時(shí)間：2023-05-30 09:12:10
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇模擬飛行，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
1. 四旋翼結(jié)構(gòu)介紹
（1）飛控
無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)簡稱飛控，可以看作飛行器的大腦。多軸飛行器的飛行、懸停，姿態(tài)變化等等都是由多種傳感器將飛行器本身的姿態(tài)數(shù)據(jù)傳回飛控，再由飛控通過運(yùn)算和判斷下達(dá)指令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成動(dòng)作和飛行姿態(tài)調(diào)整。無人機(jī)自動(dòng)飛行控制系統(tǒng)的基本任務(wù)是當(dāng)無人機(jī)在空中受到干擾時(shí)保持飛機(jī)姿態(tài)與航跡的穩(wěn)定，以及按地面無線傳輸指令的要求，改變飛機(jī)姿態(tài)與航跡，并完成導(dǎo)航計(jì)算、遙測數(shù)據(jù)傳送、任務(wù)控制與管理等。
（2）無刷電機(jī)
無人機(jī)上用的電機(jī)一般分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)，有刷電機(jī)一般用的微型航模上比如空心杯電機(jī)，目前無人機(jī)上的電機(jī)大部分用的都是無刷電機(jī)。無刷電機(jī)通過三相交流電產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，通過pwm控制速度。小體積、高效率和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速誤差小等特點(diǎn)，無刷電機(jī)要配合電子調(diào)速器（電調(diào)）使用。
（3）螺旋槳
螺旋槳，將電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)功率轉(zhuǎn)化為推進(jìn)力或升力。螺旋槳高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于槳葉特殊的機(jī)構(gòu)，會在槳上下面形成一個(gè)壓力差，產(chǎn)生一個(gè)向上的拉力，螺旋槳有兩個(gè)重要的參數(shù)，槳直徑和槳螺距，單位均為英寸。比如8060槳，代表槳直徑是8英寸。即8*2.54＝20.32cm。螺距則為6英寸。槳分正槳和逆槳，安裝時(shí)正槳安裝在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上，逆槳安裝在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的電機(jī)上，怎么區(qū)分正逆槳吶？具體方法很多，這里簡單說個(gè)方法，槳正確安裝在電機(jī)上，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是正槳，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)槳葉，產(chǎn)生向下風(fēng)力的是反槳。
（4）機(jī)頭和機(jī)尾
大部分無人機(jī)均四四方方、哪邊看起來都是一樣，但實(shí)際上它還是有一個(gè)“機(jī)頭”。一般來說，鏡頭面對著的方向就是無人機(jī)的前方，或者叫做“頭”。除了鏡頭之外，無人機(jī)一般也有信號燈來讓飛手辨別方向，但不同的無人機(jī)，可能會以不同的信號燈，來識別無人機(jī)的“頭” 和 “尾”。
2. 遙控器
（1） 油門和方向舵是什么
需要控制俯仰（y軸）、偏航（z軸）、橫滾（x軸）、油門（高度），最少四個(gè)通道。加減油門控制垂直升降；方向舵控制機(jī)頭左右偏航，即繞Z軸旋轉(zhuǎn)
（2） 美國手和日本手區(qū)別
日本手，左搖桿：上下升降舵，左右為方向舵；右搖桿：上下為油門舵，左右是副翼舵。美國手，左搖桿：上下為油門舵，左右方向舵右搖桿：上下為升降舵，左右為副翼舵。
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3. 四旋翼飛行
（1） 前進(jìn)和后退如何操作
當(dāng)需要按照三角箭頭方向前進(jìn)時(shí)，M3、M4電機(jī)螺旋槳會提高轉(zhuǎn)速，同時(shí)M1、M2電機(jī)螺旋槳降低轉(zhuǎn)速，由機(jī)后部的升力大機(jī)前部，飛機(jī)的姿態(tài)會向前傾斜。傾斜時(shí)，這時(shí)螺旋槳產(chǎn)生的升力除了在豎直方向上抵消飛機(jī)重力外，還在水平方向上有一個(gè)分力，這個(gè)分力就讓飛機(jī)有了水平方向上的加速度，飛機(jī)也因而能向前飛行。相反的：當(dāng)M1、M2電機(jī)加速、M3、M4電機(jī)減速時(shí)，飛機(jī)就會向后傾斜，從而向后飛行。
（2）左偏航和右偏航如何操作
在左偏航時(shí)，搖桿輕輕向左擺動(dòng)。當(dāng)擺動(dòng)以后，無人機(jī)的機(jī)頭會開始偏向，其實(shí)飛行器沒有使用俯仰操作時(shí)，直接搖動(dòng)偏航，無人機(jī)會原地旋轉(zhuǎn)（類似于陀螺），轉(zhuǎn)動(dòng)方向與搖桿打的幅度有關(guān)系，搖桿偏離中心位置越大，轉(zhuǎn)動(dòng)的速度越快（當(dāng)然為了不出意外，還是不要嘗試偏離太多）。右偏航練習(xí)，同左偏航練習(xí)類似，只需要將搖桿向右打。
（2） 左旋轉(zhuǎn)和右旋轉(zhuǎn)如何操作
將油門桿撥動(dòng)到一側(cè)即可。但是在旋轉(zhuǎn)過程中可能無法保持正確位置（無人機(jī)會到處跑），所以在做旋轉(zhuǎn)操作時(shí)需要慢慢來。首先，需要將油門桿輕輕撥動(dòng)下，看到無人機(jī)開始有輕微的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)停止撥動(dòng)，保持現(xiàn)有位置。這時(shí)無人機(jī)會慢慢開始轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)應(yīng)該注意無人機(jī)飛行方式，如果有些控制不住，立刻松開油門桿，讓油門自動(dòng)回中。同時(shí)，準(zhǔn)備控制方向桿控制飛行器位置。如果發(fā)現(xiàn)飛行器在旋轉(zhuǎn)時(shí)則需要撥動(dòng)油桿。
（3） 如何飛圓圈
1.起飛，飛向前方的開闊區(qū)域。2.動(dòng)作要小，使無人機(jī)慢慢向前飛（右搖桿向前），同時(shí)慢慢向右偏航（左搖桿向右）。向前飛行的速度和偏航程度決定圓圈的大小和完成圓圈的速度。3.同時(shí)，可以使無人機(jī)轉(zhuǎn)向右方（向右推動(dòng)右搖桿）。這樣無人機(jī)在轉(zhuǎn)彎（轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)彎）時(shí)，就會更像固定翼無人機(jī)。無人機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓圈會變得更緊實(shí)，因?yàn)樗妮S 飛行器是正交向圓圈中心移動(dòng)。另外，通過偏航可以改變前行的方向。
（4） 如何飛8字
無人機(jī)升空后，使用方向舵進(jìn)行轉(zhuǎn)彎，不用或盡量少用副翼轉(zhuǎn)彎，在水平方向上，順時(shí)針/逆時(shí)針完成一個(gè)8字航線。8字小航線飛行能幫助操控手進(jìn)一步熟悉航線飛行的空中方位和手感，對于一個(gè)全面的飛手來說至關(guān)重要。如果已經(jīng)將順時(shí)針、逆時(shí)針小航線飛行都掌握得很熟練了，那么8字小航線飛行就應(yīng)該很容易完成了。如果在實(shí)際飛行中，仍然感到8字小航線飛行較為困難，即說明你的順、逆時(shí)針小航線飛行甚至4位懸停并未真正過關(guān)。8字小航線飛行可以在很大程度上培養(yǎng)飛手在航線中對直升機(jī)方位感的適應(yīng)性，又能在一個(gè)航線中將向左轉(zhuǎn)彎和向右轉(zhuǎn)彎同時(shí)練到，是初級航線飛行必練的科目。開始可以根據(jù)自己的習(xí)慣選擇在兩側(cè)轉(zhuǎn)彎的方向，但最終一定要全部練到，即在左側(cè)順時(shí)針轉(zhuǎn)彎在右側(cè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)彎，或者在左側(cè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)彎在右側(cè)順時(shí)針轉(zhuǎn)彎。8字小航線飛行的訣竅在于：根據(jù)自己的能力控制飛機(jī)前行的速度，并在航線飛行過程中不斷糾正姿態(tài)和方位，努力做到動(dòng)作優(yōu)美、規(guī)范。標(biāo)準(zhǔn)的8字小航線飛行為：左右圈飛行半徑一致，8字交叉點(diǎn)在操控手正前方，整個(gè)航線飛行中飛行高度一致、速度一致。
4. 飛行模擬感受
無人機(jī)的開發(fā)研制，是當(dāng)今國際航空領(lǐng)域一個(gè)重要發(fā)展方向，它具有體積小、重量輕、機(jī)動(dòng)性好、飛行時(shí)間長、成本低、便于隱蔽、無需機(jī)場跑道、可多次回收重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，它現(xiàn)已成為世界各軍事大國武器裝備的重點(diǎn)。總結(jié)本次培訓(xùn)，自認(rèn)為受益匪淺:
一是熟悉了多旋翼無人機(jī)工作原理和操作規(guī)范，詳細(xì)了解了多旋翼無人機(jī)功能和操作過程中各項(xiàng)注意事項(xiàng)，為后期無人機(jī)運(yùn)行奠定了理論功底。
二是能夠?qū)嶋H操作多旋翼無人機(jī)執(zhí)行巡檢任務(wù)。
雖然目前的水平離最終應(yīng)用還有一段距離，但是從無操作經(jīng)驗(yàn)到能夠?qū)嶋H操作，這已是一個(gè)巨大的進(jìn)步，也是本次培訓(xùn)我最大的收獲。
三是與其他單位人員單位進(jìn)行了有效的交流。
視景系統(tǒng)的發(fā)展歷史幾乎與模擬器的歷史一樣長。在最早的飛行模擬器林克機(jī)誕生后不久，視景系統(tǒng)也就出現(xiàn)了。
最早的視景系統(tǒng)是點(diǎn)光源投影系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要有一個(gè)體積很小、亮度很高且可以活動(dòng)的小燈泡(稱為點(diǎn)光源)，一個(gè)按一定比例畫有地面景象的大直徑玻璃盤(稱為地景盤)，還有一塊屏幕。當(dāng)模擬飛行時(shí)，點(diǎn)光源模擬飛機(jī)的運(yùn)動(dòng)，光線透過地景盤照射到屏幕上，形成連續(xù)運(yùn)動(dòng)的景象。這利，系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是視野廣闊，結(jié)構(gòu)簡單。而由于其模擬誤差較大，地景范圍小，從而限制了視景系統(tǒng)的發(fā)展，后來出現(xiàn)了電影膠片投影系統(tǒng)。
電影膠片投影系統(tǒng)又被稱為畸變電影。它是把被模擬對象的運(yùn)動(dòng)路線及其兩邊的景色拍攝成電影膠卷，然后按要求播放(可對播放速度進(jìn)行調(diào)節(jié))拍攝的膠卷，當(dāng)飛行員操縱模擬器時(shí)，若航跡沒有偏差，放映出來的圖像就是拍攝的標(biāo)準(zhǔn)圖像，若航跡有偏差，則通過畸變鏡頭映出的畫面發(fā)生畸變。這種系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是逼真度高、經(jīng)濟(jì)性好，容易實(shí)現(xiàn)。但最大的缺點(diǎn)是除不能更改之外，當(dāng)摸擬的運(yùn)動(dòng)路線偏離拍攝的路線時(shí)將產(chǎn)生偏差，偏離越遠(yuǎn)，偏差越大，因而沒有得到廣泛的應(yīng)用。
使用比較廣泛的視景系統(tǒng)是隨后出現(xiàn)的沙盤――閉路電視系統(tǒng)。這種系統(tǒng)主要由一個(gè)很大的按一定比例制作的沙盤、可受飛行員操縱的光學(xué)探頭和攝像機(jī)、投影器及顯示屏幕等組成。光學(xué)探頭的位置就相當(dāng)機(jī)的位置，它所看到的景象就是飛行員看到的景象。當(dāng)模擬飛行時(shí)，攝像機(jī)通過光學(xué)探頭對地景模型進(jìn)行攝影，攝像機(jī)將光信號變成電信號，再由投影器將電信號變成光信號投影到座艙前的屏幕上，從而使飛行員看到外部的景象。這種視景系統(tǒng)，最大的優(yōu)點(diǎn)是模擬的景象十分逼真，這種系統(tǒng)最大缺點(diǎn)體積異常龐大，運(yùn)行費(fèi)用昂貴，維修困難，一旦制成，很難更改，目前也基本不再使用。
2 視景系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)成像視景系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還有體積小，耗電少，便于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。因此計(jì)算機(jī)成像視景系統(tǒng)發(fā)展十分迅速，至70年代末，已經(jīng)有300多套計(jì)算機(jī)成像視景系統(tǒng)用于民航部門。現(xiàn)代的模擬飛行，幾乎全部都是使用計(jì)算機(jī)成像視景系統(tǒng)了。
計(jì)算機(jī)成像系統(tǒng)主要由地景數(shù)據(jù)庫、圖像生成計(jì)算機(jī)、投影器及投影屏幕等組成。地景數(shù)據(jù)庫中存儲有大量的有關(guān)地區(qū)地面及空中的圖像信息。當(dāng)飛行員在模擬座艙內(nèi)進(jìn)行操縱時(shí)，其操縱信號經(jīng)過主計(jì)算機(jī)的計(jì)算，向圖像生成計(jì)算機(jī)輸送有關(guān)運(yùn)動(dòng)裝備的位置、姿態(tài)等信息，圖像生計(jì)算機(jī)則將這些信息進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)生成圖像，并將其傳輸?shù)酵队捌鳎癸w行員從屏幕上觀察到運(yùn)動(dòng)中的景象。由于圖像是由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的，所以有很大的靈活性，有十分廣泛的模擬能辦。使用者還可以根據(jù)自己的需要增加或修改地景數(shù)據(jù)庫中的內(nèi)容。這種系統(tǒng)還有一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)，就是可用多個(gè)顯示器來顯示景象，從而大大地?cái)U(kuò)展了視野，如水平視場角可達(dá)200。以上，使駕駛員有全景空間的感覺。
典型的的計(jì)算機(jī)虛像視景系統(tǒng)的主要技術(shù)指標(biāo)如下。
(1)圖像分辨率：≥1280×1 024(點(diǎn)像素)／通道。
(2)幀率：／>60幀／秒。
(3)地景數(shù)據(jù)庫：全三維真實(shí)地形場景，三維物體模型。
(4)紋理：衛(wèi)星照片，航拍照片及真實(shí)照片紋理。
(5)大氣效果：能見度變化，云、霧、雨、雪狀態(tài)。
(6)日夜模式：黎明／白天／黃昏／黑夜。
(7)系統(tǒng)延遲：≤80ms。
3 視景系統(tǒng)的發(fā)展趨勢
