一种用于非正常姿态训练的飞行模拟机的制作方法

本发明涉及飞行模拟机，更具体地说，涉及一种用于非正常姿态训练的飞行模拟机。

背景技术：

1、飞行模拟机，作为专为驾驶员飞行训练设计的航空器模拟设备，其设计严格遵循真实航空器座舱的要求比例。模拟机集成了诸多必需的设备与计算机程序，确保模拟的地面和空中运行环境逼真无误。

2、近年来，为了进一步提升模拟机在飞行训练中的效能，各国民航部门已采取一系列措施，强化了飞行学员在模拟机上进行非正常姿态、飞机机体结冰及失速改出等关键科目的训练。自2019年起，这些训练科目已成为对模拟机初始鉴定的强制性要求。这些要求不仅扩展了模拟机在飞机性能方面的覆盖范围，还引入了一系列独特的模拟机功能模块，如ios包线显示、参数实时记录、非正常姿态的改出(uar)、非正常姿态的预防(uap)等。

3、这些模拟机训练对现代适航飞行员学员相当重要，但是，在现有技术中的一些模拟机上需要执行非正常姿态的改出的训练时，飞行教员需要充当飞行学员的副驾，手动将模拟机进入相应训练场景，达到非正常姿态的状态。在执行此过程中飞行学员需要紧闭双眼，假设飞机飞行姿态正常，当达到特定姿态时飞行学员睁开双眼接手飞机，进行改出训练。

4、传统的飞行教员作为副机长执行uar训练的方法，不适用于现代具有高度自动化模块的飞行模拟机。这种传统的飞行教员充当副机长的方法存在以下几个缺点：

5、首先，由于教员需要临时充当副机长角色，导致在训练过程中一人分饰两角，降低了教员的工作效率，也降低了副驾驶学员的工作效率，导致模拟机提供训练的效率整体下降。

6、其次，由于每个训练场景需要飞行教员手动将模拟飞机飞入特定状态，因此，每个训练场景在特定的可监控的飞行参数内存在细微差异，这导致了训练内容的误差，降低了飞行学员训练的操作可重复性，同时也增加了训练结果的不确定性。

7、最后，在训练场景中飞行模拟机的运动系统和声音系统通常是在开启状态下，因此，在飞行教员操作过程中，即使学员紧闭双眼仍然可以接收到教员驾驶飞行模拟机产生的抖振、加速度体感以及系统告警音等重要信息。这种情况可能使得一些改出科目变得可预测，从而降低了学员对飞行情况的临场发挥应对能力和对科目快速反映能力的培养和训练。

8、现有技术中存在一种后期自动进入非正常姿态改出场景的方法，在飞机运动方程中直接改变模拟飞机的俯仰角、滚转角或者在未进行俯仰、滚转机体扭矩计算的情况下直接增加俯仰、滚转速率的方法来达到自动进入非正常姿态训练场景的方法。该方法由教员台系统触发，当达到训练场景后，飞行学员会进行改出训练。

9、针对现有技术中的后期自动进入非正常姿态改出场景的方法，由于其未对飞机运动方程进行实时解算，导致运动系统响应不真实，声音系统预先告警等问题，影响了训练场景的真实性以及运动体感连续性，具体存在以下缺点：

10、首先，无论是通过直接改变姿态，还是通过增加姿态变化的速度，飞行模拟机在未经由飞机运动方程运算的前提下硬性改变姿态，破坏了飞机运动方程的连续性，导致了攻角、侧滑角等关键气动参数的错误计算，从而与飞机实际能够达到的真实飞行状态不相符，与飞机进入非正常状态改出训练的初衷存在偏差。

11、其次，飞行模拟机在非正常状态改出时加速度数据存在不真实的问题，从而造成了运动系统与视景的不匹配飞行模拟机的运行系统所提供的体感反馈不够强，且伴随不和谐体感，进一步影响了运动反映的真实性。

12、最后，由于直接硬性改变飞行模拟机的俯仰角与滚转角，导致模拟机仪表显示出现错误，严重影响了模拟机的飞行体验，甚至使部分功能不可用。具体来说，飞机升降率的计算依赖于飞机的扭矩，而在不改变扭矩的前提下调整飞机姿态，将会导致升降率显示出现错误。这一问题的存在严重削弱了模拟机的使用效果。

13、因此，目前亟需一种飞行模拟机，用于实现非正常姿态改出等训练。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于非正常姿态训练的飞行模拟机，解决现有技术的飞行模拟机难以实现非正常姿态训练的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种用于非正常姿态训练的飞行模拟机，至少包括主机系统：

