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专家称飞行模拟器采用电动系统将成未来大趋势
作者:转载    转贴自:科技长廊    点击数:2234    文章录入: zhaizl

电动系统趋势:电动系统为飞行人员模拟培训过程提供了高保真度。电动系统具备性能优,成本低等优点;因此,电动系统较之液压系统,更受到人们的青睐,电动系统已成为飞行训练机的首选,电动系统为飞行员模拟飞行训练提供了高保真度,但目前的技术水平却限制了在一些高速喷气式飞机中采用此系统。

目前,电动系统主要应用于旋翼式及其他一些固定翼式训练机上。电动系统具备性能优,成本低等优点;因此,电动系统较之液压系统,更受到人们的青睐。

运动的必要性

全运动/全动力模拟器为培训人员提供反馈运动信号,而培训人员通过感官对这些信号进行解释以控制“飞机”海空战略中心培训部门的人类系统分析家Joe Sheeham博士指出:“事实上,运动信号与视觉信号相比更快速地向大脑提供响应回馈信号,让大脑感应你在运动。”运动回馈信号的缺乏会导致模拟信号的减弱,Joe Sheeham博士解释到:“飞行员通常需花费更长的时间来处理视觉信号,这就使飞行员很难同时处理日常的以及较困难的精密调动控制的操作。”Joe Sheeham博士又补充到“对于视觉信号的描述要比感觉信号容易,但是运动回馈信号的缺失与视觉信号的缺失同样严重,正如你使用触觉和平衡一样”。

另外,决定在飞行模拟器中不采用运动信号系统还有一个原因,海军公司(The Nary Marine Corps)的F-18及AV-8B训练机不采用运动系统主要是因为飞机的实际性能超出了运动平台的加速度性能。因此,无法准确模拟运动起始信号,Anthony Maggio,NAWC-TSD的航空工程师这样指出。

全运动系统无法满足一些飞行培训机对于便携及远行的要求,因此CH-46E及CH-53E型训练机在生产时为了满足便携的要求,并未采取运动系统。培训人员在封闭式的重型可扩展的拖机中进行操作。Maggio指出:“这些封闭式的空间不够宽敞,也不够坚固,无法安装运动系统,同时也无法抵抗培训设施运动引起的应力。”

最终,现有的资源也是决定飞行模拟器是否采用运动系统的一个因素。Sheeham指出:“一些MH-60S及MH-60R型飞行训练机,由于预算的原因不能采用电动系统,只能增加训练设施。这些设施可以提供技术性培训,但由于缺少感官可以感知的运动信号而较全运动模拟器相比,无法保证飞行的高保真度。

电动系统与液压系统

电动系统与液压系统相比具有使用寿命长,漏油量少及其他环保性能的优势,因此,电动系统目前已成为军用飞行模拟器的首选,但是,尽管电动系统具备上述优点,一些培训设施仍采用液压系统的原因是“目前,涉及的主要问题还是有效载荷的问题。Peter,CAE的主要系统工程师这样指出。液压系统的有效载重是38000—40000磅,(17236-18143千米/公里),而电动系统的有效载荷大约为32000磅。事实上,Moog FCS公司也能生产出有效载荷达32000磅的电动系统。该公司模拟器市场营销部经理Michiel Post Van Der Molen指出32000磅的有效载重足以承载绝大多数的模拟器。然而,行业原因却限制了此标准的执行。CAE的Jarres说:“他所在的公司正在研究一种气压辅助型的电动系统,其载荷可达40000磅。

尽管电动系统具有许多优点,但MoogFCS及其他一些供应商仍按照客户的要求,生产供应液压系统,NAWC-7SD的Maggio指出“有效载重超过25000磅的液压系统各项性能,如加速度,速度,频率响应等指标都达到较高水平。

但液压系统的这些优点似乎都是暂时的。

Charles Bartel,Moog FCS公司的生产部经理,有着运动系统35年的从业经验。他指出:“让我们对飞行员坐在模拟器座椅上旋转运动/晃动的性能问题进行重点评述,随着运动信号保真度以及对该系统期待值的增加,底线为:“除非告知飞行员正坐在电动底座的座椅上,否则飞行员无法知道其与液压系统的区别。”

CAE的Jarris指出,“电动系统具有很大的进步,不仅是因为其使用寿命长,环保,同时也因其运动质量高。”为了说明电动系统的运动质量,Jarris引用了CAE所进行的串音干扰试验。此试验用于测定电动系统及液压系统在响应一个机体轴的命令过程中,防止产生对其他机体轴的干扰信号的能力。Jarris指出“采用1赫兹/指令的电动系统的串音干扰能力要比采用10HZ的液压系统的能力更好。所以,电动系统与液压系统间的比较不再以性能比较为基础,而是以成本花销为基础。”Bartel断言。

主要的行业团队对于采用电动系统,节能方面有相当高的期待,从2006年开始,Mong FCS的内部调查分析估计,电动系统与液压系统相比,可节省成本70%。Bartel指出“事实上,早期的设备生产商称电动系统可节能达90%。”

