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民用飞机集成仿真平台架构

    更新时间:2018-04-11 11:52:24 

崔宇 王永鑫

摘 要 采用工程模拟器进行MOC8的适航验证时,受限于其逼真度,具有一定的局限性。民用飞机集成仿真平台采用仿真座舱、操纵负荷系统、航电集成台架、铁鸟台架的组成架构,连接真实的飞机设备,有效地解决了试验台的逼真度问题。

【关键词】工程模拟器 航电集成台架 铁鸟 集成仿真平台 民用飞机

系统集成过程是民机双V研制流程中的重要组成部分。具有很高真实度的民用飞机集成仿真台架在整个系统集成的过程中扮演着重要角色,不仅可以验证需求,排除系统中存在的故障,进行适航验证,减少试飛架次,还可以模拟各种可能出现的故障或危险飞行场景,承担MOC8的验证试验。

国外民用飞机制造商的集成验证方法各不相同,波音787采用了模块化的集成方式,综合了航电系统、飞控系统、液压系统等关键机载系统;而空客A350和庞巴迪C系列均采用了“Aircraft Zero”概念,将集成仿真台(真实驾驶舱+飞机电子)和铁鸟连接到一起。

1 工程模拟器

工程模拟器由硬件和软件两部分组成,其中硬件部分主要包括仿真座舱、操纵负荷系统、驾驶舱操纵器件、视景投影系统和主控制台;软件部分主要包括飞行仿真系统、飞控仿真系统、航电仿真系统、发动机仿真系统、燃油仿真系统、液压仿真系统和人机界面。为了增强工程模拟器的真实性,驾驶舱中的组件全部采用真实设备。根据研发阶段的推进,逐步采用飞行数据代替工程模拟器中的风洞试验数据。

由于工程模拟器除驾驶舱组件外,全部采用仿真系统,而仿真系统与真实系统之间存在一定的差异。当采用工程模拟器进行MOC8的适航验证时,需要对仿真特征进行评估,并评估相应的逼真度。因此,工程模拟器在进行适航验证时具有一定的限制。

2 集成仿真平台

2.1 集成仿真平台需求分析

为了采用MOC8的符合性验证方法验证更多的科目,可以使用一种新的集成仿真平台。该平台应能满足以下需求:

采用真实的驾驶舱组件;

连接真实的航电系统;

连接真实的飞行控制系统;

连接真实的电气、动力、环控等系统设备;

提供飞行仿真场景;

能够模拟航线飞行;

能够模拟飞机的真实动作;

飞行数据可以使用风洞数据,也可以使用试飞数据。

2.2 集成仿真平台架构

该集成仿真平台由仿真座舱、操纵负荷系统、航电集成台架、铁鸟台架组成。

仿真座舱采用与飞机驾驶舱相同的内部构造,采用真实的驾驶舱组件、真实的显示和控制设备、真实的内部照明设备,通过视景投影系统模拟试验的飞行场景,包括各种气象条件下的不同飞行状态。

操纵负荷系统能够实时、逼真地体现飞机在不同的飞行条件和飞行模式下的飞机静态和动态特性。同时该系统使用六自由度运动平台实现飞机的运动仿真。

航电集成台架主要实现航电系统的集成试验,同时还将集成其它各系统设备。航电集成台架以IMA为核心,集成了所有真实航电系统设备。同时,为实现各系统设备的正常工作和模拟不同的系统状态,还需要提供系统设备的激励器,由航电集成台架统一模拟控制。

铁鸟台架采用飞机真实的飞行控制系统、飞机控制面、液压系统和起落架系统。主要是为了验证飞控、液压及起落架各分系统是否满足设计功能、性能要求;验证飞控、液压及起落架系统之间的交联接口,验证与航电、电气等系统之间交联接口、实现的功能等是否与设计状态和要求相符合。

2.3 集成仿真平台分析

该集成仿真平台集成了真实的飞机驾驶舱组件、显示控制设备和内部照明设备,能够代表驾驶舱的真实环境,可以用来进行人机工效的试验评估。该集成平台还集成有真实的航电、机电、飞控、液压、起落架等系统,可以代表真实的飞机集成系统。同时该集成平台通过使用飞机的试飞特性数据,可以模拟在各种飞行条件下的飞机状态。与空客和庞巴迪的“Aircraft Zero”相比,此集成仿真平台具有六自由度运动平台,能够模拟飞行时的飞机运动,更有利于评估某种状态下的安全性影响。而与工程模拟器相比,该集成仿真平台采用了真实的航电、飞控等系统设备,因此具有更高的逼真度,也更容易获得适航部门的认可。

另一方面,当前飞机研制过程中,通常都会规划有独立的工程模拟器、航电集成台架和铁鸟台架。此集成仿真平台集成了这三个试验台架的功能,同时做了相应的简化。不仅可以节省费用,也可以提高试验台架的真实度,从而实现采用更多的MOC8模拟验证试验,减少试飞试验,缩短飞机的研制周期。

3 结论

该集成仿真平台集成了工程模拟器、航电集成台架和铁鸟台架的功能,连接真实的飞机设备,比一般的工程模拟器具有更高的逼真度,能够实现MOC8的模拟验证试验,兼具“Aircraft Zero”的优点,同时还具有运动仿真功能,能够更好评估某种飞行状态或失效状态下的安全性影响。

参考文献

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作者单位

1.航空工业西安飞机工业集团有限责任公司 陕西省西安市 710089

2.中航西飞民用飞机有限责任公司 陕西省西安市 710089

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