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民机模拟驾驶舱实训效果评测平台设计

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  摘   要:国内航空产业蓬勃发展的背景下,迫切需要不断提高实训相关技术储备和能力,开展实训过程中的实时测试方法和平台研究,提升培训效率,降低培训成本。依托国内某型号民机驾驶舱设计方案,根据飞行员操作手册形成了一套完整的基准操作流程及操纵过程中的关键评价点,同时,搭建了模拟驾驶舱,实时采集、分析驾驶舱操纵器件的响应,配合搭建的飞行仿真模型支撑模拟仿真飞行,实时辨识实训人员操纵过程中的人为差错,并实时反馈至操纵人员,达到在线实时评测实训效果的目的。
  关键词:实训平台  飞行员操作手册  评价点  效果评测  人为差错辨识
  中图分类号:V223.1                                 文献标识码:A                        文章编号:1674-098X(2019)09(c)-0014-02
  目前,国内航空产业蓬勃发展的背景下,相关从业人员的资质培训、模拟训练等需求巨大,因而保障实训质量、提高实训效率,同时不断提高相关的技术储备和能力尤为关键。但是,目前基于民机驾驶舱操作的单一实训平台具有简单且重复操纵的特点,实训过程中缺乏实时的评测体系和反馈,带来较为低下的实训效率,无法满足行业快速发展的需要。
  国内对于民用飞机驾驶舱操纵的相关数据采集、分析,以及操纵差错的形成原因均有一定的总结和分析,但是对实训过程中较为复杂的操纵模式或操纵程序尚停留在辨识研究阶段,主要应用也只是事前错误辨识和事后错误分析,并没有形成实且用可操作的实时测试方法。因而,结合国内民机制造水平的现状,积极发展实训过程中的实时测试方法和平台研究,可以丰富培训手段、提升培训效率,降低培训成本。
  模拟驾驶舱实训效果评测平台不仅具备各类软硬件接口,可以模拟各类标准操纵程序或复现故障,同时具备实训过程中的实时反馈和评测能力,提高了实训的真实性,增强了实训结果的可信性,对飞行安全有重要意义。本文结合国内某型民机驾驶舱的布置和设计方案,提出了一种实训效果评测平台搭建方法。
  1  平台架构
  平台的搭建之初,首先分析具体的需求,其主要来源于培训、资质认证、试验验证、制造现场等,包括现场的人员操作实训及考核、标准程序模拟训练、维修手册程序培训、故障处置模拟等,同时实训过程中,提供实时人为差错辨识能力及接口供生成具体评价报告。
  每一个操纵动作的基准操作模型应来源于型号的飞行员操作手册,从中提炼出驾驶员操纵飞机的完整流程图和关键操纵点。然后,根据标准操作流程图,将驾驶员在驾驶舱中的每个正确操纵过程的关键点作为一个评价点。在一套标准的操作程序中,可提炼若干个评价点,同时可根据实训情况选择重要的点进行关注,而飞机实时模拟飞机飞行状态作为相应评价点的输入判定条件。当输入条件成立,而未触发评价点时,平台记录一条人为错误,同时实时反馈给实训人员;当输入条件不成立,却触发评价点,平台同样记录为人为错误并实时反馈。
  2  基准操作模型的建立
  定量地描述全套的飞行动作是非常困难的,需要依据飞行员操作手册进行动作分解,提炼出起飞、着陆等飞行过程中重要阶段中的关键操纵动作,并将其量化为具体的评价点。同时,为了减少平台的复杂程度,可以使用飞行员问卷调查、评审等方式对评价点的重要程度进行综合甄别与排序,减少评价点数量。而在模型建立過程中,评价点的输入输出、判断条件都必须是可量化的具体指标,以利于软硬件编程与实现。
  基准操作模型的建立应该包含以下几个方面:
  (1)评价点的输入条件。详细梳理驾驶员依据飞行员操作手册进行正确操纵动作的相关飞机状态,包括飞机的六自由度姿态、速度、高度、系统内部状态等状态,在实训平台运行过程中,飞行仿真模型以及评测程序依据输入实时更新飞行状态。
  (2)依据每一个评价点的具体状态,确定被操纵的元器件,如驾驶杆盘、开关等。
  (3)定量描述驾驶员的操纵动作。平台运行过程中,实时采集元器件、飞行仿真模型、飞机系统的运行状态数据,主要关注操纵过程中每一个操纵动作的时间点、速度、平稳性等信息,并进行实时比对。
  3  信号仿真方案
  依据飞行员操作手册,为了能够完整的描述整套的飞行操作动作,平台模拟驾驶舱应仿真全部的操纵器件,包含驾驶舱内的多余度设计,为了提高逼真度,可以采用整套的驾驶舱相关组件。实训过程中,操纵人员依培训程序顺次操纵杆盘、开关等器件,飞机仿真模型依据操纵输入和机载系统的输出,仿真模拟飞行状态,并通过仪表显示和三维视景显示提供驾驶员的操纵反馈。在平台运行过程中,针对操作人员的动作进行辨识和实时反馈。
  a)机载系统仿真,主要为机载系统正常运行提供完整的仿真环境和必要的激励信号,防止机载系统运行过程中出现额外的告警信息等,主要包括飞控系统、航电系统、环控系统、发动机等;
  b)视景仿真,仿真气象条件、光线、地形高度、机场、声音特效等效果,实时更新飞机姿态,为实训人员提供逼真的飞行环境,提高实训逼真度;
  c)仪表仿真,根据飞行仿真模型提供的实时飞机姿态,模拟某型驾驶舱仪表显示系统,为实训人员提供实时反馈信息;
  d)实时反馈系统仿真,为了方便培训过程中的场景灵活切换、学员操作回放分析,平台具备多场景配置功能,同时提供数据存储、监控的多种功能。其次,提供故障模拟复现的数据接口,方便读取外部数据;
  e)实时性分析,平台搭建过程中,应尤其关注实时性指标,直接影响操纵过程中平台运行品质和人为差错识别点的实时判断和反馈。
  4  结语
  本文详细介绍了基于实训的效果评测平台的架构及主要技术点,简述了平台的工作流程及仿真方案。通过基于飞行员操作手册搭建基准操作流程,形成一系列核心评价点,同时,依托国内某型号民机驾驶舱设计方案,搭建了模拟驾驶舱,实时采集、分析驾驶舱操纵器件的响应,配合搭建的飞行仿真模型,实时辨识实训人员操纵过程中的人为差错,并实时反馈记录,达到在线实时评测实训效果的目的。同时,平台可应用于相关从业人员的资质认证、培训以及总装现场等场景,必须严格管理搭建过程的中构型控制、接口控制、软硬件版本控制等过程,必要时引入相关的行业规范、适航条款等。
  参考文献
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