飞行环境仿真系统技术方案

本发明专利技术提出了一种飞行环境仿真系统，其包括：核心解算模块，用于解算仿真数据；信号采集模块，用于将外部设备的数据信号提供给核心解算模块，其中，信号采集模块包括航电系统试验台信号采集装置；输入输出模块，用于向核心解算模块输入指令或输出核心解算模块解算出的仿真数据。此外，信号采集模块还可包括发动机控制试验台信号采集装置和／或铁鸟试验台信号采集装置。通过本发明专利技术，可根据试验要求有选择性地将系统与飞行器的真实设备或高精确的模拟设备相联，从而利用真实的或非常接近于真实的数据信号来仿真特定的飞行环境，有效地提高了飞行环境仿真系统的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及计算机仿真领域，尤其涉及一种改进的飞行环境仿真系统。
技术介绍
在飞行器的研发过程中，常常需要对飞行器的各个系统进行性能测试，以检验其 是否能够满足设计需要，并且是否具有可靠性和稳定性。出于安全性的考虑，这些测试必须 在飞行器试飞之前在地面上完成，而不能在飞行器组装完成后在空中进行。于是，在这些测 试过程中，就需要使用飞行环境仿真系统来对飞行器的飞行环境进行模拟仿真，向待测试 的系统提供各种仿真数据，从而即使在试验室中，也能对飞行器各种设备在各种环境下的 工作性能做出测试。传统的飞行仿真系统采用纯软件的仿真模式，即所有的仿真数据均来自于计算机 的模拟。具体而言，在飞行仿真系统中包括各种飞行环境的子模型，例如飞行器运动模型、 发电机模型、自动飞行导航模型等，并且通过这些模型来模拟通用飞行器的飞行环境，从而 完成测试。近年来，也出现了一些针对传统飞行仿真系统的改进，例如在飞控系统处，接入了 真实的飞行员操作装置以取代传统的键盘、鼠标和触摸屏。通过接入真实的操作界面，使得 测试的效果得到一定改善。但是，上述飞行仿真系统的缺点仍然是十分明显的。由于采用内置的通用飞行器 的各种飞行环境子模型作为仿真数据的来源，使得这些模拟得到的数据与所针对的特定飞 行器的真实数据存在较大的差距，从而仿真效果大打折扣，也给各种系统测试的有效性和 可靠性埋下了安全隐患。在后来的试飞或实际使用中，飞行器所产生的真实数据可能远远 超出了经过测试的安全范围，由此造成设备失灵。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服上述传统飞行仿真系统的缺点，从而显著提高仿真的精 确度。为了实现这一目的，本专利技术提出了在传统的飞行仿真系统的基础上，可根据试验要 求，有选择性地将飞行环境仿真系统与飞行器的真实设备或高精确的模拟设备相联，并替 代飞行环境仿真系统中内置的通用飞行器仿真模型。从而利用真实设备或高精确的模拟设 备产生的真实的或非常接近于真实的数据信号来仿真特定的飞行环境，使得仿真得到的飞 行环境几乎和实际使用中的环境完全一致，有效地提高了飞行环境仿真系统的精确度。为了实现上述目的，本专利技术提供一种飞行环境仿真系统，其包括核心解算模块， 用于解算仿真数据；信号采集模块，其与核心解算模块电连接，用于采集真实的或仿真的外 部设备的数据信号，并将数据信号提供给核心解算模块，其中，信号采集模块包括航电系统 试验台信号采集装置，用于将航电系统试验台的数据参数提供给核心解算模块；输入输出 模块，其与核心解算模块电连接，用于向核心解算模块输入控制指令，并且用于输出核心解 算模块解算出的仿真数据。此外，信号采集模块还包括发动机控制试验台信号采集装置和/或铁鸟试验台信号采集装置，分别用于将发动机控制试验台和铁鸟试验台生成的数据提供 给核心解算模块。