菲斯特航空模擬視景顯示系統(tǒng)解決方案

飛行模擬器簡介：

    飛行模擬器是一種可以在地面模仿飛機(jī)的飛行狀態(tài)、飛行條件和環(huán)境的特殊裝置，它由計算機(jī)、模擬駕駛艙、運(yùn)動系統(tǒng)、操縱負(fù)載系統(tǒng)和視景系統(tǒng)等組成，是現(xiàn)代航空科研、教學(xué)、試驗等不能缺少的技術(shù)設(shè)備。

    1930年，美國人埃德溫·林克發(fā)明了第一個飛行模擬器，并且以自己命名為“林克練習(xí)器”。盡管它存在著技術(shù)上的缺陷，但它已經(jīng)體現(xiàn)了不使用真實(shí)飛機(jī)就能安全、經(jīng)濟(jì)地反復(fù)進(jìn)行緊急狀態(tài)動作訓(xùn)練的優(yōu)點(diǎn)。

    隨著高新技術(shù)在軍事領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，現(xiàn)代化武器裝備技術(shù)先進(jìn)、價格昂貴的特點(diǎn)越來越突出。一架先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)造價昂貴，如果全部實(shí)裝訓(xùn)練，不僅耗資巨大，同時也大大縮短了戰(zhàn)機(jī)的壽命。為了解決這一難題，許多發(fā)達(dá)國家采取花巨資研制模擬器的對策，并規(guī)定，凡裝備新戰(zhàn)機(jī)，必須裝備相應(yīng)的模擬器。

    現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)和光、機(jī)、電技術(shù)的發(fā)展，基于離心機(jī)的飛行模擬器均集加速度模擬，視景、艙內(nèi)環(huán)境控制及閉環(huán)控制于一身，使地面模擬效果達(dá)到了以假亂真的程度，特別是視覺、聽覺和運(yùn)動感覺等方面都已趨向逼真。

    現(xiàn)代飛行模擬器都有一個與真飛機(jī)駕駛艙相似駕駛艙，艙內(nèi)設(shè)有儀表、指示燈、開關(guān)按鈕和操縱手柄。駕駛員根據(jù)儀表指示和外景顯示操縱飛機(jī)。駕駛艙安裝在運(yùn)動基座上，在“飛行”過程中運(yùn)動基座給座艙內(nèi)的駕駛員以俯仰、滾轉(zhuǎn)和偏航3個角運(yùn)動的感覺。駕駛員在操縱飛機(jī)的駕駛桿、油門桿和方向舵等操縱機(jī)構(gòu)時，操縱負(fù)載系統(tǒng)給駕駛員以操縱負(fù)載力的感覺。

    現(xiàn)代飛行模擬器的視景系統(tǒng)，是由計算機(jī)仿真成像系統(tǒng)來完成。它是將經(jīng)過遙感測繪得到的實(shí)際的地形地物的地理信息數(shù)據(jù)輸入計算機(jī)，經(jīng)過處理后生成包括地面和空中的活動目標(biāo)的圖像，使得飛行員有身臨其境的感覺。

    同時，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)可以將一臺或多臺飛行模擬器連入到多武器平臺攻防對抗系統(tǒng)中，飛行模擬器的駕駛員可以和由計算機(jī)生成的航空兵進(jìn)行編隊和聯(lián)合作戰(zhàn)，也可以和其它武器平臺的計算機(jī)行生成的兵力進(jìn)行對抗。分布交互式的模擬器可以用來訓(xùn)練飛行員的協(xié)同作戰(zhàn)能力和考核武器平臺的作戰(zhàn)性能。

飛行模擬器用途分類：

①.用于工程設(shè)計和研究。即用它協(xié)調(diào)、修正和優(yōu)化飛行操縱、儀表顯示、動力裝置和武器系統(tǒng)的不同參數(shù)，以求得最佳分配的效果。它還可以對已有的系統(tǒng)進(jìn)行分析和評價。

