飞行模拟训练设备操纵通道测试平台研究与设计

飞行模拟训练设备操纵通道测试平台研究与设计

杨义松 ,王锦文,王瑞

陕西飞机工业有限责任公司  723213

摘要：由于飞行模拟装备训练机的操作信道经常出现故障，并且出现的故障具有并发现象、产生的原因不同以及易触碰等特点，使得对其进行诊断和修复的试验变得更加困难。为了便于查找故障原因，并有效地提升维修的效率，本文对此装置的操作信道系统进行了深入的研究和分析。

关键词：飞行模拟训练设备；操纵通道；测试平台

引言

飞行模拟培训装备是一种用于飞行员培训的辅助性装备，能够在一定程度上模仿某架飞行器的视觉、听觉、触觉等感官，给驾驶员以身临其境的感觉。为了加强学员培训的安全性和效率，以及改善学员的训练品质和减少飞行安全的危险，在各个航空公司和培训院校中得到了广泛应用。

飞行模拟训练装备操控信道向驾驶员传递操纵杆等操控信息，其真实感将直接关系到模拟系统的可靠性，是QTG飞行质量客观评价的重要指标之一。目前市场上的设备制造商有很多，但其核心的操控通道技术上，都是一样的，唯一的区别就是数据传输和通信方式。接下来，将TRU公司的操纵通道作为一个例子，展开了对它的操作通道进行了研究和分析，并为该公司的操控通道设计出了一个能够对操控系统进行测试的测试平台，这对于其它厂家的测试平台建设具有非常有益的经验与借鉴的价值。

一、研究与分析

为了便于建立试验台，参考TRU制造商所给出的设计图及维修说明书，可以把试验台的操作通路分成两个部份，即飞控部份和资料处理部。

由飞行模拟培训设备的网络拓扑图可以看出，操控通道数据是由飞行控制部分产生，然后通过MCL-X控制盒处理，最后传输到HOST计算机与IOS计算机使用。为更高效的搭建试验平台，我们将在下文中对操控信道的资料进行详尽的分析和处理。

由于操纵通道只有三个不同的通道，所以除了飞控系统外，所有的操作都需要一个执行机构和一个MCL-X的控制箱，再加上飞控系统本身就是一个机械式的部件，所以在维修和修复过程中并没有出现任何问题，所以在搭建实验台的过程中，并没有将飞控系统纳入其中。

与飞控系统相比，资料处理系统要复杂得多，它包括三个工作组件：作动筒、MCL-X控制箱和计算机，并实现了从机器动作到程序数据的转化。重点对数据处理部分展开了深入的研究，并对该结构的操作原理进行了分析，并在此基础上，设计了一个与飞行模拟培训设备相分离的测试平台，这是完全符合飞行模拟培训营运人经济效益的一种方法。

执行器是测量结果的发生器，它实现了测量结果的测量结果及测量结果的测量结果。由黑线供给电压，蓝线发送位置电信号，棕色线连接到地面，由MCL-X控制器实现位置信息的变换；该压力传感器由两个部件组成，即：红、绿线加压回路，白黑线加载信号回路，来实现压力信号的变换。执行器的马达要有一个驱动电压，以完成计算机的各项命令，完成自动导航、自动QTG和校正等工作。

MCL-X控制器接收到执行管发出的电气信息后，由电路板进行加工，转化成可被计算机辨识的数字讯号，然后经由网路传送至计算机。

HOST计算机则是利用此数码讯号，将资料输入到模式中，以实现飞控的功能；IOS计算机为维修人员提供了一种可监控飞机操作参数和设定操作套件的人机界面。

二、测试平台设计

经过研究，对于操作方式下的操控通道系统，以操控通道的数据处理为关键，以HOST计算机和IOS计算机为中心，实现了对各种操控通道下的控制盒和执行缸的检测。试验平台的设计可以从软硬件两个方面来进行。

在硬体上，需要预备两部闲置计算机，包含两组电源线，显示器，键盘，鼠标；一个可以工作的控制箱；一组工作良好的驱动圆筒；其中一种开关实现了两部计算机和控制箱之间的信息交换。

在软件上，需要对HOST计算机及IOS计算机进行完整的备份并还原至空闲计算机中；将该装置中三种操作信道中的控制箱设定档备份到该计算机中；为操作标定软件制定各种版本。

通过HOST计算机和IOS计算机通过网络连接到交换机上，在将控制盒连接到交换机上，为控制盒与作动筒连接到对应的工作电源上，将作动筒的数据线连接到控制盒上，从而完成了一个完全的操纵通道测试平台。对所要检测的零件，只要更换与之相适应的零件，进行相关的检测，就可以查出零件的工作状况和失效的根源。

三、飞行模拟训练设备操纵通道测试平台的关键技术

（一）传感器和数据采集技术

传感器和数据采集技术在飞行模拟训练设备操纵通道测试平台中具有关键作用。在该平台中，选择合适的传感器用于获取操纵通道相关的数据，如操纵杆位置、力反馈、压力和加速度等。传感器的布置需要考虑信号采集的准确性和稳定性，以确保获取高质量的数据。同时，采用适当的数据采集和传输技术，如模数转换器（ADC）或数据采集卡，以确保高速、高精度和实时性的数据采集。为了保证数据的准确性和可靠性，还需要进行数据质量控制和校准。这包括定期校准传感器、对数据进行滤波和校验，以消除噪声和误差，提高数据的可信度和精度。通过合理选择和布置传感器，采用高效的数据采集和传输技术，并进行数据质量控制和校准，飞行模拟训练设备操纵通道测试平台可以获取准确、可靠的数据，为后续的分析和控制提供基础。

（二）信号处理和控制算法

信号处理和控制算法是飞行模拟训练设备操纵通道测试平台的关键技术之一。通过信号处理技术，对传感器采集的原始数据进行滤波、去噪和特征提取等处理，以获取可用于后续控制算法的有效信号。常用的信号处理技术包括数字滤波、时频分析和小波变换等。针对操纵通道的模拟和调节需求，设计合适的控制算法是实现精确控制和模拟的关键。这可能涉及PID控制、模型预测控制（MPC）和模糊逻辑控制（FLC）等不同类型的算法。在设计控制算法时，需要考虑实时性和稳定性的要求。实时性要求控制算法能够及时响应输入信号并输出控制指令，以保证系统的实时性。稳定性要求控制系统在各种工况下能够保持稳定性，避免不稳定和震荡现象的发生。通过合理应用信号处理技术和控制算法，飞行模拟训练设备操纵通道测试平台能够实现对操纵通道的准确模拟和精确控制，提供高质量的飞行模拟体验。

（三）软件开发和界面设计

软件开发和界面设计是飞行模拟训练设备操纵通道测试平台的另一关键技术。在软件开发方面，需要根据测试平台的需求，设计合理的软件架构和模块划分，实现系统的模块化、可扩展和易维护。通过良好的软件架构和模块设计，可以提高系统的灵活性和可维护性。

数据处理和可视化展示是软件开发的重要组成部分。对采集的数据进行处理和分析，提供直观的数据可视化展示，例如图表、曲线和仪表盘等方式，以帮助用户理解和分析测试结果。通过数据处理和可视化展示，用户可以直观地获取测试结果，加深对飞行模拟训练设备操纵通道性能的认识。

结语

通过研制操作信道试验台，建立起一套自己的试验台，对维修人员来说，可以节省维修时间，提升维修工作的效率；在不占用培训器材的情况下，可以开展某些基本项目的培训，改善了飞行培训的工作条件；对操作者来说，可以节省维修费用，保证培训周期，增加经济效益。

参考文献：

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