3、所述主机系统，设置模拟机状态机；

4、所述模拟机状态机，设置若干状态机状态，对模拟飞机进行整机重定位并预设飞行参数，实现对非正常姿态训练场景的模拟。

5、在一些实施例中，所述模拟机状态机包括待机状态、初始化状态、数字飞行员反驱状态和退出状态：

6、所述模拟机状态机处于待机状态时，模拟机正常接收操作指令；

7、所述模拟机状态机处于初始化状态时，模拟机状态机按照初始化方式策略进行模拟机初始化参数的植入，所述初始化方式策略包括uar情景初始化策略；

8、所述模拟机状态机处于数字飞行员反驱状态时，模拟机状态机接管模拟机进行uar情景配平配置，模拟机整机进入超控状态；

9、所述模拟机状态机处于退出状态时，模拟机在一定时间内渐出超控状态，按照uar退出策略恢复控制参数。

10、在一些实施例中，所述初始化方式策略还包括ios重定位初始化策略、qtg重定位初始化策略以及手动qtg重定位初始化策略。

11、在一些实施例中，所述uar情景初始化策略包括对模拟飞机参数的设定以及对飞行模拟机系统的配置。

12、在一些实施例中，所述uar情景初始化策略设定的模拟飞机参数包括：

13、气动参数、机体运动参数、主飞控系统的状态、辅助飞控系统的预设、训练场景的地理位置以及高度。

14、在一些实施例中，所述uar情景初始化策略对飞行模拟机系统进行如下所有或部分配置：

15、对视景系统做空白设定；

16、对运动系统进行冻结，并回到中立位；

17、显示系统显示飞机在正常飞行状态，并不对飞机姿态、气动参数的变化做显示；

18、对声音系统告警声音静音；

19、操纵负荷系统进入超控模式；

20、辅助控制系统的被动系统不作动。

21、在一些实施例中，所述模拟机状态机还包括安全状态：

22、所述模拟机状态机处于其他状态时，如果遇到故障，则进入安全状态。

23、在一些实施例中，所述模拟机状态机还包括等待状态：

24、所述模拟机状态机处于等待状态时，主飞控系统保持超控状态；

25、如果辅助飞控系统进行设定，等待飞行学员根据操纵与反驱要求不一致提示操作辅助飞控系统满足设定需求。

26、在一些实施例中，所述uar情景配平配置，进一步包括：

27、通过超控主飞控系统，改变飞机舵面，达到飞机的6自由度加速度的配平。

28、在一些实施例中，所述飞机的6自由度加速度的配平，包括：

29、6自由度加速度设置为不配平，状态机忽略在初始化状态中加速度的设定，训练场景的6自由度加速度的计算根据主飞控中立位计算得到；

30、6自由度加速度中部分自由度受控达到零力配平，状态机在初始化状态中只对飞机速率实行注入式设置，飞机自由度的加速度设置通过数字飞行员的反驱配平实现。

31、在一些实施例中，所述飞机的6自由度加速度的配平，包括：

32、通过配置文件对主操纵位置的设定，直接反驱主操纵位置达到6自由度一定加速度。

33、在一些实施例中，所述uar退出策略，对飞行模拟机系统进行如下所有或部分配置：

34、对视景系统做空白设定；

35、对运动系统渐入到飞机加速度；

36、显示系统显示飞机在正常飞行状态；

37、对声音系统告警声音静音；

38、主操纵系统进入正常模式；

39、操纵负荷系统进入正常模式；

40、辅助控制系统进入正常模式。

41、在一些实施例中，所述飞行模拟机，还包括教员操作台：

42、所述教员操作台，提供触发uar场景的人机交互界面。

43、在一些实施例中，所述人机交互界面，包括自定义姿态坐标子界面、自定义高度和速度设置子界面、预设场景和预设高度子界面以及执行按钮。

44、为了实现上述目的，本发明提供了一种非正常姿态训练的实现方法，包括以下步骤：

45、主机系统设置模拟机状态机；

46、模拟机状态机设置若干状态机状态，对模拟飞机进行整机重定位并预设飞行参数，实现对非正常姿态训练场景的模拟。

47、本发明提供的一种用于非正常姿态训练的飞行模拟机，通过状态机实现自动进入非正常姿态训练场景，运行过程更为合理，从而提高了飞行员在非正常姿态改出的能力，有效强化了训练效果，进而提高了民航飞行的安全性，为更多有关uprt(飞机复杂状态预防及处置训练)训练打下了基础。