同时,电动系统的维护要求少。Post Van Der Molen强调“电动系统所要求的预防性的及修正性的维护大大减少。”而液压系统中包括有滤油器,大型油泵,以及其他一些需要常进行维护的子系统。并且需对油罐进行排油,充油,及重新供油的工作。相比较,电动系统所需润滑油量很少,并且有其他一些节省成本的设计。目前仍在使用的液压系统中的模拟控制系统维护十分困难。Post Van Der Molen补充说:“这些都是模拟飞行员的巨大开销。”

Moog FCS公司的电动系统同时也具备以下特点,即考虑到维护技修人员的工作,为软件中加入了更多的解决问题的程序步骤。Bartel说“维修人员可以采用现有的软件,按下按钮,形成记录运动数据图表,自动收集数据。而且在两分钟内,可以对此次试验与接下来的试验的输出数据进行比较,快速确定你的电动系统是否降级/减弱。”目前建议的系统预防性维护周期为2天。

以上提到的以及其他方面的优势,可以使电动系统达到近乎完美的可靠度。

在Foot Rncker附近的军方飞行学校XXI训练基地,为7H-67及其他旋翼式飞机配备了由Flightsafety International公司所生产的系列高保真供电动飞行模拟器。Stere Phillips Flight Safety公司通信公司的董事说:“2007年11月,飞行学校XXI培训基地庆祝TH-67模拟器100,000小时的培训工作经历。TH-67模拟器及其子系统,其中包括动力系统,运动的可靠度高达99.985%。”另外,Flight Safety电脑科技公司是FSXXI的主要合作伙伴。

动力/运动系统供应商:

CAE公司继续供应液压及电动系统平台,值得注意的是,几乎所有的民用航空公司所订购的飞行模拟器都装有电动系统。

CAE公司的标准液压系统含有一个54英寸(1,375mm)的启动冲程,而该公司的电动系统的启动冲程为60英寸,及42英寸。

目前,军用飞行模拟器多采用CAE公司的电动系统,该公司签署了一份提供两台EADS CASA C-295型全动力/全运动飞行模拟器的合同。其中一台提供给巴西空军,另一台提供给西班牙,塞维利亚市EADS CASA C-295培训中心,另外,公司签署的另一份合同是将于2009年,为澳大利亚皇家空军的A330型多功能油罐运输机提供全动力飞行任务模拟器。

作为另一家固定翼式及旋翼式飞行培训/训练设备的供应商,Flightsafety International公司,其生产的50多台完全电动系统已投入使用。该公司生产的的第一台电动系统是2005年5月安装于C-17型武器系统训练机上。该系统是公司史上第一台负荷达32000磅,能够满足/达到FAA及JAA JAR-STD文件所规定的D级标准的电动平台系统.”Steve回忆到。自从那时起,Flightsafety公司已陆续生产了一系列起动冲程达60英寸及36英寸的模拟器。

Philips回忆到“Flightsafety International公司与起动系统生产领域的领军人物Moog FCS合作开发了电动系统。Flightsafety International公司向Moog FCS公司提供一些独家的及专利性的设计方案。Philips补充说:“随着该电动系统的不断改进加强,两家公司的合作仍在继续。电动系统的控制由Flight Safety International公司自身的电动控制软件完成,这就为整个电动系统提供了高保真度。

其他装配有Flightsafety International生产的电动系统的模拟飞行器包括UH-60,CH-47,H-1,BELL412型飞机,以及一些通过FAA,JAA/EASA及其他管理机构认证的民用飞机。

Moog公司向许多军用及民用训练机提供电动和液压起动系统。该公司的一个王牌项目就是上文提及的Flightsafety International的飞行学校XXI培训基地的7H-67型训练机提供60英寸起动冲程的起动器以及其他电动系统子零件。

2008年2月,是FSXXI发展史上的一个里程碑。2月Flight School XXI的子供应商L-3 Communications’Link Training Simulation公司宣布其所生产的OH-58型训练机已在军队中投入使用。

每个OH-58D型训练机的高保真度座舱在6自由级的电动系统上移动,而额外的次级动力系统模拟直升飞机飞行时的振动。Rrowa Warrin 机组人员通过显示屏观看电脑生成图像,此图像是通过宽、窄屏幕从个人电脑图像生成系统生成的。

前景预测:

预计会有越来越多的模拟器采用电动系统。Jarris说“我们认为仍有机会来提高运动信号的质量—提高运动信号的算法/规则,及反馈运动信号的飞机动力模式的质量。”Jarris补充说“我们认为仍有空间来提高训练过程中的保真度。这只是我的个人观点,但电动系统可以提高整个模拟信号的保真度” Moog FCS的Post Van Der Molen说到“目前我们所见的模拟器都是正在建设的新系统,其中超过90%以上采用电动平台,应用于军用及民用飞机上。2008 年,Flightsafety将会生产约30台装有电动系统的模拟器以及一些未装有全动系统,但配有电动载荷的系统,其中一些将于2009年被订购,已经订购电动系统的飞机包括C-130,7H-H,V-22及C-17型飞机。

所需的行业帮助:

已采用电动模拟器的部门对于提高模拟器的同步运动能力有以下五条建议,NAWC-TSD的五项简短建议包括:运动的更大自由性或远行作业能力;性能提高,以产生更大的加速度,速度及频率响应的性能的提高;较小的接触面积,以便可以在同一地点安装更多的培训设备;减小能耗,以便进一步减小模拟器的使用耗损;研究向飞行员提供稳定的运动信号的新方法。

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