[发明专利]一种六自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法

说明书

本发明公开了一种六自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，包括以下步骤：步骤一、获得六自由度持续载荷模拟器操纵系统的操作指令；步骤二、通过飞行仿真，获取实际飞行飞机的6个自由度运动参数，即3个线加速度物理量：G_xa、G_ya、G_za，依次为前后、左右、头足方向过载；3个角速度物理量：Pa、Qa、Ra，依次为滚转、俯仰、偏航方向角速度；步骤三、计算大臂绕主轴转动的角速度和角加速度等。本发明通过上述一种六自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法的各个步骤，充分发挥垂直自由度和半径自由度的作用，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。

技术领域

本发明属于飞行模拟器技术领域，具体涉及一种六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。

对于上述影响,可采用高性能战斗机模拟来进行模拟,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。

现有技术中存在具有六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、半径运动框、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，通过半径运动框实现转动半径的改变，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。

但是,四自由度持续载荷模拟器即可实现过载的精确模拟，六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和半径运动框，从而增加了垂直自由度和半径自由度的控制，目前尚缺乏充分利用垂直自由度和半径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六自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题之一，如：现有技术中，四自由度持续载荷模拟器即可实现过载的精确模拟，六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和半径运动框，从而增加了垂直自由度和半径自由度的控制，目前尚缺乏充分利用垂直自由度和半径自由度的过载模拟控制方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种六自由度持续载荷模拟器过载模拟控制方法，包括以下步骤：

步骤一、获得六自由度持续载荷模拟器操纵系统的操作指令；

步骤二、通过飞行仿真，获取实际飞行飞机的6个自由度运动参数，即3个线加速度物理量：G_xa、G_ya、G_za，依次为前后、左右、头足方向过载；3个角速度物理量：Pa、Qa、Ra，依次为滚转、俯仰、偏航方向角速度；

步骤三、计算大臂绕主轴转动的角速度和角加速度

步骤四、根据实际飞行的偏航角运动，求解偏航轴的转动角度；

步骤五、根据偏航轴的转动角度，求解实际飞行相对俯仰框坐标系的3个线加速度分量(3Gxa,3Gya,3Gza)；