[发明专利]大气紊流在飞行模拟器上的一种仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于飞行仿真领域。本发明公开一种大气紊流在飞行模拟器上的仿真方法，用于提高飞行模拟器的飞行性能和飞行品质的仿真精度，涉及飞行模拟器的飞行系统、运动系统和仪表系统领域。

背景技术

大气紊流对飞机的飞行性能，特别是飞行安全有着重要的影响。因此，如何建立能够准确模拟大气紊流的数学模型，并在飞行模拟器上进行实现是一个急待解决的难题。在紊流的模拟中，一个很大的技术难题就是大气紊流带来的飞机在对应自由度上的抖振(包括仪表指示的抖振、运动平台的抖振)的模拟。目前，从科技查新检索到国内外文献上看，大气紊流带来的飞机抖振的模拟方法一般是采用人为地设置一个抖振函数加入到模拟器的仪表系统和运动系统中去，而不是根据紊流模型算出的结果去驱动仪表系统和运动系统，因而大气紊流影响的模拟在整个时域范围和频谱范围内的准确性和逼真度较差。

发明内容

本发明公开一种大气紊流在飞行模拟器上的仿真方法，有效解决了大气紊流在飞行模拟器上仿真的难题，提高了飞行模拟器的模拟逼真度。

本发明涉及的飞行模拟器飞行系统(以下简称：飞行系统)是由主解算计算机实时进行解算的仿真设备。

本发明涉及的飞行模拟器六自由度运动系统(以下简称：运动系统)是由平台控制计算机实时控制的六自由度瞬时过载仿真设备。

本发明涉及的仪表系统是飞行模拟器座舱内的主要指示仪表，包括空速表、高度表，迎角指示器，过载指示器，航行驾驶仪，指令驾驶仪，M数表，升降速度表。

本发明的技术解决方案如下：

在主解算计算机上启动紊流程序，由随机数产生白信号，经过对三个方向紊流分量的频谱函数的有理化处理，再经过滤波器处理，形成紊流的三个分量，将这三个紊流分量经过坐标变换加入到飞机的飞行速度中，再代入到运动方程中进行结算，最后得出相关的飞机飞行状态参数。

将输送到运动系统的飞行状态参数输出到网卡，再输送到HUB，再到网卡，通过网卡输出到平台控制计算机，去控制平台六个缸的长度；平台控制计算机根据这些飞行状态参数，经过一系列变换与滤波得到能反映飞机由于线运动和角运动而在运动平台上的飞行员座椅处产生的过载及其它动感信号作为平台运动的驱动信号，驱动信号分别对应平台的三个线位移(X、Y、Z)及三个转角(俯仰角、偏转角、滚转角)。由于平台任何一个自由度的改变都是六根电动缸的长度组合运动的结果，所以要将平台驱动信号经过几何变换成为每一根电动缸的长度驱动信号，使运动平台产生六个自由度的位置和姿态。

输送到运动平台的飞行状态参数数据包括：

飞机加速度在X上分量，飞机加速度在Y上分量，飞机加速度在Z上分量，俯仰角变化率，滚转角变化率，偏航角变化率，俯仰角，滚转角，偏航角，飞机角速度在X上的分量，飞机角速度在Y上的分量，飞机角速度在Z上的分量，飞机角加速度在X上的分量，飞机角加速度在Y上的分量，飞机角加速度在Z上的分量。

将输送到仪表系统的飞行状态参数输出到网卡，再到HUB，再到网卡，通过网卡输送到飞行模拟器的主要仪表中，具体是空速表、高度表，迎角指示器，过载指示器，航行驾驶仪，指令驾驶仪，M数表，升降速度表。直接驱动仪表指针指示飞行状态参数值。

输送到仪表系统的飞行状态参数数据有：

飞机空速，高度，迎角，过载，M数，升降速度，俯仰角，滚转角，偏航角。

本发明的积极效果在于：提供了一种准确的大气紊流模拟方法，建立的大气紊流仿真模型在频谱响应和仿真结果上更接近于大气紊流的统计特性，大气紊流的变化幅频也更剧烈。将这种紊流参数输入到模拟器主解算计算机运动方程中进行解算，得出的飞机飞行状态参数直接输送到模拟器运动系统和仪表系统中，就可以模拟紊流对飞机飞行状态的影响，特别是大气紊流带来的飞机抖振的影响，模拟的效果也准确逼真，避免了传统方法中直接人为地设置一个抖振函数加入到模拟器的仪表系统和运动系统中去模拟紊流的抖振影响而带来的误差和失真。

附图说明

图1是本发明的软件系统结构图。

图2、3是本发明的参数输出流程图。

图4是本发明的应用设备的控制信号流程图

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

在主解算计算机1上启动紊流程序，由随机数产生自信号，经过对三个方向紊流分量的频谱函数的有理化处理，再经过滤波器处理，形成紊流的三个分量，将这三个紊流分量经过坐标变换加入到飞机的飞行速度中，再代入到运动方程中进行结算，最后得出相关的飞机飞行状态参数(参见图1、4)。