摘要：目前，大多数飞行模拟器已经装备平视显示系统，而且越来越多的民用飞行模拟器也装备了平视显示系统。2012年，中国民用航空总局规定中国航空公司使用的飞机必须安装平显系统，进一步扩大了平显在民用飞机中的使用范围。在平视显示器发展的同时，模型器上的平视显示系统也随之飞速发展。
关键词：飞行模拟器；平显系统
1.2.1 飞行模拟器概述
飞行模拟器分为工程研究型和训练型两类。工程研究型用于新型飞行器的研究和试验；训练型用于训练飞行员的驾驶技术和设备操作。飞行模拟器主要由模拟座舱、主仿真计算机、视景、操纵负荷、仪表、音响、运动和教员台等子系统组成。教员台、视景、音响、运动及操纵负荷系统的计算机通过计算机网络与主仿真计算机相连，组成分布式的实时计算机系统，主仿真计算机通过接口系统与模拟座舱相连。教员将指令信号发送给主仿真计算机，同时监视飞行状态参数。驾驶员操纵驾驶机构和操作模拟座舱内的开关，为主仿真计算机提供舵偏角和操控信号，主仿真计算机根据接收的上述信号实时解算仿真模型，并将飞机状态参数传给各子系统以实现飞行模拟，操纵负荷系统提供操纵力感，视景系统模拟外部景象[1]，音响系统提供声音，运动系统提供动感，仪表系统显示飞行状态。各个子系统为飞行员提供感觉和飞行状态，构成了完整的人在回路的系统。
1.2.2 飞行模拟器国内外发展和研究现状
飞行模拟器是计算机仿真技术成功的应用，计算机技术的进步促进了飞行模拟器的发展。国外飞行模拟器的发展历程可分为三大阶段。
第一阶段：机电模拟阶段，该阶段模拟水平低，称为飞行练习器。第一台真正意义的飞行训练设备 Antoinette飞行训练器诞生于1910年，由两个安装在架子上的半桶组成，模拟飞机在飞行中的俯仰和横滚。该阶段具有代表性的为早期的林克机，美国人爱德华•林克于1929年设计出第一台机械飞行练习器，主要训练飞行员的协调驾驶。后来发展为具有机械电气设备且带有教员台的练习器，主要注重仪表飞行训练，训练出大量飞行员[2]。
第二阶段：电子模拟阶段，由于利用电子模拟计算机能解算并复现飞机的气动、发动机和机械系统的特性，因此该阶段的模拟器，不仅能模拟座舱内仪表等设备，而且能够模拟座舱外部的视景，甚至模拟器座舱还装有2～3个自由度的运动基座。该阶段具有代表性的是1949年林克公司研制的用于C-11喷气飞机的飞行模拟器。
第三阶段：数字模拟阶段20世纪50年代，开始利用数字计算机建立飞机模型，不仅提高了座舱内设备的模拟精度，而且增加了计算机成像视景系统。该阶段模拟器一般具有六自由度的座舱运动系统，多通道的操纵负荷系统以及逼真的音响系统等。该阶段具有代表性的是加拿大CAE公司研制 BOEING-757飞行模拟器。
我国飞行模拟器的研制起步晚，20 世纪60年代开始使用射击练习器和仪表飞行练习器，并建立了飞机控制系统、航空发动机模拟试验台。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆1974年民航总局引进英国雷迪丰公司的飞行模拟器，能模拟Boeing707的起落等功能，是我国拥有的第一台民用现代化飞行模拟器。我国于1975年自主研制飞行模拟器。1983年，为歼6飞机研制了模拟器。1993年，为运7-100飞机研制了模拟器，性能比国际水平落后10年。1999年，北京蓝天模拟技术发展中心研制成功了歼8全任务飞行模拟器，具有头尾跟踪视景显示和数字液压式操纵负荷等先进技术。2003年，该机构研制了“新舟”60飞行模拟器，它是我国自行研制的首台获得民航总局C级认证的全动模拟器。
国内也有很多院校和科研机构从事飞行模拟器的研制工作，对飞行模拟器的关键技术理论研究成就较为突出的主要有北京航空航天大学、哈尔滨工业大学、西北工业大学、中国民航大学和空军哈尔滨仿真技术研究所等。他们对飞行模拟器各个子系统都进行了深入的研究。
1.3 飞行模拟器平视显示技术的发展概况
随着航空电子技术和工艺的飞速发展，飞机座舱显示系统由传统的机械仪表向电子仪表显示器转换，显示器数量逐渐减少，主显示器尺寸不断加大，分辨率要求逐渐提高，日益朝着大屏幕化、综合化、信息化和智能化的方向发展[3]，飞行模拟器也随之发展。
早在20世纪60年代，第一代基于阴极射线管的平显系统开始应用于军用飞机，并在美国研制的 A-5 舰载机中得到成功应用，为以后平显的广泛使用奠定了基础。20世纪70年代，为了进一步减少机载座舱显示系统中仪表的数量，提高资源利用率，将平显与多功能显示器联合使用，形成综合显示系统。20世纪80年代，研制出衍射平显装置，扩大了视场范围，有利于武器瞄准和夜间飞行，并在波音727和JAS-39“鹰狮”战斗机上进行试用。80年代中期，随着空战日趋激烈，平显的视场范围已经不能满足作战需求，此时平板显示器和头盔显示器得到快速发展，头盔显示器的视野可以随着飞行员的头部移动而改变，几乎可以全方位的观看信息。20世纪90年代，美国专家提出了超级全景座舱的概念，用于面向未来战斗机中的显控需求。该系统综合利用大屏幕、头盔显示器、语音控制以及触敏控制技术，充分发挥飞行员的视觉、听觉和触觉功能，减轻飞行员的工作负担，提高作战能力。 新一代的平显在显示基本字符、图形的同时，需要增加外部视频信息的显示，比如将通过红外摄像机或者雷达等技术获取的飞机外部影像和字符、图形同时叠加显示在光学装置上，用于提高飞行员的势态感知能力。
目前，大多数飞行模拟器已经装备平视显示系统，而且越来越多的民用飞行模拟器也装备了平视显示系统。在平视显示器发展的同时，飞行模型器上的平视显示系统也随之发展。
参考文献
[1] 张燕燕, 黄其涛，韩俊伟,等.飞行模拟器视景系统的设计与实现[J]. 系统仿真学报, 2009, 21(12): 3662-3667.
[2] W J Bezdek, D J Mays, R R Powell. The History and Future of Military Flight Simulators[C]. Collection of Technical Papers-AIAA Modeling and Simulation Technologies Conference, 2004: 563-583.
[3] 邢新强, 李国超, 肖锋. 机载座舱显示发展趋势分析[J]. 飞机设计, 2010, 30(2):34-36.
论文作者:闫思齐1，赵善禄2
论文发表刊物:《科技新时代》2018年10期
论文发表时间:2018/12/6
标签：模拟器论文; 座舱论文; 系统论文; 飞机论文; 飞行员论文; 显示器论文; 阶段论文; 《科技新时代》2018年10期论文;