近年來虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)異軍突起，它是一種以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技生成逼真的視、聽，觸覺一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。具有實(shí)時(shí)高性能的圖像處理能力的圖像發(fā)生器成為虛擬環(huán)境產(chǎn)生的關(guān)鍵技術(shù)，而圖像顯示設(shè)備是用于產(chǎn)生立體視覺效果的關(guān)鍵外設(shè)，目前常見的產(chǎn)品包括光閥眼鏡、三維投影儀和頭盔顯示器等。其中常見的頭盔顯示器根據(jù)左右眼的視差，分別按左右眼的視點(diǎn)生成兩幅不同的圖像，送至頭盔顯示器形成立體圖像，在屏蔽現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)，提供高分辨率、大視場角的虛擬場景，可以使人產(chǎn)生強(qiáng)烈的浸沒感，而在系統(tǒng)延遲和視點(diǎn)匹配方面一直是的頭盔顯示器所要面臨和解決的難題。
我國在眼動(dòng)方面的研究起步較晚，最早開始于上世紀(jì)70年代末80年代初，在民用航空領(lǐng)域的眼動(dòng)研究更為滯后其中具有代表性的是：基行員眼動(dòng)視域特征的飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)與評價(jià)[10-11]；航空人因工程領(lǐng)域眼動(dòng)研究[12-14]以及其它航空領(lǐng)域的眼動(dòng)研究[15]本文以固定式飛行模擬器為實(shí)驗(yàn)環(huán)境，利用非接觸式FaceLAB4.0眼動(dòng)儀作為眼動(dòng)跟蹤設(shè)備搭建實(shí)驗(yàn)平臺，簡化飛行員獲取信息的目標(biāo)區(qū)域，并利用馬爾科夫鏈的數(shù)學(xué)分析方法對飛行員的視覺特征進(jìn)行研究。
1駕駛艙眼動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1.1實(shí)驗(yàn)平臺搭建實(shí)驗(yàn)平臺搭建需要使用如下儀器設(shè)備：飛機(jī)駕駛艙人機(jī)交互仿真與測試系統(tǒng)τ下文簡稱為飛行模擬器υ和FaceLAB4.0眼動(dòng)儀[16]實(shí)驗(yàn)中的駕駛環(huán)境采用固定式飛行模擬器該飛行模擬器包括系統(tǒng)控制臺飛機(jī)仿真軟件計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件飛機(jī)設(shè)備仿真件和配套設(shè)備整個(gè)系統(tǒng)提供了對仿真平臺進(jìn)行各種設(shè)置的人機(jī)接口，實(shí)現(xiàn)了在實(shí)驗(yàn)室條件下對真實(shí)飛機(jī)操縱的模擬飛行中的外景圖像，通過系統(tǒng)自帶軟件和投影儀，播放到駕駛艙前方的屏幕上視線跟蹤設(shè)備采用澳大利亞Seeingmachine公司生產(chǎn)的FaceLAB4.0眼動(dòng)儀該眼動(dòng)儀是一個(gè)紅外攝像系統(tǒng)，采用非接觸式測量，實(shí)現(xiàn)對人臉的3D建模，極大地減少了測量儀器對人的干擾，為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供實(shí)時(shí)的視線跟蹤。
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇普通在校研究生τ男性，年齡從23至28歲υ作為實(shí)驗(yàn)被試，被試的視力或矯正視力正常在實(shí)驗(yàn)前期準(zhǔn)備階段，被試需在實(shí)驗(yàn)室模擬環(huán)境中進(jìn)行5小時(shí)的飛行操作訓(xùn)練，熟悉實(shí)驗(yàn)平臺，并通過測試證實(shí)能夠獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)開始前，建立每位被試的頭部模型τTheHeadModelυ要求被試完成在同一機(jī)場相同氣象環(huán)境下τ晴朗的白天υ的飛機(jī)起飛任務(wù)，每次實(shí)驗(yàn)的眼動(dòng)數(shù)據(jù)從飛機(jī)對正跑道沿著跑道中心線起飛滑跑開始記錄，直到飛機(jī)高度表顯示已爬升至300英尺高度具體實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案如圖1所示。
2眼動(dòng)建模及視覺區(qū)域劃分
2.1眼動(dòng)設(shè)備建模FaceLAB4.0眼動(dòng)儀首先要建立場景模型，場景模型是標(biāo)定眼動(dòng)儀被觀測物體與測試對象之間的相對位置關(guān)系也就是建立了基于眼動(dòng)儀的坐標(biāo)系而后，建立每位被試的頭部模型τ如圖2所示υ，通過標(biāo)定面部特征點(diǎn)，眼動(dòng)儀可以實(shí)時(shí)跟蹤頭部眼睛與視線的狀態(tài)最后，確立世界模型τTheWorldModelυ世界模型τ如圖3所示υ是FaceLAB4.0的重要改進(jìn)允許使用者運(yùn)用球體平面等模擬外部可視場景世界模型確立被觀測物體在全局坐標(biāo)系中的大小與位置世界模型標(biāo)定的準(zhǔn)確與否，關(guān)系到能否準(zhǔn)確捕捉到被試的注視目標(biāo)物。
2.2模擬飛行中的視覺區(qū)域劃分飛行員視覺注視區(qū)域的劃分，是研究飛行員注意力分配和注視狀態(tài)轉(zhuǎn)移模式的基礎(chǔ)和前提視野平面機(jī)械劃分法將視野平面機(jī)械地劃分為幾部分，落在各部分的注視點(diǎn)即為該區(qū)域內(nèi)的注視目標(biāo)[17]飛行員在飛機(jī)操作過程中，通過艙內(nèi)儀表能夠獲取飛機(jī)的各項(xiàng)性能數(shù)據(jù)在近地環(huán)境中，地面的標(biāo)識燈光人員車輛環(huán)境能夠?yàn)轱w行員提供周圍的交通環(huán)境信息在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，為了簡化飛行員的視野和注視目標(biāo)，將飛行員的視野平面按照艙內(nèi)艙外以及這之外的區(qū)域劃分為3個(gè)視覺區(qū)，分別記為：前窗艙外景區(qū)τ1區(qū)υ艙內(nèi)儀表區(qū)τ2區(qū)υ其它視覺區(qū)τ3區(qū)υ實(shí)驗(yàn)中被試的視野區(qū)域劃分如圖4所示。
3實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理與方法分析
3.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)預(yù)處理每一次測試，F(xiàn)aceLAB4.0眼動(dòng)儀會自動(dòng)采集被試的眼動(dòng)參數(shù)依據(jù)DataAnalysis程序，一次實(shí)驗(yàn)完成后可以導(dǎo)出五個(gè)數(shù)據(jù)表，分別是：世界數(shù)據(jù)表τWorldDataυ特征圖像數(shù)據(jù)表τImageFeaturesυ時(shí)間數(shù)據(jù)表τTimingDataυ眼睛數(shù)據(jù)表τEyesDataυ和頭部數(shù)據(jù)表τHeadDataυ世界數(shù)據(jù)表主要存儲被觀測目標(biāo)的坐標(biāo)；特征圖像數(shù)據(jù)表主要存儲頭部眼部和瞳孔分別在攝像機(jī)A和B中的坐標(biāo)；時(shí)間數(shù)據(jù)表存儲幀數(shù)與時(shí)間的關(guān)系；眼睛數(shù)據(jù)表存儲注視眼跳瞳孔等信息；頭部數(shù)據(jù)表主要存儲頭部在全局坐標(biāo)系中的位置角度等信息本研究中的視覺狀態(tài)指：是否注視；如果注視，則收集注視目標(biāo)物序號在模擬飛行實(shí)驗(yàn)中，被試的注視點(diǎn)數(shù)據(jù)往往會因受到疲勞眨眼等因素的干擾而存在非注視點(diǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)眼動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)記錄類型，從眼睛的閉合度雙眼閉合置信度注視質(zhì)量眨眼掃視PERCLOS值等方面建立注視狀態(tài)判斷條件，只有在同時(shí)滿足所有判斷條件的情況下，記錄的注視點(diǎn)數(shù)據(jù)才是最后用于實(shí)驗(yàn)分析的注視點(diǎn)數(shù)據(jù)。
3.2馬爾科夫鏈建模根據(jù)上述判斷條件，篩選出高質(zhì)量注視點(diǎn)數(shù)據(jù)，并收集最終用于分析的注視目標(biāo)物序號結(jié)合注視基本理論中最小注視持續(xù)時(shí)間的規(guī)定，對注視點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取本文所使用的眼動(dòng)儀采樣頻率為60Hz，在給定最小注視持續(xù)時(shí)間t=100ms的條件下，對同一目標(biāo)物序號連續(xù)記錄6次，才達(dá)到最小持續(xù)時(shí)間因此，在處理數(shù)據(jù)時(shí)，規(guī)定連續(xù)6幀以上記錄到同一注視目標(biāo)物記為一次注視狀態(tài)數(shù)據(jù)，記錄其注視目標(biāo)物序號注視目標(biāo)物序號在世界模型建立時(shí)確定，由輸出數(shù)據(jù)表中GAZE_OBJ_INDEX體現(xiàn)飛行員視野平面劃分為前窗艙外景區(qū)τ1區(qū)υ艙內(nèi)儀表區(qū)τ2區(qū)υ其它視覺區(qū)τ3區(qū)υ，依次對應(yīng)目標(biāo)物序號輸出值12-1假設(shè)每個(gè)時(shí)間點(diǎn)τ每一幀υ，被試的注視狀態(tài)只有一種且由于數(shù)據(jù)采集的間隔很短，可以認(rèn)為數(shù)據(jù)處理后得到的注視狀態(tài)數(shù)據(jù)是一種離散時(shí)間隨機(jī)變量序列此序列無后效性，是離散時(shí)間的馬爾科夫鏈[18]于是，可以得到如下馬爾科夫鏈。
4實(shí)驗(yàn)結(jié)果
對數(shù)據(jù)處理后的高質(zhì)量注視狀態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析1區(qū)域是實(shí)驗(yàn)中劃分的前窗艙外景區(qū)如果被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于1區(qū)域，下一個(gè)注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移情況的概率值如表2所示：表2數(shù)據(jù)顯示，如果被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于1區(qū)域，下一個(gè)注視點(diǎn)仍然位于1區(qū)域的概率τυ最大，平均達(dá)到96.84%說明被試觀察前窗艙外景區(qū)域時(shí)，絕大多數(shù)情況下不能在一次注視中就獲取足夠的信息，需要通過對該區(qū)域進(jìn)行一次長時(shí)間的注視下一注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移到23區(qū)域的概率都很小，說明被試在觀察前窗艙外景區(qū)域時(shí)，非常專注，對其它的視覺區(qū)域幾乎不關(guān)注2區(qū)域是實(shí)驗(yàn)中劃分的艙內(nèi)儀表區(qū)如果被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于2區(qū)域，下一個(gè)注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移情況的概率值如表3所示：表3數(shù)據(jù)顯示，如果被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于2區(qū)域，下一個(gè)注視點(diǎn)仍然位于2區(qū)域的概率τυ最大，平均達(dá)到92.58%說明被試觀察艙內(nèi)儀表區(qū)時(shí)，因該區(qū)域信息豐富，絕大多數(shù)情況下不能在一次注視中就獲取足夠的信息，需要通過對該區(qū)域進(jìn)行一次長時(shí)間的注視下一注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移到13區(qū)域的概率都很小，說明被試在觀察艙內(nèi)儀表區(qū)域時(shí)，非常專注，對其它的視覺區(qū)域幾乎不關(guān)注3區(qū)域是實(shí)驗(yàn)中劃分的其它視覺區(qū)此時(shí)被試主要觀察艙內(nèi)儀表區(qū)和前窗艙外景區(qū)以外的視覺區(qū)域當(dāng)被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于3區(qū)域時(shí)，下一個(gè)注視點(diǎn)轉(zhuǎn)移情況的概率值如表4所示：表4中的數(shù)據(jù)顯示，如果被試當(dāng)前注視點(diǎn)位于3區(qū)域，下一個(gè)注視點(diǎn)位于三個(gè)視覺區(qū)域的概率均值大致相近說明被試在觀察其它區(qū)域時(shí)，會同時(shí)關(guān)注艙內(nèi)儀表區(qū)和艙外景區(qū)當(dāng)前注視點(diǎn)為3區(qū)時(shí)，不同飛行員之間的一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率相差較大這是由于實(shí)驗(yàn)過程中，被試在3區(qū)的注意力分配較少，加之我們在實(shí)驗(yàn)后處理數(shù)據(jù)時(shí)，對注視這一視覺狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)格篩選，并按照最小注視持續(xù)時(shí)間t=100ms對注視點(diǎn)數(shù)據(jù)做提取，這樣處理后的數(shù)據(jù)在使用馬爾科夫鏈分析方法進(jìn)行分析時(shí)，3區(qū)的注視點(diǎn)數(shù)據(jù)非常有限，單個(gè)注視點(diǎn)數(shù)據(jù)就會對總體產(chǎn)生顯著影響通過對一步狀態(tài)轉(zhuǎn)移概率分布情況的分析，認(rèn)為被試在觀察艙內(nèi)儀表區(qū)和前窗艙外景區(qū)時(shí)，由于視覺區(qū)內(nèi)信息豐富，短時(shí)間注視無法獲得足夠信息，往往需要長時(shí)間的注視；被試的視覺注意力在其它視覺區(qū)時(shí)，由于該區(qū)域信息量少，在一次注視狀態(tài)中就能獲取該區(qū)的全部有效信息，因此視覺注意力在下一時(shí)刻向各視覺區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)移的概率大致相近；被試在飛行模擬實(shí)驗(yàn)中觀察視覺區(qū)獲取信息時(shí)，注意力相對較為集中飛行員在飛機(jī)起飛爬升過程中，需要獲得大量的信息，觀察艙內(nèi)儀表區(qū)能夠獲得速度爬升率航向飛行高度等數(shù)據(jù)，觀察艙外景區(qū)可以確保起飛過程中飛機(jī)始終對正跑道，獲得跑道上的交通情況障礙物等各項(xiàng)有效信息這些實(shí)際情況也從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果中得到驗(yàn)證。
美國航宇局供航天飛機(jī)航天員完成訓(xùn)練用的設(shè)備有87臺，真可謂品種繁多，其中最主要的是單系統(tǒng)訓(xùn)練器、中性浮力實(shí)驗(yàn)室、航天飛機(jī)飛行模擬器(包括固定基和運(yùn)動(dòng)基兩種)、垂直運(yùn)動(dòng)模擬器、航天飛機(jī)模型(包括全機(jī)身訓(xùn)練器、乘員艙訓(xùn)練器、外油箱門、1g模擬器和艙外機(jī)動(dòng)裝置模擬器)，艙外活動(dòng)訓(xùn)練用真空艙、大型人體離心機(jī)和空間實(shí)驗(yàn)室模型等。
什么是單系統(tǒng)訓(xùn)練器?