通过系统中的信号采集装置，可以实现飞行环境仿真系统与外部仿真设备的连 接，从而有效改善了仿真的效果。进一步地，飞行环境仿真系统还可以包括模式选择模块，其与核心解算模块、信号 采集模块和输入输出模块分别相连，从而可以在多个模式中进行切换，方便地将核心解算 模块中的子模块，例如互相并列的飞行器气动导系数模块、运动方程模块和发动机推力模 块等替换为真实的或仿真的外部设备。其中的一种模式是，航电系统试验台信号采集装置与外部的航电系统试验台电连 接，并通过航电系统试验台向飞行环境仿真系统传送飞行操作指令。另一种模式是，航电系统试验台信号采集装置和发动机控制试验台信号采集装置 分别与外部的航电系统试验台和发动机控制试验台电连接，外部的发动机控制试验台代替 内置的发动机推力模块计算仿真数据，并通过航电系统试验台向飞行环境仿真系统和发动 机控制试验台传送操纵指令。再一种模式是，航电系统试验台信号采集装置、发动机控制试验台信号采集装置 和铁鸟试验台信号采集装置分别与外部的航电系统试验台、发动机控制试验台和铁鸟试验 台电连接，外部的发动机控制试验台和铁鸟试验台代替内置的发动机推力模块以及飞行器 气动导系数模块和运动方程模块计算仿真数据，并通过航电系统试验台向飞行环境仿真系 统、发动机控制试验台和铁鸟试验台传送操纵指令。进一步地，飞行环境仿真系统还可以包括与核心解算模块和输入输出模块导航环 境数据解算模块，用于模仿在任何特定经纬度位置的导航台站信息。再进一步地，飞行环境仿真系统还可以包括数据传输网络，其中数据传输网络包 括数据缓存区和连接上述各模块的数据线网，用于传输仿真数据。根据本专利技术的另一个方面，提出一种飞行环境仿真系统，其包括核心解算模块， 用于解算仿真数据；信号采集模块，其与核心解算模块电连接，用于采集真实的或仿真的外 部设备的数据信号，并将数据信号提供给核心解算模块，其中，所述信号采集模块包括航电 系统试验台信号采集装置，用于将航电系统试验台的数据参数提供给核心解算模块；输入 输出模块，其与核心解算模块电连接，用于向核心解算模块输入控制指令，并且用于输出核 心解算模块解算出的仿真数据。此外，信号采集模块还包括发动机控制试验台信号采集装 置和/或铁鸟试验台信号采集装置；航电系统试验台信号采集装置、发动机控制试验台信 号采集装置和铁鸟试验台信号采集装置分别与外部的航电系统试验台、发动机控制试验台 和铁鸟试验台电连接；并通过航电系统试验台向飞行环境仿真系统、发动机控制试验台和 铁鸟试验台传送飞行操作指令。附图说明下面将会参照附图对本专利技术进行详细的描述，其中图1是本专利技术优选实施方式的飞行环境仿真系统的内部结构示意图，其中显示了 在系统内部的数据传递过程；图2是本专利技术优选实施方式的飞行环境仿真系统与其它相关仿真设备连接关系的示意图；图3是优选实施方式的飞行环境仿真系统在第一模式下的工作示意图；图4是优选实施方式的飞行环境仿真系统在第二模式下的工作示意图；图5是优选实施方式的飞行环境仿真系统在第三模式下的工作示意图；图6是优选实施方式的飞行环境仿真系统在第四模式下的工作示意图。具体实施例方式下面将参照附图，通过举例的方式对本专利技术优选实施方式中的飞行环境仿真系统 进行详细描述，从而使本领域技术人员能够更加清楚地了解本专利技术的优势。首先参照图1，其显示了优选实施方式中的飞行环境仿真系统的主要构成，包括核 心解算模块、信号采集模块、输入输出模块、导航环境数据解算模块、数据传输网络和模式 选择模块(图中未显示)。其中核心解算模块是飞行环境仿真系统的核心部分，负责所有仿真数据的运算。 具体来说，其是以六自由度的气动力方程为核心，辅助以必要的软硬件支持系统，完成飞行 器的起飞、着陆、巡航和自由飞行等多方面的仿真。