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国外动态飞行模拟器的发展历程

2021-04-26 10:26:35

动态飞行模拟器以载人离心机为运动平台,早期载人离心机仅仅用于对飞行员进行持续性高过载耐力训练及相关加速度生理学研究,并不进行飞行模拟训练。20世纪90年代后,随着三代战机的大量服役,飞行模拟训练才慢慢与载人离心机相结合,形成今日载人离心机与飞行模拟器融为一体的动态飞行模拟器。

1、载人离心机

第一次世界大战期间,军事航空业得到了迅猛发展,欧洲上空几乎每天都在上演激烈的空战。然后,与空战中的伤亡相比,因飞行事故造成的伤亡约是其3倍,有些事故是由于飞行员在俯冲拉起过程中加速度引起的意识丧失造成的,G_LOC开始引起人们的高度关注。1918年起,人类才开始真正意义上把载人离心机作为航空医学的研究工具。二次世界大战极大地促进了航空医学的发展,许多航空大国建造了载人离心机用于航空医学、加速度生理学研究。1931年,法国人Flamme建造了一台臂长8 m的载人离心机进行人体试验,开创了加速度生理学研究的先河,自此载人离心机与飞行开始紧密结合起来。载人离心机伴随着航空事业的发展得到了长足发展,并于20世纪60,70年代达到了快速发展时期。

20世纪60,70年代,经历了长达7年的越南战争,战斗机也从第一代发展到了第二代,为了适应加速度生理学研究的需要,载人离心机的性能也得到了明显改进。主要表现在由单自由度向多自由度发展(以二自由度为主),有些载人离心机还使用了万向接头和视景显示系统。我国空军航空医学研究所也于1967年建造一台载人离心机,其臂长5 m,最大模拟过载达到15g,最大过载增长率为3 g/s。

20世纪80,90年代,尤其在经历了海湾战争后,大批先进的第三代战机装备西方国家空军。为了适应三代战机飞行员高过载训练的需求,新建的载人离心机增长率达到6 g/s,有些还可以进行空战飞行模拟训练,均安装有万向接头和主动模拟吊舱,由载人离心机发展为融合载人离心机和飞行模拟器的动态飞行模拟器。

2、动态飞行模拟器

动态飞行模拟器以载人离心机为运动平台,结合了载人离心机和飞行模拟器的优势,可用于进行空战动作飞行模拟训练。动态飞行模拟器的发展始于20世纪80年代中期,随着大批三代战机的入役,开始在载人离心机上进行空战动作飞行模拟训练,有些过去的载人离心机也升级改造为动态飞行模拟器,用于满足三代战机飞行员高过载训练的需求。

国外动态飞行模拟器建设应用均由本国的航空医学研究所或联合训练中心使用管理,用于飞行员过载体验、航空医学研究以及生理训练。如美国国家航空训练研究中心(NASTAR)、美国Holloman 空军基地生理训练中心(PTC)、韩国空军与美国Wright-Patterson空军基地的空海军联合服务航空医学中心。

美国历史上曾建造了十余台动态飞行模拟器,用于科研与飞行人员训练。当前在役的主要包括:美国 Wright-Patterson 空军基地的离心机,主要用于航空医学研究工作;Brooks 空军基地的载人离心机,由阿姆斯特朗实验室负责运行,主要用于发展生保装备及实施美空军高+Gz训练计划;美海空作战中心的动态飞行模拟器于 2001 年正式投入使用,仅用于飞行员训练。此外,NASA在加州摩菲特基地的阿姆斯研究中心建造的一台动态飞行模拟器,用于航天员训练以及科学研究。

20世纪90年代末期以来的动态飞行模拟器均安装有万向接头、主动控制模拟吊舱以及飞行模拟系统,过载增长率在10~15 g/s。其主要生产商以美国环境构建公司(ETC公司)、美国Wyle实验室以及奥地利金属系统技术公司(AMST公司)为代表。其中尤以美国ETC公司技术实力最强,其先后为美国、新加坡、日本、韩国、马来西亚等国建造了多台动态飞行模拟器。这一时期的动态飞行模拟器不仅具备早期的载人离心机的离心试验功能,同时还具备飞行模拟器的飞行模拟功能,飞行员可以在位于主旋臂末端的高保真模拟吊舱中通过真实的持续性过载感受,并结合逼真的视景、仪表显示对动态飞行模拟器进行操作,进行空战动作训练,以及持续性高过载环境下的耐力训练,并进行相关航空医学、加速度生理学研究。


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