②.用于訓(xùn)練。用來訓(xùn)練飛行員，可以不受外界環(huán)境的影響，節(jié)省真實(shí)飛行時數(shù)，而使飛行人員熟悉新機(jī)種的駕駛技術(shù)，同時具有極高的安全性。

因此，飛行模擬器已與計算機(jī)、風(fēng)洞和飛行試驗并列，被認(rèn)為是目前世界航空科研的四大重要手段。

飛行模擬器訓(xùn)練飛行員的優(yōu)點(diǎn)：

①.安全：剛參加訓(xùn)練的飛行員只有理論知識，如果直接駕駛戰(zhàn)斗機(jī)，危險很大。而且有的飛行機(jī)艙只有一個座，往往沒有教練來指揮，危險更大。利用飛行模擬器訓(xùn)練以后，飛行員在駕駛真飛機(jī)之前已經(jīng)經(jīng)過反復(fù)訓(xùn)練以后對飛機(jī)的操作形成了條件反射，出現(xiàn)惡性事故的機(jī)率就極少了。

②.經(jīng)濟(jì)：使用真飛機(jī)訓(xùn)練，不但耗油，而且飛機(jī)的發(fā)動機(jī)有壽命限制，訓(xùn)練成本很大。利用飛行模擬器只耗費(fèi)一些電，而且可以輪班使用，效率非常高。同時，在飛行訓(xùn)練當(dāng)中，降落的難度是最大的。如果使用真飛機(jī)來訓(xùn)練，必須讓飛機(jī)先不斷起飛后才能反復(fù)做降落訓(xùn)練。而用飛行模擬器，只需要設(shè)定降落的程序就可以了。也不需要機(jī)場、跑道等相關(guān)設(shè)施。

③.功能齊全：有些訓(xùn)練在真飛機(jī)上是做不到的，比如“空中特情”訓(xùn)練。除非是空中試飛，一般在實(shí)裝訓(xùn)練中很難有意設(shè)置特情進(jìn)行訓(xùn)練，利用飛行模擬器就可以有針對性地進(jìn)行空中特情模擬訓(xùn)練，包括假設(shè)發(fā)動機(jī)故障、供電系統(tǒng)故障、操作系統(tǒng)故障、各種告警等等的空中特情來模擬訓(xùn)練。而且在飛行模擬器上實(shí)施教員帶飛的優(yōu)點(diǎn)更是明顯。實(shí)裝帶飛，飛得是前后艙，教員首先得拿出大部分精力保持飛機(jī)狀態(tài)，等騰出精力后才能帶飛。在飛行模擬器上訓(xùn)練，教員完全可以在飛行員背后直接進(jìn)行幫飛，效果明顯提高了許多。在美國，飛行員訓(xùn)練有80%是故障訓(xùn)練。

④.環(huán)保：用真飛機(jī)訓(xùn)練，不但耗油，還污染環(huán)境。飛行模擬器用的是電，是無污染的。

飛行模擬器的視景系統(tǒng)：

    在飛行模擬器中，視景系統(tǒng)為駕駛員提供實(shí)際飛行任務(wù)中的景物環(huán)境。在訓(xùn)練過程中，視覺為駕駛員提供70%以上的有用信息。視景系統(tǒng)內(nèi)容的豐富狀況、逼真度、清晰度和視場角的大小都會影響到飛行模擬器的質(zhì)量和飛行訓(xùn)練效果。因此，飛行模擬器對視景系統(tǒng)性能要求非常高，不但要求其畫面逼真、視場角大、延時不大于150ms，而且要求能夠產(chǎn)生座艙外的景象，包括機(jī)場跑道、燈光、建筑物、田野、河流、道路、地形地貌等。在此之上，還應(yīng)能模擬氣象條件如能見度、霧、雨、雪等，以及白天、黃昏、夜間的景色和活動目標(biāo)�？傊�，飛行模擬器的視景系統(tǒng)應(yīng)給飛行員身臨其境的感覺。

