飞行模拟器最新发展研究

飞行模拟器最新发展研究

刘洋 王朋朋 刘晓杰

61213 部队 山西临汾 041000

摘要：随着科技的不断创新发展，各国都将航空航天工业作为国家未来GDP增长的重要驱动力，飞行模拟器是航空航天工业的重要产品。本文对飞行模拟器的最新发展进行了阐述。

关键词：模拟器；市场分析；发展趋势

飞行模拟器是进行飞行模拟训练必不可少的重要环节，是军用和民航飞行员培训与训练的必备设备之一，高等级的飞行模拟器有助于飞行员进行大量重复性仪表操作训练、故障与急情处置演练，降低飞行训练风险，从而缩短训练时间。

一、飞行模拟器概况

1、发展史。早在1929年，美国的爱德华·林克就设计出世界上第一台机械式飞行模拟器，称为林克机。随着科技的进步，飞行模拟器也变得越来越先进。现代的飞行模拟器，集计算机、机械、电气、电子、自动控制、液压、光学等技术于一身，是一种复杂且精密的高科技设备。

在2009年加拿大根据林克机的特点和模拟技术研制出了dreamflyer模拟器，其是一个体验现实与虚拟的飞行仿真运动平台，主要适合不同用途不同群体的航空飞行爱好者实现体验驾驶飞行，学习飞行知识，提高飞行驾驶经验，不受任何天气、场地、环境等多因素的制约，能使飞行体验者产生身临其境的模拟器。

2、定义。飞行模拟器(Flight Simulator)从广义上来说，就是用来模拟飞行器飞行的机器，如模拟飞机、导弹、卫星、宇宙飞船等飞行的装置，都可称之为飞行模拟器。它是能复现飞行器及空中环境且能进行操作的模拟装置。从狭义上来说，就是用来模拟飞行器飞行，且结构比较复杂、功能比较齐全的装置。如果是结构比较简单且功能较少的飞行模拟装置，则称为飞行训练器。

3、分类。现代飞行模拟器能根据实际需要完成多种用途的飞行模拟，一些国家按照培训不同飞行器空勤人员的细分要求，有针对性地专门研制各种用途的飞行模拟器。按照用途，飞行模拟器可分为直升机飞行模拟器、固定翼飞机飞行模拟器、水上飞机飞行模拟器、舰载机飞行模拟器和民用飞机飞行模拟器、飞船模拟器、航天飞机模拟器、舰船模拟器、潜艇模拟器。此外，还有F1方程式赛车模拟器和坦克模拟器等。

二、市场分析

国外从事飞行模拟器研究的公司有加拿大航空电子设备(CAE)公司与MSI公司，法国的泰雷兹公司，美国的飞安国际公司、罗克韦尔·科林斯公司、L3技术公司和红雀模拟飞行技术公司，德国Simtec六自由度运动模拟系统公司等。其中，CAE公司、飞安国际公司和泰雷兹集团的市场占有率较高，CAE公司和法国泰雷兹公司目前的产品几乎覆盖了波音公司和空中客车公司的几乎所有现役民用飞机机型。本文着重介绍了加拿大CAE公司及其产品。

加拿大CAE公司成立于1947年3月17日，主要为全球民航业和国防提供模拟、建模技术和综合培训服务，在飞行模拟器领域处于全球领先地位。此外，CAE公司还在医疗保健和矿业市场中不断拓展仿真业务，其主要产品包括全动飞行模拟器(FFS)，该模拟器能在所有可能的情况和环境条件下复制飞机性能，其仿真知识和操作经验的应用能帮助客户增强安全性，提高工作效率，保持战备并解决一系列具有挑战性的问题。

CAE公司销售网络遍布全球五大洲，在全球共有160多个办事处。据2017年CAE公司年报显示，在未来10年，民用航空飞行员的增长量需大量的飞行模拟器，由此可看出，全球飞行模拟器的未来市场潜力巨大。

三、国外典型模拟器公司介绍

在飞行模拟器领域，国外技术实力比较强大的公司包括德国穆格(MOOG)公司、加拿大CAE公司、美国飞安国际公司和法国泰雷兹集团等。

1、德国MOOG公司。1994年开始，MOOG公司设计第一台4500kg电动平台，经多年研发，MOOG公司已成为全球6自由度运动平台设计和开发的领导者，6自由度平台是FFS的必备组件，CAE公司的全动飞行模拟器的6自由度平台由MOOG提供，该平台用于模拟飞行器的6自由度运动，MOOG公司研制的运动系统代表业界最高水平。在世界范围内，MOOG运载平台载荷范围从1～16t，帮助客户在卡车、装甲车辆、坦克、火车、固定翼和旋翼飞机的模拟器中提供高度逼真的运动。此外，MOOG提供多种自由度平台，可根据客户要求定制特殊的系统来满足客户的应用需求。