在本实施方式中，核心解算模块是以专业的飞行仿真软件FLSIM为平台开发来完 成，其中FLSIM是加拿大PRESAGIS公司开发的用于实现高精度飞行仿真的商用软件，其在 核心解算模块中内置有以下主要功能模块a)飞行器气动导系数模块，其可通过建立数学模型的方式完成飞行器空气动力特 性的仿真，即通过CFD (计算流体力学)计算仿真或通过风洞试验来确定飞行器的气动力系 数和气动力矩系数等。b)运动方程模块，其可完成飞行器六自由度刚体运动方程的解算，即在假定飞行 器为刚体的情况下，通过计算获得飞行器在空间三个轴线方向上的直线速度，加速度和位 移以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种飞行环境仿真系统，其包括：核心解算模块，用于解算仿真数据；信号采集模块，其与所述核心解算模块电连接，用于采集真实的或仿真的外部设备的数据信号，并将所述数据信号提供给核心解算模块，其中，所述信号采集模块包括航电系统试验台信号采集装置，用于将航电系统试验台的数据参数提供给核心解算模块，输入输出模块，其与所述核心解算模块电连接，用于向核心解算模块输入控制指令，并且用于输出核心解算模块解算出的仿真数据，其特征在于，所述信号采集模块还包括发动机控制试验台信号采集装置和／或铁鸟试验台信号采集装置，分别用于将发动机控制试验台和铁鸟试验台生成的数据提供给核心解算模块。

【技术特征摘要】
一种飞行环境仿真系统，其包括核心解算模块，用于解算仿真数据；信号采集模块，其与所述核心解算模块电连接，用于采集真实的或仿真的外部设备的数据信号，并将所述数据信号提供给核心解算模块，其中，所述信号采集模块包括航电系统试验台信号采集装置，用于将航电系统试验台的数据参数提供给核心解算模块，输入输出模块，其与所述核心解算模块电连接，用于向核心解算模块输入控制指令，并且用于输出核心解算模块解算出的仿真数据，其特征在于，所述信号采集模块还包括发动机控制试验台信号采集装置和/或铁鸟试验台信号采集装置，分别用于将发动机控制试验台和铁鸟试验台生成的数据提供给核心解算模块。2.如权利要求1所述的飞行环境仿真系统，其特征在于，所述飞行环境仿真系统还包 括模式选择模块，其与所述核心解算模块、信号采集模块和输入输出模块分别相连，从而可 以在多个模式中进行切换，方便地将核心解算模块中的子模块替换为真实的或仿真的外部 设备。3.如权利要求2所述的飞行环境仿真系统，其特征在于，所述核心解算模块的子模块 包括互相并列的飞行器气动导系数模块、运动方程模块和发动机推力模块。4.如权利要求3所述的飞行环境仿真系统，其特征在于，在一种模式下，航电系统试验 台信号采集装置与外部的航电系统试验台电连接，并通过航电系统试验台向飞行环境仿真 系统传送飞行操作指令。5.如权利要求3所述的飞行环境仿真系统，其特征在于，在一种模式下，航电系统试 验台信号采集装置和发动机控制试验台信号采集装置分别与外部的航电系统试验台和发 动机控制试验台电连接，外部的发动机控制试验台代替内置的发动机推力模块计算仿真数 据，并通过航电系统试验台向飞行环境仿真系统和发动机控制试验台传送操纵指令。6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许光磊，刘永超，钱首尚，王健，王昕，李视阳，郭晓燕，李震华，汪亚杰，
申请(专利权)人：中国商用飞机有限责任公司，中国商用飞机有限责任公司上海飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]