[发明专利]一种座舱操纵机构的仿真系统及其仿真方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种座舱操纵机构的仿真系统及其仿真方法，特别是涉及通过虚拟界面模拟飞行控制系统的座舱操纵机构的操作，以及通过由计算机控制的接口板或功能模块实现座舱操纵机构指令传感器功能，属于工程仿真技术领域。

背景技术

飞行控制系统在现代飞机设计过程中越来越重要，随着电传飞行控制技术和主动控制技术的应用，飞行控制系统已经达到了与飞机的总体、气动、结构和强度同步设计的地步，同时，飞行控制系统的安全性和可靠性对于飞机的安全更加重要，为了保证飞行控制系统的安全性和可靠性，在设计的基础上，另一个重要途径就是开展地面仿真试验，在地面仿真试验中如何对飞行控制系统进行全面、详细的验证成为飞行控制系统地面试验面临的难题。传统的验证试验中，需要研制专门用于试验的环境支持设施，尽量能模拟飞行控制系统在飞机上工作时所需的环境条件：如设计专门的试验台架用于支撑和安装飞行控制系统的各组成部件，并为各组成部件的工作提供必要的液压能源和电源，配置必要的控制和测试设备。

飞行控制系统的验证试验中，大部分验证项目与座舱操纵机构有关，在试验的验证中，需要使用装机的操纵机构完成对飞行控制系统的操作控制和状态调整。采用装机的操纵机构存在以下缺点：

(1)装机的操纵机构是在飞行控制系统设计完成后，才能生产提供，不能满足设计研发阶段试验、或者是初制样件阶段试验的需要；

(2)装机的操纵机构是对专门的飞行控制系统研制生产的，不具有通用性，在飞行控制系统其它部件状态发生变化后，需要进行适配性更改，甚至是重新加工、生产。

(3)装机的操纵机构成本高、周期长；

(4)装机的操纵机构依靠人工操作完成，验证测试过程效率低下，周期长。

目前，在飞机的设计研制中，大量地采用数字仿真技术，数字仿真已被证明是开发飞机行之有效的方法，它提供了更快、更高效地开发飞机的优势。为了保证飞机研制的周期，加快飞行控制系统试验进度，有必要在飞行控制系统的试验中更多地采用数字仿真技术；另一方面，飞行控制系统验证项目多，而且大量试验需要在初期设计阶段完成，这样就需要一个试验平台，满足边设计边试验的工作流程，以便到地面试验阶段使飞行控制系统达到更高成熟度。为尽量早点开展试验，这也要求使用数字仿真技术为核心的数字化试验技术逐步取代依赖于大量实物试验技术，缩短飞机研制周期，加快研制进度。

发明内容

本发明的目的是设计一种座舱操纵机构的仿真系统及其仿真方法，通过运行在计算机上的虚拟界面模拟飞行控制系统的操纵机构操作，以及通过由计算机控制的接口板或功能模块实现飞行控制系统的操纵机构指令传感器功能，实现对飞行控制系统操作控制和状态设置。

本发明的技术方案是：一种座舱操纵机构的仿真系统包括纵向操作仿真单元、横向操作仿真单元、航向操作仿真单元、纵向指令信号仿真单元、横向指令信号仿真单元、航向指令信号仿真单元、计算机系统总线和接口适配器，各操作仿真单元与计算机系统总线之间通过信息传输总线进行信息的传输与交换，各指令信号仿真单元与飞行控制系统之间通过信号传输总线进行信号的传输，各操作仿真单元采用虚拟操作界面，通过运行在计算机上的应用软件来实现，各指令信号仿真单元通过由计算机控制的接口板实现，各操作仿真单元接收用户的操作输入，根据用户的操作选择或参数设置，形成控制接口模块的命令及参数，并发送给接口模块，控制接口模块形成对飞行控制系统的指令信号，控制飞行控制系统的运行和工作。

纵向操作仿真单元、横向操作仿真单元、航向操作仿真单元分别采用虚拟操作界面，通过运行在计算机上的应用软件来实现，虚拟操作界面模拟座舱操纵机构的操作，各操作仿真单元操作界面提供了与真实操作部件具有相同或类似的外观形状和风格，以便于进行操作控制，即纵向操作仿真单元采用驾驶杆或驾驶柱的形式，横向操作仿真单元采用驾驶杆或驾驶盘的形式，航向操作仿真单元采用脚蹬的形式；

另一方面，对纵向操作仿真单元、横向操作仿真单元、航向操作仿真单元的虚拟操作界面，也提供了指针式或数字式的表头，通过改变纵向操作仿真单元指示表头的数字，仿真对驾驶杆或驾驶柱的前推或后拉，通过改变横向操作仿真单元指示表头的数字，仿真对驾驶杆的左压或右压，或者是仿真对驾驶盘的顺时针旋转或逆时针旋转，通过改变航向操作仿真单元指示表头的数字，仿真蹬踏左脚蹬向前，或者是右脚蹬向前，指示表头同时还实时指示对座舱操纵机构的操作参数。