MOOG公司的多自由度平台具有如下优点：1)高性能运动提示和调整算法提供高保真度和最小的可用扭转；2)数字控制回路具有高可靠性，不会发生漂移或变质，保真度更高；3)模块化程度高，系统设计更加灵活，易于与控制负载、振动台和G-席位集成；4)高性价比的设计和操作；5)冗余的机械和软件安全架构，系统安全可靠；6)内置测试功能，用于记录性能参数；7)集成各种功能，如在关键故障模式下返回到主界面；8)易于安装、使用和维护；9)通过MOOG仿真软件进行简单故障排除，包括新的GUI和确定性的错误代码；10)在欧洲、美洲和亚太地区提供广泛的产品支持和服务。

2、加拿大CAE公司。1947年3月17日，加拿大CAE公司创立于圣洛朗市，主营产品包括模拟飞行训练设备、医用模拟器和采矿模拟器等产品。

CAE公司为世界民航业和各国的防卫力量提供模拟和建模技术，以及综合培训解决方案，应用于民航、国防、健康医疗与采矿业市场，主营业务包括航空飞行模拟、矿业开发模拟及医疗培训设备等。CAE公司的飞行模拟器大量用于航空飞行模拟领域，为波音飞机多个型号提供飞行模拟器，CAE设计、制造与供应民航机模拟训练装置与视觉系统，提供先进军事训练设备与软件工具，用于海陆空三军；CAE公司也为飞行、机舱、维护与地勤人员提供商务、商用与直升机航空训练。CAE营运部门分为民用模拟与训练、国防与安全和健康医疗部门等3个部门，以下着重介绍CAE公司研制的7000XR系列全动飞行模拟器。

如图1所示，CAE 7000XR系列全动飞行模拟器用于固定翼飞机飞行员训练模拟，能满足飞行员的特定要求，并满足D级监管要求。该型模拟器在高保真度和高可靠性方面赢得全球认可，成为黄金标准。7000XR系列飞行模拟器具备高级培训能力，能有效提高飞行员培训效率，进而提高运营效率。

图1 CAE 7000XR系列D级全动飞行模拟器

如图2所示，CAE公司研制的3000系列全动飞行模拟器可用于直升机飞行和任务模拟，能逼真模拟直升机特定的任务训练，包括海上紧急医疗服务、执法、高空和其他行动。该型模拟器的CAETropos-6000视觉系统配备高清商用投影仪，可实现场景、天空、机场和不同天气的投影，配备有高220^。、水平80^。的垂直视野直投式圆顶，能覆盖全窗口范围，该模拟器还提供直升机培训操纵量身定制的高分辨率数据库。

图2 CAE 3000系列全动直升机飞行模拟器

四、飞行模拟器的发展趋势

1、设备标准化。随着飞行模拟器装备数量不断增加，需要对运动系统、座舱系统、操纵负荷系统、视景系统、音响系统、网络通信系统和教员控制台等相关设备采取标准化、系列化管理，这既能降低研制和采购成本，又能减少维修保障工作量。

2、使用网络化。在飞行模拟器的使用方面，网络化特点不断凸显，将多台模拟器组网进行协同训练甚至是远程协同训练，既能减少模拟器采购数量，降低采购成本，又能满足部队协同训练需要。

3、伺服系统电动化。随着控制技术的不断发展，飞行模拟器中的液压伺服系统将逐步被电动伺服系统取代，从而进一步缩小设备体积，提高系统仿真度，进而降低使用维护成本。

综上所述，飞行模拟器是现代航空工业中必备的基础设备，它以飞行仿真为主体，具有可控性、无破坏性、经济性、可靠性等特点，因此，世界上各国都较为重视飞行模拟器的研发。

参考文献：

[1]智妍咨询集团.2017-2022年中国飞行模拟器行业分析及发展趋势研究报告．2016(12).

[2]宋宏川.飞行模拟器最新发展研究[J].飞航导弹，2019(01).