單系統(tǒng)訓(xùn)練器是屬于中等保真度的模擬器，用來模擬航天飛機(jī)軌道器的飛行控制儀表板，主要是駕駛艙內(nèi)前方和后方的兩塊控制儀表板。
航天飛機(jī)上有計(jì)算機(jī)嗎?
在航天飛機(jī)軌道器的前儀表板上，正面裝有三臺顯示器和一塊鍵盤。這些顯示器向航天員提供有關(guān)航天飛機(jī)的各種信息和數(shù)據(jù)，航天員通過鍵盤可以向航天飛機(jī)上的5臺計(jì)算機(jī)輸入各種命令。
航天員如何駕駛航天飛機(jī)?
在指令長的左邊，裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)式手控制器，指令長可用此控制器控制航天飛機(jī)的姿態(tài)，再入大氣以后則用來控制航天飛機(jī)的副翼與升降舵，在宇宙真空中還可用來命令噴射器點(diǎn)火，以保持軌道器的正確航向。駕駛航天員位置也有一個(gè)旋轉(zhuǎn)式手控制器，功用跟指令長的一樣。但在單系統(tǒng)訓(xùn)練器上將駕駛航天員的取消了，僅保留指令長的手控制器。
飛行中航天員如何分工?
位于駕駛艙左邊的指令長主要負(fù)責(zé)飛行控制、計(jì)算機(jī)和生命保障系統(tǒng)；位于右邊的駕駛航天員負(fù)責(zé)主發(fā)動(dòng)機(jī)、姿態(tài)控制發(fā)動(dòng)機(jī)、輔助動(dòng)力裝置和電子系統(tǒng)；飛行工程師的座位是在指令長和駕駛航天員的后面，靠近中間位置。飛行工程師主要是協(xié)助指令長和駕駛航天員處理各種故障，保護(hù)各系統(tǒng)的正常運(yùn)行。此外，飛行工程師還要負(fù)責(zé)頭頂上的許多開關(guān)、按鈕和斷路器，給軌道器上的各系統(tǒng)正常供電。在航天飛機(jī)起飛時(shí)由于加速度的作用，頭頂上的開關(guān)和按鈕很難用手直接操縱，必須使用一種專門的控制桿。在起飛過程中，由于指令長和駕駛航天員都戴著頭盔，看不見頭頂上的開關(guān)和按鈕，因此這些開關(guān)和按鈕就由飛行工程師“全權(quán)”負(fù)責(zé)操縱。
航天飛機(jī)的后儀表板有何作用?
后儀表板又稱為軌道控制臺。臺上有4個(gè)顯示器和大大小小的一些開關(guān)和按鈕。這些開關(guān)和按鈕控制著航天飛機(jī)上的電視系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供水系統(tǒng)以及貨艙的入口等重要設(shè)備。后儀表板在航天飛機(jī)起飛和再入大氣時(shí)一般不用，但在入軌后的1～2小時(shí)之內(nèi)，這里是最繁忙的地方。因?yàn)楹教靻T們要忙著打開貨艙的艙門，對貨艙內(nèi)的空間實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測試和作試驗(yàn)準(zhǔn)備。
什么是航天飛機(jī)飛行模擬器?
在航天飛機(jī)航天員所使用的各種訓(xùn)練設(shè)備中，飛行模擬器是最重要的也是最復(fù)雜的訓(xùn)練設(shè)備。這是一種高保真度的模擬設(shè)備，能夠模擬航天飛機(jī)飛行的全過程，包括起飛前的準(zhǔn)備、起飛、上升、中止飛行、入軌、軌道飛行、空間交會和對接、空間有效載荷的處理、離軌、進(jìn)入大氣、進(jìn)場、著陸和在跑道上的滑行等。航天飛機(jī)飛行模擬器的外形類似民航飛行員訓(xùn)練用的飛行模擬器，但無論是結(jié)構(gòu)或是功能都比民航的飛行模擬器要復(fù)雜得多。
如何模擬航天飛機(jī)的飛行?
航天飛機(jī)飛行模擬器主要由兩部分組成：運(yùn)動(dòng)基乘員站和固定基乘員站。這兩部分的區(qū)別在于前者能運(yùn)動(dòng)，即能模擬航天飛機(jī)的飛行動(dòng)作，而后者不能。運(yùn)動(dòng)基乘員站能進(jìn)行6個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)，換句話說，就是能進(jìn)行任何方向和任何角度的運(yùn)動(dòng)，特別是可以向上傾90度，以模擬航天飛機(jī)起飛和上升段的姿態(tài)和加速度。從乘員站正前方的舷窗望出去，可以看到航天飛機(jī)在起飛、上升、軌道飛行和返回著陸時(shí)航天員所看到的景色。如果航天飛機(jī)的計(jì)算機(jī)或主發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生“故障”(這是教練員根據(jù)訓(xùn)練要求故意制造的)，航天員不僅能看到“故障”發(fā)生的情況，而且能聽到“故障”發(fā)出的聲音。這時(shí)全體機(jī)組成員都要全力以赴查找“故障”和排除“故障”，并要確保航天飛機(jī)“安全返回地球”。
固定基乘員站能模擬什么?
固定基乘員站雖然不能運(yùn)動(dòng)，但可模擬航天飛機(jī)飛行中的導(dǎo)航、機(jī)動(dòng)飛行、交會和操縱遙控機(jī)械臂系統(tǒng)，特別是航天員可用它來模擬在駕駛艙內(nèi)對貨艙內(nèi)的有效載荷進(jìn)行處理和操作。固定基乘員站內(nèi)裝有指令長、駕駛航天員、任務(wù)專家航天員和載荷專家的座位。如果是進(jìn)行較長時(shí)間的模擬訓(xùn)練，站內(nèi)還可提供水和食品。
飛行模擬器能模擬外面的景色嗎?
在模擬器內(nèi)有3個(gè)正面舷窗、1個(gè)頭頂舷窗和兩個(gè)后面舷窗。正面舷窗看到的是彩色圖像，其它舷窗為綠色圖像。從這些舷窗中還可看到地球、太陽、月亮和星星。有一臺閉路電視可以看到后面舷窗外物體的移動(dòng)、有效載荷的形狀和遙控機(jī)械臂的作業(yè)。通過計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的聲音可以模擬航天飛機(jī)上的泵唧聲、風(fēng)機(jī)聲、閥門的開關(guān)聲、氣動(dòng)力振動(dòng)聲、推進(jìn)器點(diǎn)火聲、爆炸螺栓爆炸聲、起落架展開以及同跑道接觸的聲音。通過舷窗外的景色和這些聲音，你可能分不清你是在真的航天飛機(jī)中飛行還是在飛行模擬器中作地面模擬。
航天飛機(jī)飛行模擬器共有多少臺計(jì)算機(jī)?
航天飛機(jī)飛行模擬器有兩大計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，一個(gè)是飛行系統(tǒng)，另一個(gè)是支持系統(tǒng)。飛行系統(tǒng)由5臺IBM AP101計(jì)算機(jī)組成，跟航天飛機(jī)上實(shí)際使用的系統(tǒng)完全一樣。支持系統(tǒng)極為龐大，有兩臺主機(jī)、14臺微機(jī)、還有兩個(gè)模擬接口裝置跟飛行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)系。此外還有各種輸入輸出處理器。
航天飛機(jī)模型有什么用處?
美國航宇局共有兩個(gè)航天飛機(jī)模型：全尺寸的機(jī)身訓(xùn)練器和乘員艙訓(xùn)練器。所謂全尺寸的機(jī)身訓(xùn)練器就是一個(gè)與航天飛機(jī)軌道器同等大小但沒有機(jī)翼的模型，用膠合板制成。模型內(nèi)有航天飛機(jī)的中艙、飛行控制艙和貨艙。該模型主要用來讓航天員熟悉航天飛機(jī)內(nèi)各系統(tǒng)的位置以及機(jī)上的居住環(huán)境。航天員可以在里面學(xué)習(xí)在天上如何生活和工作，包括做飯、打掃衛(wèi)生、科學(xué)試驗(yàn)和對地觀察等。此外，還要用此模型進(jìn)行一項(xiàng)重要訓(xùn)練，即在航天飛機(jī)著陸時(shí)如果發(fā)生意外情況如何緊急出艙。乘員艙訓(xùn)練器是航天飛機(jī)軌道器的前段模型，沒有貨艙(即機(jī)身)，但安裝有遙控機(jī)械臂系統(tǒng)。該模型可以垂直放置。航天員用此模型可練習(xí)緊急離機(jī)和跳傘動(dòng)作，任務(wù)專家航天員則用遙控機(jī)械臂系統(tǒng)練習(xí)如何展開和回收有效載荷。
為什么還要進(jìn)行飛機(jī)飛行訓(xùn)練?
對于一般民航飛機(jī)的駕駛員來說，飛機(jī)的進(jìn)場著陸是最危險(xiǎn)的一段時(shí)間，因?yàn)檫@段時(shí)期最容易發(fā)生飛行事故。航天飛機(jī)的進(jìn)場著陸比民航機(jī)具有更大的危險(xiǎn)性。因?yàn)槊窈綑C(jī)可以3度的下滑斜率平穩(wěn)著陸接地，而航天飛機(jī)由于巨大的質(zhì)量和較差的下滑能力，只能以400千米以上的時(shí)速和17～20度的陡角著陸接地。為了確保航天飛機(jī)的飛行安全，指令長和駕駛航天員的進(jìn)場著陸訓(xùn)練極為重要。進(jìn)場著陸訓(xùn)練使用的是一種專門的訓(xùn)練飛機(jī)。這種飛機(jī)是用美國“灣流Ⅱ”型噴氣式運(yùn)輸機(jī)改裝而成。航天機(jī)組成員指派飛行任務(wù)后，指令長和駕駛航天員要在這種專門的訓(xùn)練飛機(jī)上進(jìn)行100多個(gè)小時(shí)的訓(xùn)練，完成大約600次的進(jìn)場著陸練習(xí)。
如何在訓(xùn)練中體驗(yàn)失重?
為了讓航天員在訓(xùn)練期間能體驗(yàn)到失重的滋味，可以用飛機(jī)作拋物線飛行。用飛機(jī)作拋物線飛行可產(chǎn)生30秒左右的失重。這種實(shí)驗(yàn)飛機(jī)每次要飛2～3小時(shí)，在這期間可作拋物線飛行40多次。所謂拋物線飛行是飛機(jī)先以45度角迅速爬高(稱急升段)，然后改為平飛(稱平飛段)，最后又以45度角下降(稱下降段)。飛機(jī)在急升段和下降段，飛行員和參加實(shí)驗(yàn)的人員可受到2g加速度的作用，而在平飛段可體驗(yàn)到15秒鐘1.5×10-2g的失重。
訓(xùn)練設(shè)備中哪一種最昂貴?
