[发明专利]一种五自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法

说明书

本发明涉及飞行模拟器技术领域，目的是提供一种五自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，本发明包括获取五自由度模拟器座舱上的飞行操作系统中的操作指令，进入仿真模型；通过仿真模型中飞机的实际飞行，获取若干个自由度运动参数、大臂绕主轴转动的角速度和角加速度，进而根据实际飞行的偏航角运动，得到偏航轴的转动角度，得到实际飞行相对俯仰框坐标系的加速度分量以及滚转轴的转动角度；判断垂直运动框的运动状态，获取纯过载时俯仰轴的转动角度；将主轴的转动角速度和转动角加速度及滚转轴的转动角度、俯仰轴的转动角度、偏航轴的转动角度、垂直运动框的加速度发送给持续载荷模拟器。

技术领域

本发明涉及飞行模拟器领域，具体涉及一种五自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法。

背景技术

随着计算机与模拟技术的发展，飞行模拟训练受到越来越多的重视，成为提高飞行员飞行技能、确保训练安全、缩短训练周期、节约训练成本的有效途径。飞行模拟训练装置即模拟飞机执行飞行任务时的飞行状态、飞行环境和飞行条件，给飞行员提供相似的操纵负荷、视觉、听觉、运动感觉的装置，其中运动感觉由训练装置的运动平台提供。

随着高性能战斗机的发展，飞行员将承受持续的高G值加速度，如第三代战斗机最大G值可以达到9g，作用时间45s，增长率达到10g/s。持续性的高加速度会诱发飞行员出现G值引起的意识丧失、持续载荷等问题，严重影响飞行员对战斗机的操控，对飞行员的安全也造成威胁。

高性能战斗机模拟训练所需的持续性高G值加速度载荷通常利用转臂快速旋转产生的离心加速度实现，可在地面以较低的代价和更安全的方式对飞行员进行训练，提高战斗机飞行员在持续高过载环境下的战斗技能。

具有五个自由度的持续载荷模拟器(简称模拟器)，从安装基座到座舱依次是主轴、垂直运动框、滚转轴、俯仰轴、偏航轴，通过转臂绕主轴的快速旋转运动实现持续性的高G值加速度，通过垂直运动框实现垂直方向的加速度，通过滚转轴、俯仰轴、偏航轴的协调运动，调整加速度矢量相对于座舱的方向，实现离心机座舱中飞行员持续性过载的精确模拟。

四自由度持续载荷模拟器即可实现过载的精确模拟，五自由度持续载荷模拟器相对于四自由度持续载荷模拟器增加了垂直运动框，从而增加了垂直自由度的控制，目前尚缺乏充分利用垂直自由度的过载模拟控制方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种五自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，充分发挥垂直自由度的作用，在线加速度与实际飞行一致的基础之上，减少不必要的角运动，提高战斗机飞行动作模拟的逼真度，本发明设计巧妙，适合推广；

本发明所采用的技术方案是：一种五自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，包括以下步骤，

步骤1：获取五自由度模拟器座舱上的飞行操作系统中的操作指令，进入仿真模型，执行步骤2；

步骤2：通过仿真模型中飞机的实际飞行，获取若干个自由度运动参数、大臂绕主轴转动的角速度和角加速度进而根据实际飞行的偏航角运动，得到偏航轴的转动角度，执行步骤3；

步骤3：根据步骤2中的偏航轴的转动角度，得到实际飞行相对俯仰框坐标系的加速度分量以及滚转轴的转动角度q₂，执行步骤4；

步骤4：判断垂直运动框的运动状态，获取纯过载时俯仰轴的转动角度，进执行步骤5；

步骤5：将主轴的转动角速度和转动角加速度及滚转轴的转动角度q₂、俯仰轴的转动角度q₃、偏航轴的转动角度q₄、垂直运动框的加速度发送给持续载荷模拟器，若持续荷载模拟器显示训练结果，若显示训练完成，执行步骤6，若显示训练未完成，执行步骤1；

步骤6：结束。

优选的，所述操作系统中的操作指令包括有操纵杆、油门杆、方向舵脚蹬和按键开关的指令。