研究，2018，4

[5] 龚少华，沈为群，宋子善.基于PC机的实时视景仿真系统的研究与实现[J].计算机工程与应用，2002，38（4）：118-121