航天飛機(jī)飛行模擬器最昂貴。美國航宇局的航天飛機(jī)飛行模擬器于1977年設(shè)計(jì)和建造，耗資1億美元。美國航宇局的所有載人太空飛行計(jì)劃都有專用的飛行模擬器，如水星飛行模擬器、雙子星座飛行模擬器、阿波羅飛行模擬器等，國際空間站也有模擬器，但航天飛機(jī)飛行模擬器是目前最昂貴的一個(gè)。
1、專業(yè)飛行模擬：是一款為玩家提供了刺激的游戲體驗(yàn)，甚至還可以與飛機(jī)的導(dǎo)航系統(tǒng)相融合已達(dá)到幫助飛機(jī)進(jìn)行安全降落的目的高仿真飛行模擬游戲；
2、空中纏斗：是一款刺激而經(jīng)典的飛行射擊游戲，游戲中玩家們可以操控著自己的飛機(jī)做出各種戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作；
3、空中狂飆：一款飛行特技的飛行模擬游戲作品，擁有卡通的元素，無論從游戲的畫面效果還是音效，還有簡便的操作性上來說值得嘗試；
4、海島模擬飛行：是一款十分有挑戰(zhàn)的模擬飛行游戲，游戲畫面非常精美，玩家們將駕駛自己的飛機(jī)飛行在各個(gè)不同的
（來源：文章屋網(wǎng) ）
關(guān)鍵詞：可控飛行撞地 近地警告系統(tǒng) 飛行仿真 視景系統(tǒng)
中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）05（c）-0064-02
在飛行中并非由機(jī)本身故障或發(fā)動(dòng)機(jī)失效等原因造成的飛機(jī)撞地或墜海事故，稱為可控飛行撞地（CFIT）事故。1975年以前，世界范圍內(nèi)的商用噴氣機(jī)群平均每年發(fā)生8次可控飛行撞地事故。為此有關(guān)部門研制了近地警告系統(tǒng)（GPWS），為飛行員提供飛機(jī)以不安全形態(tài)危險(xiǎn)接近地面的警告信號，提高機(jī)組的處境意識。近地警告系統(tǒng)的廣泛安裝，大大減少了可控飛行撞地事故[1]。
仿真（Simulation）技術(shù)或模擬技術(shù)這一高科技手段已被廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。在航空領(lǐng)域，這種仿真技術(shù)被稱為飛行仿真技術(shù)[2]。在國外近地警告漫長的發(fā)展過程中，飛行仿真技術(shù)扮演了很重要的角色。據(jù)了解，Honeywell公司擁有非常完善逼真的飛行仿真環(huán)境，一方面通過“自動(dòng)式”模式對產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、格式化的測試來保證產(chǎn)品的可靠性；另外一方面通過“交互式”模式對產(chǎn)品進(jìn)行不同機(jī)型或者不同航電系統(tǒng)配置的測試和診斷，來起到促進(jìn)產(chǎn)品發(fā)展和預(yù)防產(chǎn)品缺陷的作用。
我國近地警告系統(tǒng)在國內(nèi)科研人員的不懈努力下已經(jīng)取得卓越成就，裝載了國內(nèi)多種型號飛機(jī)。但相應(yīng)的飛行仿真測試設(shè)備卻寥寥無機(jī)，因此在近地警告設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過程中缺乏有力的支撐環(huán)境。基于以上現(xiàn)狀，該文介紹了基于Flightgear的近地警告飛行仿真測試環(huán)境的搭建方法。
1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)
近地警告系統(tǒng)飛行仿真測試環(huán)境主要由主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、飛行仿真系統(tǒng)以及機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)。其中主控系統(tǒng)用于人機(jī)接口控制，視景系統(tǒng)用于營造真實(shí)的飛行視景環(huán)境，飛行仿真系統(tǒng)用于產(chǎn)生近地警告仿真數(shù)據(jù)源，機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)用于仿真數(shù)據(jù)源與近地警告系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)類型匹配。各子系統(tǒng)間的交互關(guān)系見圖1所示。
1.1 主控系統(tǒng)
主控系統(tǒng)提供了對設(shè)備進(jìn)行各種設(shè)置的人機(jī)接口，可以通過它進(jìn)行定制化的系統(tǒng)控制設(shè)計(jì)。主控系統(tǒng)硬件為普通臺式機(jī)，用于安裝主控系統(tǒng)軟件。主控系統(tǒng)軟件力求簡潔直觀，各種菜單按鍵的布局清晰合理，可在短時(shí)間內(nèi)掌握使用，發(fā)揮最大的效用。
主控系統(tǒng)軟件包括以下功能模塊：
功能鍵：在整個(gè)頁面的下方，用來提供一組快捷功能，包括凍結(jié)、時(shí)間加速、快速狀態(tài)抽樣、復(fù)位、關(guān)閉設(shè)備等。
飛機(jī)狀態(tài)：控制菜單包括飛機(jī)狀態(tài)設(shè)置、外部環(huán)境設(shè)置、停機(jī)坪設(shè)置、進(jìn)近設(shè)置、系統(tǒng)設(shè)置、設(shè)備初始設(shè)置等功能選項(xiàng)。
運(yùn)行界面：整個(gè)屏幕的其他部分為控制臺頁面的運(yùn)行界面，控制運(yùn)行界面顯示內(nèi)容。
視景系統(tǒng)：控制視景系統(tǒng)氣象、能見度等。
1.2 飛行仿真系統(tǒng)
飛行仿真系統(tǒng)硬件為普通臺式機(jī)，用于運(yùn)行飛行仿真軟件FlightGear。FlightGear使用C++語言及三維圖形引擎openGL開發(fā)，主要由動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)、視景系統(tǒng)、音效系統(tǒng)、駕駛艙系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、助航系統(tǒng)等組成，系統(tǒng)啟動(dòng)后，生成一個(gè)包括飛行器、跑道、地形、天空、儀表、天氣特效等元素的仿真圖形環(huán)境，準(zhǔn)確逼真地模擬真實(shí)飛行時(shí)的飛行狀態(tài)，如飛行軌跡、飛機(jī)姿態(tài)、起落架和飛行控制面的位置、駕駛艙儀表指示、艙音等[3]。
FlightGear作為一個(gè)通用的飛行模擬系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)組織甚為復(fù)雜，各個(gè)系統(tǒng)不是獨(dú)立的，而是有聯(lián)系的，各系統(tǒng)模塊之間的關(guān)系大致如圖2所示。
FlightGear為用戶預(yù)留了多種接口方式，例如串行通信、UDP網(wǎng)絡(luò)通信、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)通信等；由于交聯(lián)設(shè)備均以UDP網(wǎng)絡(luò)通信為主，選擇以UDP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)FlightGear與交聯(lián)設(shè)備的通信。FlightGear飛行模擬器的網(wǎng)絡(luò)通信模塊比較成熟，只需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信屬性即可，不需要其他的軟件開發(fā)。
1.3 視景系統(tǒng)
視景系統(tǒng)通過投影系統(tǒng)在環(huán)形屏幕上展現(xiàn)產(chǎn)生座艙外的景象，包括機(jī)場、跑道、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌、飛行器等；視景系統(tǒng)還模擬能見度、云、霧、雨、雪、雷電等氣象條件以及白天、黑夜、黃昏景象。視景系統(tǒng)硬件主要包含：圖形生成系統(tǒng)、投影顯示系統(tǒng)、音響及配套系統(tǒng)[4]。視景系統(tǒng)效果。
1.4 機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)
機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)飛行仿真系統(tǒng)和近地告警計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)交聯(lián)。飛行仿真系統(tǒng)為近地告警系統(tǒng)提供所需的飛行數(shù)據(jù)，并通過機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)格式；同時(shí)飛行仿真系統(tǒng)也通過機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)收取近地告警計(jì)算機(jī)的告警數(shù)據(jù)，并通過指示/記錄系統(tǒng)和音響告警系統(tǒng)發(fā)出告警信息、告警音等。機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)硬件選用工控機(jī)及近地警告系統(tǒng)接口數(shù)據(jù)類型相應(yīng)的數(shù)據(jù)板卡實(shí)現(xiàn)。
2 結(jié)語
該論文設(shè)計(jì)近地警告系統(tǒng)飛行仿真測試環(huán)境，以FlightGear為飛行仿真數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，配備了主控系統(tǒng)、視景系統(tǒng)以及提供被測設(shè)備接口數(shù)據(jù)類型的機(jī)載設(shè)備激勵(lì)系統(tǒng)，從而完成了從飛行仿真到近地警告系統(tǒng)交互的全過程設(shè)計(jì)，可為近地警告系統(tǒng)設(shè)計(jì)驗(yàn)證、使用維護(hù)過程提供強(qiáng)有力的支撐。
參考文獻(xiàn)
[1] 吳琛.增強(qiáng)型近地警告系統(tǒng)研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（32）.
[2] 劉興堂，萬少松，張雙選.論軍用模擬訓(xùn)練器/系統(tǒng)的發(fā)展趨勢[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2009，2（4）：19-21.
關(guān)鍵詞：飛行仿真 電動(dòng)操縱負(fù)荷系統(tǒng) 負(fù)荷模型
中圖分類號：V32 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）07（c）-0007-02
模擬機(jī)訓(xùn)練現(xiàn)在已經(jīng)是飛行員訓(xùn)練、評估中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，對于模擬訓(xùn)練仿真程度的要求也越來越嚴(yán)格。操作系統(tǒng)作為飛行員模擬機(jī)訓(xùn)練中的重要硬件結(jié)構(gòu)，直接影響到飛行員的訓(xùn)練效果，一套逼真的模擬機(jī)操縱系統(tǒng)對行訓(xùn)練的重要性是不言而喻的。操縱負(fù)荷模型作為操縱系統(tǒng)的靈魂，直接影響到模擬機(jī)/器與所模擬的飛行器之間的操縱相似程度，從而影響到飛行員在該模擬機(jī)/器上的訓(xùn)練水平。
1 原理及架構(gòu)
典型的飛機(jī)操縱系統(tǒng)包括座艙內(nèi)飛行員可操作的操縱裝置（桿，盤，腳蹬，槳矩桿等），它們通過鋼索、連桿、線傳裝置與引起操縱面運(yùn)動(dòng)的的操縱系統(tǒng)其余部分相連。在飛行模擬器中，本系統(tǒng)是通過將座艙操縱裝置連接到操縱負(fù)荷系統(tǒng)來模擬的。圖1描述了操縱負(fù)荷系統(tǒng)所模擬的一般飛機(jī)操縱系統(tǒng)，圖2給出了相應(yīng)的彈簧質(zhì)量阻尼器系統(tǒng)，圖3給出了典型的模擬器操縱負(fù)荷系統(tǒng)的安裝。
可見，真實(shí)的飛機(jī)操縱元件、以及作動(dòng)器和控制器，代表飛機(jī)操縱系統(tǒng)的前端質(zhì)量。前端質(zhì)量的位置和速度來自作動(dòng)器的位置傳感器。操縱負(fù)荷軟件仿真后端系統(tǒng)質(zhì)量和鋼索系統(tǒng)中的力。后端系統(tǒng)模型決定了作用在后端系統(tǒng)上的總力，也就決定了后端系統(tǒng)的加速度，速度和位置。
前端系統(tǒng)位置和模擬的后端位置之差是鋼索系統(tǒng)的拉伸/壓縮。由于鋼索是當(dāng)作一個(gè)剛性彈簧仿真的，所以鋼索力與拉伸量成比例，鋼索力同等作用在前端質(zhì)量和后端質(zhì)量上。
2 靜態(tài)操縱力的分析
本節(jié)描述了飛行員感覺到的靜態(tài)力以及如何辨識特性參數(shù)。圖4給出了一個(gè)典型操縱系統(tǒng)所測得的操縱力，該力被作為操縱位置的函數(shù)繪制出來。
測量靜態(tài)力時(shí)有兩點(diǎn)是非常重要的。第一，當(dāng)系統(tǒng)演示摩擦力時(shí)，最好讓操縱裝置在測量過程中連續(xù)移動(dòng)以得到最大摩擦力。如果保持操縱裝置在某一位置，保持那一位置所需的力可能落在摩擦區(qū)域內(nèi)的任何地方。第二，必須非常緩慢地（準(zhǔn)靜態(tài)）移動(dòng)操縱裝置，以防止系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)（質(zhì)量和阻尼）影響測量。使用Fokker的操縱力測量系統(tǒng)可以很容易地得到這樣的圖線。
初看這些數(shù)據(jù)，能夠看出該操縱系統(tǒng)包括中立位置附近的一個(gè)起動(dòng)彈簧、摩擦、幾個(gè)感覺彈簧梯度、以及位移極限。箭頭指出了測量時(shí)位移的方向。下面也將按同樣的過程分析這些信息。
當(dāng)測量飛機(jī)操縱系統(tǒng)時(shí)，操作者從（A）點(diǎn)開始，在（A）點(diǎn)不施加力（手松開），操縱裝置停在配平位置。然后施加前向的力，操縱裝置一開始非常吃力，因?yàn)樗窃谄饎?dòng)彈簧區(qū)域內(nèi)向（B）點(diǎn)移動(dòng)。經(jīng)過（B）點(diǎn)后，起動(dòng)引起的力變?yōu)槌Ｖ担Φ淖兓慌c感覺彈簧有關(guān)。注意（C）點(diǎn)附近感覺彈簧斜率的變化。當(dāng)操縱裝置到達(dá)（D）點(diǎn)，操縱面到達(dá)它的位移極限。當(dāng)操作者繼續(xù)施加更大的力，僅僅是座艙操縱裝置移動(dòng)，直至達(dá)到（E）點(diǎn)的座艙位移極限。既然操縱面停在（D）點(diǎn)，那么（D）點(diǎn)和（E）點(diǎn)之間的移動(dòng)是由于鋼索拉伸的結(jié)果。座艙內(nèi)操縱裝置的位移限制在（E），所以再進(jìn)一步施加力只會產(chǎn)生很小的或者根本沒有操縱位移。
當(dāng)施加的力減少時(shí)，操縱裝置首先離開座艙止動(dòng)位置，然后操縱面離開后端位移極限。力繼續(xù)保持相同的趨勢直到操縱裝置到達(dá)中立位置。前進(jìn)和返回力之間明顯的滯后現(xiàn)象是由于摩擦。向后的力與向前的力相似。
操縱系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生力的組件具有可加性。因此特性起動(dòng)力、感覺彈簧、摩擦和止動(dòng)力可以單獨(dú)確定，總力與基準(zhǔn)飛機(jī)數(shù)據(jù)相等。圖5說明了力的分類（來自于舉例飛機(jī)的數(shù)據(jù)）。