    目前最常見的是安裝在圓頂屋內(nèi)的飛行模擬器就使用了基于投影的顯示技術(shù)。這種飛行模擬器中由懸掛在機(jī)場比例模型上的攝影機(jī)提供圖像，由模擬駕駛員艙內(nèi)學(xué)員的動作控制運(yùn)動。這類系統(tǒng)有寬闊的視野，能夠利用人類的位置意識和空間意識。球面上的景像自然、有寬闊的角度。眼睛自然地聚焦在球幕的中心，而視角會保持寬闊的角度。所采用的大型平面或曲面屏幕可以是前投的，也可以是背投的。投影系統(tǒng)使用在直線屏幕上成像的前投或背投高分辨率三維圖像顯示器。一般配置兩三個以上投影機(jī)，水平或俯視排列，產(chǎn)生連續(xù)的、寬闊的、無縫的高分辨率圖像。使駕駛者產(chǎn)生完全身臨其境的感受。使用這種飛行模擬器可節(jié)省50%的訓(xùn)練經(jīng)費(fèi)。

菲斯特研發(fā)的飛行模擬器簡介：

    飛行模擬器包括計算機(jī)、模擬駕駛艙、運(yùn)動系統(tǒng)、操縱負(fù)載系統(tǒng)和視景顯示系統(tǒng)等這些子系統(tǒng)組成，菲斯特目前主要是針對飛行模擬器中的視景顯示系統(tǒng)而進(jìn)行研制開發(fā)。

    從世界飛行模擬器視景顯示系統(tǒng)近年的發(fā)展趨勢來看，由Link公司開發(fā)的SimuSphere系統(tǒng)走在了整個行業(yè)的最前列，這一顯示系統(tǒng)采用了正十二面體結(jié)構(gòu)，其現(xiàn)代化的設(shè)計涵蓋了從制造技術(shù)到圖像發(fā)生器技術(shù)的所有技術(shù)領(lǐng)域的最新進(jìn)展。而菲斯特也正是以十二面體正五邊形仿球體的單座戰(zhàn)斗機(jī)飛行座艙視景顯示系統(tǒng)為研發(fā)方向，目標(biāo)是研制開發(fā)出世界一流水平的飛行模擬器視景顯示系統(tǒng)，為中國航空事業(yè)。

    由于在單座戰(zhàn)斗機(jī)飛行模擬器眾多的子系統(tǒng)中，最重要的兩個子系統(tǒng)是視景系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)。而如圖所示的由九個正五邊形背投顯示單元拼接而成的仿球面全視景系統(tǒng)則是比較先進(jìn)的飛行模擬器視景顯示系統(tǒng)。

仿球面全視景系統(tǒng)圖

三槍投影機(jī)、駕駛員座艙、反射鏡、投影機(jī)

產(chǎn)品描述：
菲斯特航空模擬視景顯示系統(tǒng)主要由4個單元部分組成：
①.顯示系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)部分：
A、支撐結(jié)構(gòu)
B、屏幕單元結(jié)構(gòu)
C、屏幕微調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
D、安裝投影機(jī)的六自由度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)
E、安全門
②.投影屏幕：
A、屏幕材料物理指標(biāo)
熱變形溫度：≥ 78℃
熱膨脹系數(shù)：7.0E10-5 m/℃
材料吸濕性：≤0.2％    
布氏硬度：≥18kg／mm2
屏幕厚度：5±0.1 mm
光學(xué)散射層厚度：≤0.15±0.01mm
光學(xué)散射材料：石英或者二氧化鈦
散射材料粒徑：≤ 0.03mm
B.屏幕材料光學(xué)指標(biāo)
解析力：6~7線對／mm
半增益散射角：≥34°
對比度：150：1
光透過不均勻性：≤  5％
增益：2～3
透過率：≥50％
下面為對應(yīng)的參考指標(biāo)：
表面絕對反射率：≤1%
霧度：≤ 5～10%
屏幕成品外觀：
屏幕顏色：深暗色
屏幕表面特性：
表面鉛筆硬度：≥ 5H
旋轉(zhuǎn)鋼絲絨165kpa抗磨損：≤1％
表面電阻：≤ 1010Ω