一般操縱系統(tǒng)模型包括圖5所示的每一分力的特性仿真。只需確定每一分力的參數(shù)值。每一分力的模擬需要它自己類型的參數(shù)，但其范圍通常為力水平、位置、和/或斜率。
當(dāng)計(jì)算靜態(tài)力圖線來確定特征參數(shù)時(shí)，需要考慮下列問題。
力水平可以直接讀出來。例如起動(dòng)水平為±5磅。
當(dāng)確定一特性力發(fā)生的位置時(shí)，弄清楚力是在前端系統(tǒng)還是后端系統(tǒng)發(fā)生（或者至少它將被在哪兒模擬）是很重要的。既然后端系統(tǒng)產(chǎn)生的力由前端系統(tǒng)飛行員施加的力來抵擋，所以需要記住承載負(fù)載的互連鋼索要拉伸，拉伸量與力成比例。
鋼索的剛度可從靜態(tài)力圖線中直接測得。D點(diǎn)和E點(diǎn)之間的區(qū)域表示由于鋼索的拉伸而引起的力的改變。兩點(diǎn)之間曲線的斜率（力的變化除以位置的變化）就是鋼索的剛度。在我們所舉的例子里，鋼索剛度約為50磅每英寸。在有些情況下，鋼索的拉伸并不如此明顯。在這種情況下，必須使用機(jī)身制造廠商的數(shù)據(jù)。后端系統(tǒng)力產(chǎn)生的位置可以通過讀取座艙操縱裝置的位置減去鋼索拉伸的量計(jì)算得到。在任意給定座艙操縱裝置位置處的鋼索拉伸量等于該位置的力與鋼索剛度的倒數(shù)的乘積。
前端系統(tǒng)中的特性力的位置可以直接從位置軸上讀出。后端系統(tǒng)內(nèi)的彈簧斜率可通過用力（從數(shù)據(jù)中測得）的變化除以后端位置（由座艙位置轉(zhuǎn)換成后端位置）的變化得到。
不管向前或向后，摩擦力大小相等，與速度方向相反。因此摩擦力水平是所測得的平均滯后寬度的一半。另外摩擦可以分為前部摩擦（操縱元件內(nèi)的摩擦）和后部摩擦（操縱面內(nèi)的摩擦）。經(jīng)驗(yàn)表明絕大部分摩擦應(yīng)該在后部系統(tǒng)中模擬。
3 動(dòng)態(tài)操縱力的分析
本節(jié)講述飛行員所感覺到的動(dòng)態(tài)力以及如何調(diào)整特性參數(shù)以與飛機(jī)隨時(shí)間變化的曲線相匹配。對大多數(shù)有鑒定需求（FAA，CAA，NTSC）的機(jī)構(gòu)來說，要求與飛機(jī)操縱裝置的時(shí)間曲線相匹配。與時(shí)間曲線相匹配的目的是確保模擬器的動(dòng)態(tài)參數(shù)與飛機(jī)的動(dòng)態(tài)參數(shù)匹配。
動(dòng)態(tài)參數(shù)的確定比靜態(tài)參數(shù)的確定要困難的多。理由在于它們給出的圖線形式：靜態(tài)力參數(shù)是通過力對位置的曲線給出來的，動(dòng)態(tài)參數(shù)是位置對時(shí)間。靜態(tài)力可由力對位置的曲線直接確定，而動(dòng)態(tài)力只能由位置對時(shí)間的曲線間接得到。
圖6給出了飛行操縱裝置隨時(shí)間變化的曲線圖。該飛行操縱裝置加載有一個(gè)感覺彈簧，這樣給出初始偏差，然后放開，操縱裝置就會被拉回至中立位置。圖6所示的控制裝置是過阻尼的：它不會在中立位置處振蕩。增加圖6的阻尼，系統(tǒng)會以更慢的速率回到零點(diǎn)。增加速度極限系統(tǒng)會以較快的速率回到零點(diǎn)。
圖7是一個(gè)欠阻尼系統(tǒng)隨時(shí)間而變化的曲線：飛行操縱裝置在中立位置來回振蕩幾次。振蕩的產(chǎn)生與質(zhì)量的效果有很大關(guān)系。阻尼增加了，相同時(shí)間內(nèi)振蕩變小（也變少）。慣性增加會使振蕩更大，時(shí)間更長。摩擦增大會使振蕩變小（也變少）。
總而言之，飛行操縱系統(tǒng) “自由釋放”由下列各項(xiàng)決定。
（1）回中力（感覺彈簧，氣動(dòng)力）。
（2）系統(tǒng)阻尼。
（3）系統(tǒng)慣性。
（4）速度極限。
4 通用模型詳細(xì)說明
在此通過一個(gè)通道的模型方框圖8的對ECoL 8000系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的通用模型進(jìn)行了詳細(xì)的說明，其他通道亦使用相同的模型。LaPlace算子‘s’表示積分。
通用模型模擬的是兩個(gè)剛體，之間彈性連接（鋼索/推拉桿），如圖1所示。第一個(gè)剛體代表飛行操縱前端系統(tǒng)，由模擬器飛行操縱裝置和ACU中的力回路控制器來仿真。第二個(gè)剛體代表飛行操縱面（升降舵/副翼/腳蹬/旋轉(zhuǎn)斜盤），在操縱負(fù)荷計(jì)算機(jī)中仿真。模型中不包括力傳動(dòng)和位置傳動(dòng)，力是指作動(dòng)器力傳感器的測量值，單位為牛頓，位置為扇形旋轉(zhuǎn)輪的輸出角度，單位是度。
仿真模型包括下列要素。
桿/座椅抖振器：包括一個(gè)幅值和頻率可以實(shí)時(shí)選擇的單個(gè)的正弦發(fā)生器。抖振器可以是一個(gè)“力”抖振器（一個(gè)正弦波的力被疊加到模型力上），或者是一個(gè)“位置”抖振器（操縱裝置/座椅由一個(gè)正弦波位置指令信號驅(qū)動(dòng)）。力抖振器能夠模擬如紊流或桿的失速特性，位置抖振器能夠驅(qū)動(dòng)座椅來模擬諸如在直升機(jī)內(nèi)所感覺到的擺動(dòng)。當(dāng)幅值為正時(shí)，抖振器作為力抖振器工作，當(dāng)幅值為負(fù)時(shí)，作為位置抖振器工作。在后一種情況里，“堵塞位置”被疊加以確定的正弦波。
前端系統(tǒng)和后端系統(tǒng)之間的連接：連接/鋼索的拉伸量是前端位置與后端位置之差。連接力是連接拉伸量與連接剛度的乘積。在連接死區(qū)內(nèi)連接力為零。
后端系統(tǒng)：代表操縱面或者直升機(jī)的旋轉(zhuǎn)斜盤，被作為一個(gè)有摩擦和阻尼的剛體來模擬，摩擦和阻尼由主機(jī)控制。自動(dòng)駕駛儀的輸入也可以由后端系統(tǒng)來模擬：將“A/P 接通”置為1，使自動(dòng)駕駛儀接通，輸入一個(gè)指令速度。注意：如果后端摩擦被設(shè)置在足以克服模型力的水平上，操縱裝置就只能響應(yīng)指令速度。如果自動(dòng)駕駛儀接入，后端摩擦對自動(dòng)駕駛儀起到切斷水平的作用。后端止動(dòng)也在本系統(tǒng)內(nèi)模擬。
感覺彈簧/配平系統(tǒng)：感覺彈簧力是后端位置與配平位置之差的非線性函數(shù)。配平位置是感覺彈簧計(jì)算的參考位置。配平位置是來自主機(jī)的配平速度的積分。配平位置被限制在后端位置極限內(nèi)，輸出送給主機(jī)。主機(jī)能夠設(shè)置三級感覺彈簧斜率和兩個(gè)斷點(diǎn)。有一個(gè)限制程序防止斷點(diǎn)的錯(cuò)誤設(shè)置。要注意，此處所提到的配平是指機(jī)械配平。氣動(dòng)配平可以通過氣動(dòng)力偏差來模擬，如果飛機(jī)是可逆的，可以用感覺彈簧來模擬氣動(dòng)力。
起動(dòng)：起動(dòng)是一個(gè)與感覺彈簧串聯(lián)的非線性彈簧。配平位置為起動(dòng)力計(jì)算的參考位置。主機(jī)能夠設(shè)置線性梯度，力以該梯度上升至起動(dòng)水平，還能夠設(shè)置起動(dòng)水平。該模塊計(jì)算的力決不會超過主機(jī)設(shè)置的起動(dòng)水平。
氣動(dòng)力：氣動(dòng)力由主機(jī)計(jì)算，當(dāng)作操縱面偏移量的函數(shù)。主機(jī)能夠輸入一個(gè)氣動(dòng)力偏差和一個(gè)氣動(dòng)力梯度。二者應(yīng)該變化得比較緩慢，作為動(dòng)壓和飛機(jī)狀態(tài)的函數(shù)。
通用模型包括一個(gè)配平/自動(dòng)駕駛儀開關(guān)。下為可能的組合見表1。
5 結(jié)語
本文描述了Fokker ECoL系統(tǒng)中所用的通用操縱負(fù)荷模型的架構(gòu)、功能，以及通用模型的特點(diǎn)、詳細(xì)信息，并使用方框圖對模型加以說明，對模型參數(shù)的作用也作了較為詳細(xì)的闡述。了解操縱負(fù)荷模型，對運(yùn)行、維護(hù)、改造、設(shè)計(jì)飛行模擬機(jī)/訓(xùn)練器中的操縱系統(tǒng)是有用的。
參考文獻(xiàn)
[1] System description & Specification Ecol 8000 Q&C_line ECLS.
教學(xué)過程必須緊密聯(lián)系學(xué)生的生活實(shí)際，使他們切實(shí)感受到自身的價(jià)值和需要，使學(xué)生對所學(xué)內(nèi)容興趣盎然，從而樂于探究、嘗試。基于以上認(rèn)識，我把紙飛機(jī)投擲設(shè)計(jì)成“飛行—空戰(zhàn)”主題式模擬活動(dòng)，試圖通過這種兒童喜聞樂見的形式，激發(fā)調(diào)動(dòng)學(xué)生興趣，讓他們在自主、合作的氛圍中學(xué)習(xí)、活動(dòng)，引導(dǎo)他們通過“玩中學(xué)、玩中練”，在自學(xué)自悟、主動(dòng)探究中掌握投擲的正確動(dòng)作，初步了解投擲的要領(lǐng)，同時(shí)進(jìn)一步激發(fā)他們對投擲活動(dòng)的良好興趣。
二、教學(xué)目標(biāo)
1．繼續(xù)通過小朋友喜聞樂見的主題模擬活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生積極創(chuàng)想，主動(dòng)參與活動(dòng)的興趣。
2．通過紙飛機(jī)投擲，了解投擲的基本要領(lǐng)：肩上屈肘──獲得好的出手角度、快速、有利揮臂出手速度，并知道投擲時(shí)出手高度、速度與投擲遠(yuǎn)近的關(guān)系。
3．通過系列投擲活動(dòng)，發(fā)展學(xué)生良好的投擲能力和活動(dòng)能力。
4．教師繼續(xù)進(jìn)行最棒個(gè)人、小組的評選、鼓勵(lì)，引導(dǎo)學(xué)生逐步形成在體育課上良好的價(jià)值取向。
5．引導(dǎo)學(xué)生嘗試編隊(duì)飛行、伏擊空戰(zhàn)、共同訓(xùn)練提高等合作性活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)意識和互助合作的習(xí)慣與能力。
三、教學(xué)流程
（一）激趣導(dǎo)入
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師：小朋友們，想當(dāng)飛行員嗎？（學(xué)生歡呼雀躍，躍躍欲試）那好，老師帶大家開飛機(jī)好嗎？（帶領(lǐng)學(xué)生模擬飛行的各種動(dòng)作：爬升、俯沖、斤斗……）
師：（出示各種飛機(jī)編隊(duì)飛行的圖片）漂亮嗎？老師告訴小朋友，想當(dāng)好飛行員就必須學(xué)會編隊(duì)飛行，下面我們比一比哪個(gè)飛行小隊(duì)飛得最棒……
（讓學(xué)生以小組為單位討論如何編隊(duì)，嘗試編隊(duì)模擬飛行）
[興趣是最好的老師，如果教師有意識地加以引導(dǎo)，讓學(xué)生在躍躍欲試的狀態(tài)下進(jìn)行學(xué)習(xí)、練習(xí)，學(xué)生肯定能積極主動(dòng)投身課堂學(xué)習(xí)中，從而成為課堂的主人]
（二）體驗(yàn)—探索—感悟
師：剛才小朋友的模擬飛行真不錯(cuò)!現(xiàn)在老師宣布我們的地面訓(xùn)練成功，大家可以進(jìn)行正式飛行訓(xùn)練了！下面各個(gè)飛行小隊(duì)到各自的空域去比一比，誰的飛機(jī)飛得最高最遠(yuǎn)。
（學(xué)生至各自“空域”嘗試“飛行”，教師分 別參與各組活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生互相比較、互相觀察，尋找合理的投擲方法）
師：各飛行小隊(duì)集中野戰(zhàn)機(jī)場，我們來比一比誰是特技飛行員。
（請各小組推薦同學(xué)演示，師生共同評議，從中選出投得好的學(xué)生命名為“特技飛行員”并給予獎(jiǎng)勵(lì)）
師：想當(dāng)特技飛行員的小朋友請舉一下手！噢，大家都想成特技飛行員，那么怎樣才能成為特技飛行員呢？（學(xué)生七嘴八舌地回答）對了，得掌握好的飛行技巧才行！下面老師把剛才飛行員表演時(shí)看到的幾種飛行方法模仿給大家看，請大家看看哪種飛行方法更好（教師結(jié)合學(xué)生練習(xí)情況分別演示撇射，肩上屈肘慢速拋射、肩上屈肘慢速拋射、肩上屈肘快速拋射三種投擲方法，讓學(xué)生對比尋找總結(jié)正確的投擲方法，師生共同歸納肩上屈肘、注意出手角度和速度的投擲方法）
師：好了，大家都知道了怎樣當(dāng)特技飛行員，接下去各飛行小隊(duì)回各自空域抓緊訓(xùn)練， 等一會我們來比一比哪個(gè)小隊(duì)是特技飛行小隊(duì)！
（學(xué)生分組學(xué)練，教師巡回到各組引導(dǎo)學(xué)生互幫互學(xué)，共同提高）
再一次集中野戰(zhàn)機(jī)場，進(jìn)行“特技飛 行小隊(duì)”比賽，師生共同評議并命名獎(jiǎng)勵(lì)。
[比賽是學(xué)生特別喜歡的方式，而小組之間的比賽更有助于培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作意識和競爭意識。而將教師的正確和錯(cuò)誤的示范、指導(dǎo)放在學(xué)生練習(xí)、感悟之后，不但實(shí)現(xiàn)了教師由“主宰者”向“服務(wù)者”的角色轉(zhuǎn)變，使教師的指導(dǎo)更有針對性和實(shí)效性，而且對培養(yǎng)學(xué)生觀察、對比、堅(jiān)持、總結(jié)的能力和習(xí)慣的養(yǎng)成也具有重要意義]
（三）提高—鞏固—展示
師：飛行員們表現(xiàn)得真棒！現(xiàn)在我宣布飛行訓(xùn)練圓滿完成，接下去我們該進(jìn)行演習(xí)了……
（宣布“演習(xí)”規(guī)則，輪流由四一五名學(xué)生扮演“偵察機(jī)”沖過其他同學(xué)“伏擊”的“陣地”）
師：（緊張地宣布）剛剛老師收到情報(bào)，一架不明國家的超大型偵察機(jī)正向我國境內(nèi)飛來，請各飛行小隊(duì)趕快進(jìn)入陣地，準(zhǔn)備打擊侵略者！
（教師持大型紙飛機(jī)扮演“敵機(jī)”與學(xué)生“空戰(zhàn)”）
[形式新穎、貼近學(xué)生生活實(shí)際和認(rèn)識能力的練習(xí)比賽，學(xué)生往往會情緒激昂，樂此不疲。這樣在不知不覺中，學(xué)生的投擲能力得到了鍛煉、提高]
（四）輕松愉快，交流分享
師：勝利嘍！看，群眾來慰問戰(zhàn)斗英雄們了……
（師生隨歡快的音樂進(jìn)行放松小游戲：犒勞飛行員）
師：（指著“墜毀”的“偵察機(jī)”）我們的飛行員真棒，侵略我國的敵機(jī)被我們擊毀了，下面請各位功勛飛行員交流一下經(jīng)驗(yàn)好嗎？
（學(xué)生興高采烈地討論起來，一張張汗盈盈的笑臉洋溢著成為“保衛(wèi)祖國”“英雄”的成功和喜悅）
[在評議中，教師鼓勵(lì)學(xué)生大膽進(jìn)行自我評議和相互評議，雖然是一年級學(xué)生，但個(gè)個(gè)爭先恐后的發(fā)表自己的見解，交流自己的感想，尚顯幼稚的話語也分明指出了小組、同伴和自己的得與失。我想，如果可以盡可能多的創(chuàng)設(shè)學(xué)生自行探索、體驗(yàn)、感悟、評議的空間的話，學(xué)生在體育鍛煉中分析問題、解決問題和主動(dòng)尋找快樂、成功的能力一定會得到逐步的增強(qiáng)和提高]
四、課后反思
【關(guān)鍵詞】飛行品質(zhì)；流程；民用飛機(jī)
Flow of Flying Qualities Analysis for Civil Aircraft
WANG Lei
（Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai 201210，China）
【Abstract】The flow of flying qualities analysis for civil aircraft is established， and the flow can be used in whole life cycle of civil aircraft.
【Key words】Flying Qualities； Flow； Civil Aircraft
0 引言
民用飛機(jī)飛行品質(zhì)分析的目標(biāo)為：論證和評估飛機(jī)總體方案；在初始和詳細(xì)設(shè)計(jì)階段設(shè)計(jì)、調(diào)整、優(yōu)化和驗(yàn)證飛行品質(zhì)；飛行前與參考機(jī)型進(jìn)行對比驗(yàn)證分析；試驗(yàn)階段進(jìn)行敏感性參數(shù)分析；再現(xiàn)試飛現(xiàn)象，找到問題癥結(jié)并解決問題。
飛行品質(zhì)分析貫穿民用飛機(jī)，從方案論證、設(shè)計(jì)、試飛驗(yàn)證以及交付后運(yùn)營的整個(gè)生命周期。根據(jù)不同的設(shè)計(jì)輸入條件、設(shè)計(jì)調(diào)整以及驗(yàn)證目的，飛行品質(zhì)分析在各個(gè)研制階段的側(cè)重點(diǎn)會有不同，其要求、分析內(nèi)容、分析判據(jù)和分析方法也不盡相同；飛行品質(zhì)分析的內(nèi)容和判據(jù)種類繁多，需根據(jù)飛機(jī)的特性合理選取。一般來說，在整個(gè)生命周期，飛行品質(zhì)會進(jìn)行多輪次分析，并給出相對應(yīng)階段的分析結(jié)果。
本文以民用飛機(jī)為研究對象，開展了飛行品質(zhì)分析流程研究，并最終制定了分析流程，研究結(jié)果可供民機(jī)飛行品質(zhì)分析時(shí)參考。
1 飛行品質(zhì)分析流程
民用飛機(jī)研制的飛行品質(zhì)分析流程主要分為以下6個(gè)部分：飛行品質(zhì)要求、設(shè)計(jì)輸入、分析內(nèi)容和判據(jù)、分析狀態(tài)和方法、計(jì)算結(jié)果、分析結(jié)論。基本流程如圖 1所示。
1.1 飛行品質(zhì)要求
根據(jù)飛機(jī)頂層設(shè)計(jì)要求、適航規(guī)章、國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及型號審定基礎(chǔ)和專用條件等，制定飛行品質(zhì)分析要求。
1.1.1 飛機(jī)頂層設(shè)計(jì)要求
飛機(jī)定義、設(shè)計(jì)要求和目標(biāo)。
1.1.2 適航規(guī)章
包括規(guī)章條款CCAR-25[1]和咨詢通告AC25-7[2]等與飛行品質(zhì)相關(guān)的適航規(guī)章。
1.1.3 國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
包括GJB 2874-97[3]和SAE ARP4104[4]等。
1.1.4 其他
與飛行品質(zhì)相關(guān)的審定基礎(chǔ)和專用條件。
1.2 設(shè)計(jì)輸入
設(shè)計(jì)輸入包括飛機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)（頂層要求）、氣動(dòng)布局定義、重量重心要求、氣動(dòng)數(shù)據(jù)、飛行控制系統(tǒng)、舵面作動(dòng)器系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)和飛行品質(zhì)要求等。設(shè)計(jì)輸入在不同研制階段略有不同，且由不同專業(yè)提供。
1.3 分析內(nèi)容和判據(jù)
1.3.1 分析內(nèi)容
根據(jù)不同的研制階段、品質(zhì)要求和設(shè)計(jì)輸入制定相應(yīng)的分析內(nèi)容，分析內(nèi)容的制定是一個(gè)由少到多、由淺到深的過程。主要包括以下內(nèi)容：（1）縱向：縱向操縱性、縱向操縱效能、縱向靜穩(wěn)定性、配平特性、軌跡穩(wěn)定性、縱向機(jī)動(dòng)穩(wěn)定性、失配平特性、縱向動(dòng)穩(wěn)定性、縱向操縱力和操縱位移；（2）橫側(cè)向：橫航向操縱性、最小操縱速度、側(cè)風(fēng)起降能力、橫航向穩(wěn)定性、橫航向動(dòng)穩(wěn)定性、橫航向配平、滾轉(zhuǎn)操縱協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)彎、橫航向操縱效能、橫航向操縱力和操縱位移；（3）其他：失速特性、抖振特性、高速特性、人機(jī)閉環(huán)振蕩特性；地面操縱特性；大氣擾動(dòng)和故障狀態(tài)下的操縱特性；以及結(jié)冰后的操穩(wěn)特性。
1.3.2 分析判據(jù)
分析判據(jù)的基礎(chǔ)為飛行品質(zhì)要求，實(shí)際操作中需根據(jù)不同的研制階段、設(shè)計(jì)輸入和分析內(nèi)容制定相應(yīng)的分析判據(jù)。
1.4 分析狀態(tài)和方法
1.4.1 分析狀態(tài)
根據(jù)不同的研制階段、品質(zhì)要求和設(shè)計(jì)輸入制定相應(yīng)的飛行品質(zhì)計(jì)算分析狀態(tài)，計(jì)算分析狀態(tài)的確定是一個(gè)由少到多、針對性很強(qiáng)的過程。全研制階段計(jì)算分析狀態(tài)主要包括：飛機(jī)構(gòu)型、重量重心、高度、速度、控制律構(gòu)型和試飛模擬狀態(tài)等。
1.4.2 分析方法
根據(jù)不同的研制階段、品質(zhì)要求和設(shè)計(jì)輸入制定相應(yīng)的分析方法，分析方法的選取是一個(gè)由簡到繁、由粗略到精確的過程。全研制階段飛行品質(zhì)分析的方法主要包括：理分析法和飛行模擬法。
1）理論分析法
理論分析法主要用于研制初期，主要包括工程估算、小擾動(dòng)方程計(jì)算和六自由度仿真。
2）飛行模擬法
飛行模擬法主要用于研制中后期，主要包括工程模擬器評估、鐵鳥試驗(yàn)和試飛驗(yàn)證。
1.5 評估分析
根據(jù)制定的分析狀態(tài)和分析方法，開展評估分析，如評估滿足品質(zhì)要求，則輸出分析結(jié)論；如評估結(jié)果不滿足品質(zhì)要求，則反饋給氣動(dòng)、飛控或液壓等專業(yè)，等其做出修改后，更改設(shè)計(jì)輸入后再進(jìn)行下一輪評估。
1.6 分析結(jié)論
根據(jù)評估分析結(jié)果，給出飛行品質(zhì)分析的結(jié)論。
2 結(jié)論
通過以上的研究，可以得出以下結(jié)論：
本文針對民用飛機(jī)飛行品質(zhì)分析流程展開了研究，梳理了6個(gè)步驟用于開展飛行品質(zhì)分析工作。本文所形成的流程，可用于民用飛機(jī)的整個(gè)生命周期。
【參考文獻(xiàn)】
[1]CCAR-25-R4.運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)，2011.
[2]AC 25-7C.Flight Test Guide for Certification for Transport Category Airplanes. 2012.
關(guān)鍵詞：飛行安全 作風(fēng)建設(shè) 安全意識
中圖分類號：G64 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-0745（2013）03-0041-01
一、飛行作風(fēng)建設(shè)在保障飛行安全的工作中重要性日益突出
隨著我國民航事業(yè)的發(fā)展，行業(yè)對飛行員的需求量不斷增加，飛行員的培養(yǎng)量也越來越大。而現(xiàn)階段我國培養(yǎng)飛行員能力還比較有限，如何既能保證飛行員的培養(yǎng)數(shù)量，又能保證飛行員較高的整體素質(zhì)，就不能僅僅局限于培養(yǎng)其飛行技術(shù)這一層面，更重要的是培養(yǎng)過硬的安全責(zé)任意識、良好的心理素質(zhì)及嚴(yán)格的飛行作風(fēng)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娘w行作風(fēng)是一名優(yōu)秀飛行員必備的素質(zhì)，能夠讓機(jī)組在復(fù)雜的情況下保持冷靜的頭腦，準(zhǔn)確判斷，正確處理，化險(xiǎn)為夷。細(xì)節(jié)決定成敗，一個(gè)看似不經(jīng)意的細(xì)節(jié)，卻往往對結(jié)果有著舉足輕重的作用。曾經(jīng)在哈德遜河完成迫降，被譽(yù)為“哈德遜奇跡”的美航機(jī)長薩倫伯格在其著書《最高職責(zé)》中曾經(jīng)這樣闡述：“看著窗外，我感覺到我們在快速下降。我必須立即做出決定：我們有足夠的飛行高度和飛行速度掉頭飛回機(jī)場而且在掉到地面上之前抵達(dá)跑道嗎？沒有時(shí)間來計(jì)算這些，但是我根據(jù)從窗外觀察到的情況很快建立了一個(gè)關(guān)于我們所處位置的三維構(gòu)思模型。”作為當(dāng)代飛行員，應(yīng)該以此為鑒。在日常飛行訓(xùn)練中嚴(yán)格培養(yǎng)嚴(yán)格的飛行作風(fēng)、良好心理素質(zhì)和過硬的飛行技術(shù)，從而更有力地多方位地保障飛行安全。
二、模擬機(jī)教學(xué)為飛行員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提供了良好的硬件環(huán)境
在整個(gè)飛行教學(xué)階段，模擬機(jī)訓(xùn)練同樣為飛行人員綜合素質(zhì)的培養(yǎng)提供了良好的硬件環(huán)境。模擬機(jī)與真機(jī)比較來看，其優(yōu)勢在于能夠模擬真實(shí)飛行中的各種突況和機(jī)械故障，飛行學(xué)員不僅能夠在模擬機(jī)訓(xùn)練中提高自身的飛行技術(shù)和處理特情能力，也能從中提高自己的心理素質(zhì)，培養(yǎng)過硬的駕駛艙資源管理能力，為今后飛行安全奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
三、提高飛行員自身安全責(zé)任意識，避免“事故鏈”的形成
如何衡量飛行員素養(yǎng)的高低，主要不外乎兩點(diǎn)，一是飛行技術(shù)、心理素質(zhì)是否過硬。二是遵守規(guī)章法規(guī)的觀念強(qiáng)不強(qiáng)。因此安全狀況好的飛行員，必定是那些飛行技術(shù)水平高、心理素質(zhì)好、遵章守紀(jì)、作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、職業(yè)素養(yǎng)過硬的，這類飛行員飛行時(shí)一定把安全放在第一位，在法規(guī)規(guī)定的范圍內(nèi)操縱飛機(jī)，安全可靠性始終較高。但是飛行員有時(shí)往往過于相信自己的操縱能力，在飛機(jī)性能邊緣操縱飛機(jī)，降低了飛機(jī)安全可靠性，促使“事故鏈”的形成。同時(shí)也有飛行員因?yàn)閭€(gè)人技術(shù)不強(qiáng)，理論基礎(chǔ)差，心理素質(zhì)不過硬，特情處置能力弱等，所以正常情況下，他們可以將飛機(jī)控制在“安全區(qū)”內(nèi)，但是如果外界出現(xiàn)稍微復(fù)雜一點(diǎn)的情況，處置起來就會顯得力不從心，從而使飛機(jī)滑入“危險(xiǎn)區(qū)”，同樣降低了飛機(jī)安全可靠性，促使“事故鏈”的形成。另外，強(qiáng)烈的法規(guī)意識會給個(gè)人技術(shù)的正常發(fā)揮帶來積極正面的影響，因?yàn)樗麄冊凇帮w行的四個(gè)階段”中，主觀上就始終繃著保證安全的弦，操縱飛機(jī)全神貫注，從而更好地保證飛行安全。
在飛行學(xué)習(xí)階段應(yīng)具備以下幾點(diǎn)：
一是要學(xué)好飛行理論和各機(jī)型相關(guān)的操縱手冊知識，并結(jié)合運(yùn)行規(guī)章搞清各方面的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)和安全裕量。
二是個(gè)人要客觀地認(rèn)識自己。只有實(shí)事求是地看待自己的飛行技術(shù)水平，認(rèn)真公正的挖掘自身存在的安全隱患，善于通過日常飛行訓(xùn)練，提高自身飛行技術(shù)以及特情處置能力，才能更好地保證飛行安全。
三是要努力提高自己的職業(yè)道德素養(yǎng)，扎實(shí)保證飛行安全的思想基礎(chǔ)。良好的職業(yè)道德修養(yǎng)，是飛行員提高技術(shù)、遵守規(guī)章制度、保障飛行安全的動(dòng)力和條件。
四、了解客觀因素，避免違章飛行
違章飛行，就是違背飛行的客觀規(guī)律。其實(shí)主觀上幾乎沒有人會想違章飛行，但客觀上違章的不安全行為卻比比皆是。造成違章飛行的客觀原因不外乎以下幾點(diǎn)：一是對飛機(jī)系統(tǒng)工作及相關(guān)運(yùn)行的法規(guī)知之甚少。二是飛行的隨意性，對于同一條法規(guī)，每個(gè)人都有自己的理解和衡量尺度，具有一定的不確定性。而法規(guī)需要通過人的實(shí)踐得以實(shí)現(xiàn)，由于存在這種不確定性，表現(xiàn)出來的行為過程和形式不盡相同。三是操縱能力不強(qiáng)，復(fù)飛意識淡薄，程序、標(biāo)準(zhǔn)、動(dòng)作不定型。比如在“五邊”進(jìn)近階段，有的學(xué)員則不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的偏差，或者發(fā)現(xiàn)了偏差不能夠及時(shí)修正。復(fù)飛意識淡薄，存在很大的安全隱患。
違章飛行，危害很大。一是使飛機(jī)的運(yùn)行越出了相應(yīng)規(guī)章的保護(hù)圈，二是使飛行的安全裕度被剝?nèi)ィ\(yùn)行系統(tǒng)顯得十分脆弱。通過各種安全準(zhǔn)則、標(biāo)準(zhǔn)和操作來使“危險(xiǎn)”的界定具有可操作性。航空界對航空器的運(yùn)行規(guī)定了最優(yōu)、正常、應(yīng)急、危險(xiǎn)等多重界限。超出規(guī)定的安全邊界，系統(tǒng)就是“危險(xiǎn)”的。因此安全需要規(guī)章來維護(hù)。
五、結(jié)束語
“安全第一”是我國民航一以貫之的指導(dǎo)思想。“預(yù)防為主”完全體現(xiàn)了航空安全的客觀要求。通過行政與法規(guī)、經(jīng)驗(yàn)與科學(xué)相結(jié)合的方式，借鑒國際民航安全管理的先進(jìn)方法，逐步完善適合我國民航事業(yè)發(fā)展的管理方案以及飛行員培養(yǎng)辦法；加強(qiáng)保障航空安全的法規(guī)、技術(shù)、物質(zhì)、培訓(xùn)等基礎(chǔ)方面的建設(shè)，努力把 “安全第一、預(yù)防為主”的方針落到實(shí)處；把主要精力放在安全生產(chǎn)和培養(yǎng)的綜合監(jiān)管上來，放在加強(qiáng)法律法規(guī)、政策辦法的調(diào)查研究上來，放在問題的解決上來。減少和遏制安全機(jī)制上、運(yùn)行中存在的顯性和隱性問題，努力防止“事故鏈”的連接，提高飛行員整體素質(zhì)素養(yǎng)，保證飛行安全。為我國民航事業(yè)的蓬勃發(fā)現(xiàn)貢獻(xiàn)力量！
參考文獻(xiàn)：
這是一臺“紅雀”牌固定式飛行模擬器，模擬的機(jī)型是賽斯納172RB型飛機(jī)，裝用的是佳明公司出產(chǎn)的G1000綜合航電系統(tǒng)，俗稱“玻璃座艙”。G1000是占據(jù)了目前通用航空市場多半壁江山的主流產(chǎn)品。自2005年推出后，賽斯納172、鉆石DA40、西銳SR22/20包括國產(chǎn)的領(lǐng)世AG300等輕型單發(fā)飛機(jī)基本無一例外地配備了該套系統(tǒng)。
我坐到了模擬器的駕駛座上，立刻被機(jī)艙環(huán)境包圍。這臺模擬器的儀表板80%真實(shí)地再現(xiàn)了賽斯納172RB飛機(jī)的儀表板和操縱系統(tǒng)。儀表板上兩個(gè)12英寸顯示器證明它是模擬G1000航電系統(tǒng)無疑，但點(diǎn)火開關(guān)、總電源、電門以及跳開關(guān)的位置又是老機(jī)型上的。而用做備份的姿態(tài)儀、空速表和高度表則縱向排列在了多功能顯示器的左側(cè)。此外，該模擬器還有起落架收放手柄，這個(gè)顯然不是172的標(biāo)配。
儀表板的上方和兩側(cè)一共有6塊大型液晶屏幕顯示機(jī)窗外的視景。基本上覆蓋了飛行過程中90%的外部視景。我覺得這是“紅雀”模擬器相比其他模擬器優(yōu)越的地方，坐在駕駛座上轉(zhuǎn)頭就可以看到飛機(jī)兩側(cè)的情況，“代入感”很強(qiáng)。
好了，閑話少說，開車！
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)
繞機(jī)檢查，乘客簡報(bào)，停留剎車設(shè)置，座椅位置調(diào)好，安全帶扣好，艙門關(guān)好。檢查所有電路跳開關(guān)都是按下的狀態(tài)。檢查航電系統(tǒng)開關(guān)處于關(guān)斷位。真實(shí)的賽斯納172RB型機(jī)，各種電源開關(guān)是位于主飛行顯示器的左邊。這臺模擬器的各種電門全都位于主飛行顯示器的下方。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前通信、導(dǎo)航等各種航電系統(tǒng)都必須保持關(guān)的狀態(tài)，以避免啟動(dòng)時(shí)的電流對這些電子設(shè)備造成沖擊。要等發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)行平穩(wěn)后才能打開。這一點(diǎn)古今中外的飛機(jī)都是一樣的。
把燃油交輸設(shè)置在雙位，保證左右機(jī)翼油箱飛行時(shí)同時(shí)供油。推回燃油切斷開關(guān)。以上兩步模擬器上無法實(shí)施。維持好習(xí)慣，想象一下。
好了，檢查完畢準(zhǔn)備啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。把油門手柄拉回再前推一點(diǎn)點(diǎn)，把混合比手柄拉回。這兩個(gè)手柄和真飛機(jī)上做得一般無二。
推開窗子朝外大喊一聲：“離開螺旋槳！”同時(shí)檢查螺旋槳周圍是否有障礙物。
打開總電源開關(guān)，那對紅色的大大的按鈕，液晶顯示器上立刻有了反應(yīng)。有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)出現(xiàn)在了主飛行顯示器左側(cè)（可能是前一個(gè)操作者設(shè)定的緣故。在正常模式下，發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)應(yīng)該顯示在右側(cè)的多功能顯示器上）。這些參數(shù)包括轉(zhuǎn)速、燃油流量、滑油壓力、滑油溫度、真空度、排氣溫度、燃油量、電流電壓。依據(jù)重要性自上而下排列。除了轉(zhuǎn)速是弧形帶數(shù)字顯示外，其他參數(shù)均采用彩色橫條顯示狀態(tài)，并不顯示具體數(shù)值。飛行員只要看到游標(biāo)在綠區(qū)就可以了。這一點(diǎn)確實(shí)省事了許多。
打開電動(dòng)燃油泵開關(guān)。飛機(jī)的啟動(dòng)不像汽車那么簡單，一擰鑰匙就完事。活塞式的飛機(jī)啟動(dòng)前都要先向氣缸里面注入少量的燃油，以幫助打火爆發(fā)。這個(gè)電動(dòng)油泵和發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的主油泵是串聯(lián)的。我左手向上搬動(dòng)寫著“Fuel pump”字樣的電門，右手把混合比桿稍向前推，幫助油流進(jìn)入氣缸。同時(shí)眼睛盯住燃油流量表，游標(biāo)向右移動(dòng)到5加侖/小時(shí)，隨即拉回混合比桿。注入氣缸的燃油一點(diǎn)點(diǎn)就夠了。
左手關(guān)閉電動(dòng)燃油泵。順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙到Start位。轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙的同時(shí)，右手柔和地把混合比桿向前推到頭，為發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)提供富含汽油的混合氣。這個(gè)時(shí)候左右手的配合還是比較重要的，右手慢了的話發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不起來。至此，混合比桿就停在最前位置，也就是富油位置了。本場起落航線飛行高度低，混合比桿自始至終都放在富油位置。
目視螺旋槳轉(zhuǎn)起，眼睛掃視滑油壓力，有。連續(xù)的滑油散熱，是發(fā)動(dòng)機(jī)可以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的保證。
航電系統(tǒng)一鍵通
可以打開外部的航行燈了。然后打開航電系統(tǒng)總電源。航電系統(tǒng)總電源一開，主飛行顯示器立刻全亮。上藍(lán)下棕的姿態(tài)儀、羅盤樣式的水平狀態(tài)顯示器以及兩側(cè)的高度和速度標(biāo)尺一應(yīng)俱全。屏幕上方兩側(cè)是導(dǎo)航和通信接收機(jī)的頻率設(shè)定窗口，也全都處于激活的狀態(tài)。這些參數(shù)的背后是飛機(jī)的大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)、航向和姿態(tài)系統(tǒng)、兩臺甚高頻無線電收發(fā)機(jī)、兩臺甚高頻導(dǎo)航接收機(jī)以及GPS全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)接收機(jī)，這些系統(tǒng)所采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由G1000內(nèi)部的以太網(wǎng)，全部匯總在顯示器上。一個(gè)總開關(guān)就全部搞定，這就是綜合航電的好處。
咦？主飛行顯示器右側(cè)出現(xiàn)了一行黃色的英文：“pitot fault”（皮托管故障）。顯示器右下角的告警菜單高亮閃爍“caution”。同時(shí)姿態(tài)儀左側(cè)的空速窗口顯示一個(gè)紅叉叉。咋回事？按下菜單下的軟鍵，彈出故障頁面，同樣是皮托管故障信息。我從儀表板下方找到皮托管加溫電門，向上扳開。故障頁面里的信息瞬間消失。空速窗口里的紅叉叉也不見了。看來G1000系統(tǒng)是通過系統(tǒng)設(shè)置，強(qiáng)制在飛行中打開皮托管加溫，以避免空中皮托管結(jié)冰。
伸手到右側(cè)儀表板下方的襟翼控制開關(guān)，確認(rèn)襟翼處在全部收回的位置。確認(rèn)完畢。
至此，賽斯納172B型機(jī)就由一只停在停機(jī)坪角落里不起眼的小鳥，變成了一只怒吼著的，燈光閃閃的，時(shí)刻準(zhǔn)備起飛的小怪獸了。
將無線電臺頻率調(diào)整到深圳機(jī)場通播頻率收聽通播，收聽完畢。將另一臺無線電臺頻率調(diào)整到深圳機(jī)場地面管制席位請求滑行。
目前，深圳寶安國際機(jī)場目前有兩條跑道，一條老的33-15跑道，長3 400米寬45米。一條新的34-16跑道，長3 800米寬60米，于2011年投入使用，為4F級，使寶安機(jī)場具備了起降空客A380的條件。不過在這臺“紅雀”模擬器上，深圳寶安機(jī)場仍然只有最老的那條4E級的33-15跑道，而且2013年投入使用的號稱“大飛魚”的T3航站樓也不見蹤影。不過，對賽斯納而言，都一樣，這么小的飛機(jī)也不可能靠上T3航站樓的廊橋，細(xì)枝末節(jié)就不講究了。我輕輕踏著方向舵，操縱著這架小小的飛機(jī)滑行在空曠而寬闊的深圳寶安機(jī)場里，如同一條小船航行在大海里。
跑道頭的起飛準(zhǔn)備
我的賽斯納滑入了15號跑道頭，對正了起飛方向。我設(shè)置好停留剎車，開始做起飛前檢查。調(diào)直座椅靠背，扣好安全帶。
檢查艙門關(guān)好。檢查駕駛桿和方向舵踏板，前推后拉左右壓，方向舵左右蹬到頭。OK。
設(shè)置高度表撥正值、航向游標(biāo)和高度游標(biāo)。由于是模擬飛行，為了有代入感，我假裝已經(jīng)接受了管制員的起飛指令，裝模作樣轉(zhuǎn)動(dòng)主飛行顯示器右邊的旋鈕將高度表撥正值調(diào)到修正海壓29.91英寸汞柱，此刻高度表指示在15英尺（約4.7米），即飛機(jī)距離海平面為15英尺，由機(jī)現(xiàn)在停在跑道頭上，也等于此處的標(biāo)高是15英尺。以修正海壓為基準(zhǔn)，高度表指出的數(shù)據(jù)就是飛機(jī)距離真實(shí)海平面的高度。
撥正完高度表，接下來設(shè)定高度游標(biāo)和航向游標(biāo)。賽斯納172的標(biāo)準(zhǔn)起落航線是1 000英尺（約305米）。我轉(zhuǎn)動(dòng)位于主飛行顯示器左下方的高度設(shè)定旋鈕來設(shè)置高度游標(biāo)。飛機(jī)接近這個(gè)高度時(shí)候會提示改平。
接下來轉(zhuǎn)動(dòng)位于主飛行顯示器左上方的航向游標(biāo)旋鈕，把航向游標(biāo)對正羅盤的正上方。此時(shí)機(jī)頭正對起飛方向155度。航向游標(biāo)設(shè)在這里，飛起來以后游標(biāo)會跟著羅盤轉(zhuǎn)動(dòng)可以讓我非常直觀地觀察到飛機(jī)飛行的方向。尤其是在起落航線三邊上，只要保持游標(biāo)處在羅盤底部正下方的位置，就可以很輕松地保持航向。
儀表設(shè)定完畢，緊接著檢查燃油系統(tǒng)。先看油量表，檢查燃油存量。檢查結(jié)果油量滿格。在這臺模擬機(jī)上無論怎么飛都油箱都是滿的。
檢查混合比處在富油位置。OK。檢查燃油交輸放在雙位。OK。
然后配平飛機(jī)，將調(diào)整片手輪轉(zhuǎn)動(dòng)到起飛位置。
下一步油門推到1 800轉(zhuǎn)燒電嘴。飛機(jī)從開車到滑行到跑道頭少則1 000米多則幾千米，發(fā)動(dòng)機(jī)都是處在低速運(yùn)行，電嘴肯定有積碳。所以，在起飛前必須增大轉(zhuǎn)速，把電嘴上的積碳清理一下。不過燒電嘴的時(shí)間不能長，5到10秒。
發(fā)動(dòng)機(jī)怒吼起來，左手轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火鑰匙分別到左、右位置，逐個(gè)檢查兩臺磁電機(jī)的工作狀況。檢查完一定記得把鑰匙轉(zhuǎn)回“雙位”。
接下來檢查真空度、溫度、壓力等一系列發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。G1000用紅黃綠顏色來表示參數(shù)狀態(tài)，非常直觀。最后檢查主飛行顯示器上的告警信息，如果有哪個(gè)系統(tǒng)故障，主飛行顯示器的右下方會出現(xiàn)故障信息，同時(shí)屏幕右下角的ALERTS鍵會閃亮。
沒有故障。非常好！
收油門到1 000轉(zhuǎn)，擰擰油門手柄前端的一個(gè)螺絲，調(diào)節(jié)油門摩擦力。打開頻閃燈。
接下來就該設(shè)置無線電臺的通信頻率和導(dǎo)航接收機(jī)的頻率了。G1000綜合航電系統(tǒng)的通信和導(dǎo)航頻率窗口位于主飛行顯示器的最上方。導(dǎo)航頻率窗口位于屏幕的左上角，一共有上下兩排，以NAV1和NAV2字樣分別代表兩臺導(dǎo)航接收機(jī)。每一臺接收機(jī)又有主用頻率和備用頻率。主用頻率就是這臺接收機(jī)當(dāng)前工作的頻率，顯示在靠中間的一側(cè)，而備用頻率是你下一步準(zhǔn)備使用的頻率，靠外側(cè)。扭動(dòng)旁邊的旋鈕，可以調(diào)整備用頻率。調(diào)好后再按壓旋鈕上方一個(gè)雙箭頭按鈕，主備頻率就會對調(diào)。如果按一下頻率調(diào)整旋鈕，就可以在NAV1和NAV2之間切換，選擇調(diào)整另一臺導(dǎo)航接收機(jī)的頻率。
旋轉(zhuǎn)導(dǎo)航頻率調(diào)整旋鈕，將NAV1的備頻調(diào)到111.30，然后按動(dòng)雙箭頭按鈕。111.30就跳到了屏幕靠里的位置，成為NAV1當(dāng)前的主用頻率。這個(gè)頻率是15號跑道儀表著陸系統(tǒng)的頻率。我再按壓導(dǎo)航頻率調(diào)整旋鈕，選擇設(shè)置NAV2導(dǎo)航接收機(jī)的頻率，將NAV2的備頻調(diào)到115.30，這個(gè)是深圳導(dǎo)航臺的頻率。然后按動(dòng)雙箭頭按鈕，將115.30設(shè)為NAV2當(dāng)前的主用頻率。
我用同樣的方法，把com1無線電臺的主用頻率設(shè)在深圳塔臺130.35。好了，導(dǎo)航通信頻率設(shè)置完畢。
最后，將襟翼放下10度，松開剎車起飛！賽斯納172可以不放襟翼起飛，也可以采取10度襟翼起飛。
標(biāo)準(zhǔn)起落航線
標(biāo)準(zhǔn)起落航線，在地面上的投影大致是一個(gè)矩形。按照飛行順序從前到后由五條邊構(gòu)成。一邊沿起飛方向直線上升至300英尺（約91.4米）。然后以15度坡度做持續(xù)的轉(zhuǎn)彎。一轉(zhuǎn)彎和二轉(zhuǎn)彎是連在一起做的。所以二邊的地面投影實(shí)際上是個(gè)圓弧。待羅盤掉轉(zhuǎn)180度后，飛機(jī)飛上了三邊，高度1 000英尺（約304米）。收油門到2 100轉(zhuǎn)，空速保持在100節(jié)。
三邊飛行的關(guān)鍵就是保持好數(shù)據(jù)。也就是高度、速度、航向這三要素的保持。而前提是保持好天地線位置關(guān)系，在保持好飛機(jī)姿態(tài)的情況下，合理地分配注意力。這個(gè)工作很像是玩網(wǎng)絡(luò)上“一腦四用”電子游戲。三邊狀態(tài)保持得好，飛機(jī)就會在正確的時(shí)機(jī)到達(dá)正確的位置。從而為接下來的三轉(zhuǎn)彎打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
說時(shí)遲那時(shí)快，飛機(jī)已經(jīng)飛到了正切跑道著陸區(qū)的位置。從右側(cè)的機(jī)窗看出去，大抵就是這個(gè)樣子。現(xiàn)在開始計(jì)時(shí)。當(dāng)主飛行顯示器右下角的時(shí)鐘跳過45秒時(shí)，將襟翼放出10度，調(diào)整油門保持空速90節(jié)。然后進(jìn)入三轉(zhuǎn)彎。三轉(zhuǎn)彎是個(gè)下降轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)彎過程中一定記得帶住桿控制好下降率，高度不要掉多了。
三轉(zhuǎn)彎改出后，透過右前風(fēng)擋就能夠看到跑道頭了。此時(shí)將襟翼放到20度，調(diào)節(jié)油門將空速控制在80節(jié)。改出四轉(zhuǎn)彎的高度不能低于500英尺。同時(shí)通過目測判斷進(jìn)入四轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)。
我對于四轉(zhuǎn)彎時(shí)的感覺，就好像飛機(jī)頭上裝了個(gè)探照燈，射出一束光。隨著飛機(jī)轉(zhuǎn)彎，光束向著跑道頭的方向掃過去，當(dāng)這道假想的光束快要掃到跑道靠外邊一側(cè)的延長線時(shí)，開始反桿反舵做改出轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作，時(shí)機(jī)應(yīng)該剛剛好。飛機(jī)對正跑道時(shí)正好姿態(tài)和位置也正。
四轉(zhuǎn)彎改出完畢放襟翼到30度，油門收到1400轉(zhuǎn)，保持65節(jié)空速下滑。此時(shí)羅盤上的航向游標(biāo)再度回到頂端。導(dǎo)航接收機(jī)早已經(jīng)截獲到了儀表著陸系統(tǒng)發(fā)出的信號。水平狀態(tài)指示器上綠色的航道偏離桿移動(dòng)到了表盤的正中。高度標(biāo)尺左側(cè)的下滑道信號窗口顯示綠色小菱形位于不上不下正中間的位置。這個(gè)是最好。
借助跑道頭左側(cè)的PAPI，非常容易保持下滑線。這個(gè)PAPI的原理很像航母上的菲涅爾光學(xué)助降系統(tǒng)。它以3度的角度從跑道頭向空中發(fā)出一束錐形的光束。飛機(jī)切入五邊后，實(shí)際上就是在這束光束中飛行。如果下滑線保持得正好，飛行員將能夠看到四盞燈呈兩紅兩白。如果紅燈多則說明下滑道低，白燈多則說明下滑道高。
飛機(jī)幾乎沿直線向著跑道入口飛去。期間通過柔和地推拉駕駛桿來控制速度，通過小幅度增減油門來控制下滑線。空速表的讀數(shù)保持在60到70節(jié)之間就剛剛好。通過觀察PAPI指示燈來判斷下滑線的高低。如果發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)三紅燈，即下滑線有偏低的趨勢。這時(shí)候一定要采用加油門而非拉桿的方式來修正下滑線。這點(diǎn)很關(guān)鍵！
而如果發(fā)現(xiàn)三白燈，表示下滑線稍高，我一般就不再做刻意調(diào)整了。總之，下滑線高一點(diǎn)可以容忍，但低了絕對不行。
飛機(jī)已經(jīng)進(jìn)入跑道入口上空，柔和地把油門手柄全部拉回。隨著飛機(jī)下沉柔和地拉桿，在機(jī)輪距離地面1米的高度把飛機(jī)拉成兩點(diǎn)著陸姿勢。飛機(jī)進(jìn)入平飄，隨飛機(jī)下沉，手里的桿柔和地帶帶帶，直到機(jī)輪輕輕觸地。據(jù)說最好的效果是機(jī)輪觸地的瞬間，飛機(jī)剛好達(dá)到臨界迎角，觸發(fā)機(jī)翼上的失速告警喇叭。
帶住桿保持兩點(diǎn)滑跑，右手伸過去收襟翼至10度。隨著電動(dòng)馬達(dá)哼哈作響，襟翼刻度慢騰騰地由底部爬回到10度位置。右手順勢握住油門手柄全部推進(jìn)去，發(fā)動(dòng)機(jī)再次爆發(fā)出160馬力的全部功率。賽斯納再次咆哮著沖上藍(lán)天。
滑回關(guān)車
不知不覺間一個(gè)多小時(shí)的時(shí)間過去了，縱賽斯納降落脫離了跑道，當(dāng)飛機(jī)的機(jī)輪滾過聯(lián)絡(luò)道口的黃色分界線后停穩(wěn)飛機(jī)。今天的飛行就到這里吧，我相當(dāng)霸氣地把小飛機(jī)堵在聯(lián)絡(luò)道口上準(zhǔn)備關(guān)車。
設(shè)置好停留剎車。加油門到1 800轉(zhuǎn)燒電嘴5到10秒。拉回油門，拉回混合比桿。發(fā)動(dòng)機(jī)由于貧油頓時(shí)停轉(zhuǎn)。關(guān)閉航電系統(tǒng)電門，關(guān)閉皮托管加溫。關(guān)閉燈光。把點(diǎn)火鑰匙轉(zhuǎn)到關(guān)位。關(guān)閉總電源。
關(guān)鍵詞：CFD 突風(fēng)載荷 Karman譜 非定常氣動(dòng)力 Fluent
中圖分類號：V224 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-3973（2013）002-024-03
1 引言
在民用飛機(jī)設(shè)計(jì)中，它的主要飛行載荷為突風(fēng)載荷，對于其影響產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)響應(yīng)進(jìn)行計(jì)算驗(yàn)證十分的重要。頻域法是傳統(tǒng)的工程計(jì)算方法，其選用基于線性理論的升力面模型進(jìn)行非定常氣動(dòng)力的計(jì)算。此模型不考慮加速度等高階項(xiàng)對氣動(dòng)力的影響，僅僅考慮了翼面位移和加速度等低階項(xiàng)所產(chǎn)生的氣動(dòng)力，因此計(jì)算準(zhǔn)確度較差，精度較低。CFD技術(shù)運(yùn)用模型完整的氣動(dòng)外形進(jìn)行模擬，目前被廣泛的應(yīng)用在各類工程計(jì)算中，并且已經(jīng)成為產(chǎn)品研發(fā)和設(shè)計(jì)階段中重要的工具。
2 突風(fēng)載荷時(shí)域數(shù)學(xué)模型的建立
3 突風(fēng)載荷的加入
4 突風(fēng)引起的非定常氣動(dòng)力計(jì)算
可以看到飛行器收到垂直突風(fēng)作用時(shí)，其升力系數(shù)的變化十分的劇烈，這是因?yàn)榇怪蓖伙L(fēng)的作用劇烈的影響著飛行器周圍的大氣擾流，進(jìn)而對行器的升力有著巨大的影響。同時(shí)該算法有著計(jì)算速度快，計(jì)算精確度高，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此可以被應(yīng)用機(jī)的詳細(xì)設(shè)計(jì)階段。
5 總結(jié)與展望
本文章首先運(yùn)用諧波疊加法將頻域范圍內(nèi)的Karman速度功率譜密度函數(shù)轉(zhuǎn)化為時(shí)域范圍內(nèi)的突風(fēng)速度，然后采用“網(wǎng)格速度”的概念編寫Fluent的UDF程序模擬流場中突風(fēng)載荷的加入，最后將其應(yīng)用在大型客機(jī)正常飛行條件下受到垂直突風(fēng)作用產(chǎn)生的非定常氣動(dòng)力的計(jì)算中。計(jì)算結(jié)果真實(shí)準(zhǔn)確并且計(jì)算速度快，最大的優(yōu)勢在于能夠計(jì)算飛機(jī)各種復(fù)雜的飛行狀態(tài)，這大大提高了結(jié)構(gòu)突風(fēng)響應(yīng)驗(yàn)證的計(jì)算范圍。
（基金資助：長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)發(fā)展計(jì)劃資助（NO.IRT0968）；飛行器智能結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的集成研究（NO.50830201）；江蘇省普通高校研究生科研創(chuàng)新計(jì)劃資助項(xiàng)目：CXLX12_0165）
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