弹射训练模拟器的制作方法

专利名称：：弹射训练模拟器的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及训练模拟设备，尤其涉及一种训练飞行员的弹射训练模拟器。
背景技术：
：飞机弹射训练模拟器，主要用于对飞行员进行弹射训练理论教学与弹射模拟操作练习。现有的弹射练习器模拟弹射座椅和系统结构、模拟弹射操纵动作。虽能够使飞行员学会掌握正确弹射姿势，减少弹射脊柱损伤概率；熟练弹射操作动作，縮短弹射准备时间，争取更多成功救生机会；给飞行员弹射的感觉，消除对弹射的恐惧心理。但是这种简单的弹射练习器无法解决在不同需应急离机的情况下，如何正确做出弹射决断，避免弹射延误的问题。
实用新型内容本实用新型实施方式提供一种弹射训练模拟器，可以模拟飞机飞行中出现需应急离机故障场景，使飞行员在此场景下进行安全的弹射训练，提高正确做出弹射决断，避免弹射延误。本实用新型是通过下述技术方案实现的本实用新型实施例提供一种弹射训练模拟器，包括弹射架系统、仿真系统、教员控制台系统和通讯系统；所述弹射架系统设有弹射导轨、弹射座椅和驱动装置，弹射座椅活动设置在弹射导轨上，弹射座椅与驱动装置的动力输出端连接，驱动装置的控制开关与弹射架系统的弹射启动机构连接；所述仿真系统设置在弹射架系统处，与所述教员控制台系统连接，用于在弹射架系统处模拟出飞机飞行中需应急离机的故障场景；所述通讯系统，用于使弹射架系统上的训练者与教员控制台系统处教员通话。由上述本实用新型实施方式提供的技术方案可以看出，本实用新型实施方式中通过弹射架系统与仿真系统、通讯系统和教员控制台系统配合形成对飞行员进行弹射训练的模拟器。该训练模拟器可通过控制台系统的控制，由仿真系统利用虚拟仿真技术模拟出飞机飞行中的需应急离机故障场景，使被训练人员在此场景中，利用弹射架系统完成弹射训练，具有操作简单、训练安全性高，并且保证训练在模拟的真实环境中进行，有利于提高被训练者正确做出弹射决断，避免弹射延误。图1为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的各系统构成示意图；[0012]图2为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器外观结构示意图；[0013]图3为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的电气连接示意图；[0014]图4为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的座舱系统的结构示意4[0015]图5为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的座舱系统的各部件结构示意图；图6为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的弹射架系统的结构示意图；图7为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的仿真系统的结构框图；图8为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器教员控制台系统的结构框图；图9为本实用新型实施例提供的教员控制台系统的监控分系统的结构框图；图10为本实用新型实施例提供的教员控制台系统的教员控制面板的示意图；图11为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的接口系统的结构框图；图12为本实用新型实施例提供的弹射训练模拟器的观摩室系统的结构框图；图中各标号为1-座舱系统；2-弹射架系统；3-仿真系统；4_接口系统；6_教员控制台系统；7-通讯系统；8-辅助系统；21-前舱段；22-前机段；23-后舱段；24-后上机座；25-后下机座；26-左机翼；27-右机翼;31-弹射导轨；32-前后基座组件；33-滑车；34_弹射座椅；35-气动系统；36-蜗轮减速电机；37-导轨升降装置；38-前座斜撑；39-后座斜撑；310-臀位检测装置；311-头位检测装置；312-弹射启动机构；41-座舱电源停止开关；42-弹射架控制台电源停止开关；43-教员控制台电源停止开关；44-教员控制台电源启动开关；45-弹射架控制台电源启动开关；46-座舱电源启动开关；47-电源应急停止开关；48-无线通讯控制开关；49-后舱中缓冲开关；410-前舱中缓冲开关；411-弹射架系统讯响器；412-主电源断路器。具体实施方式为便于理解，以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。[0028]实施例本实用新型实施例提供一种弹射训练模拟器，用于对飞行员在模拟的飞机需应急离机故障场景中进行弹射训练，该弹射训练模拟器包括弹射架系统、仿真系统、教员控制台系统和通讯系统；其中，弹射架系统设有弹射导轨、弹射座椅和驱动装置，弹射座椅活动设置在弹射导轨上，弹射座椅与驱动装置的动力输出端连接，驱动装置的控制开关与弹射架系统的弹射启动机构连接；所述仿真系统设置在弹射架系统处，与所述控制系统连接，用于在弹射架系统处模拟出飞机飞行中需应急离机故障场景；所述通讯系统，与所述教员控制台系统连接，用于使弹射架系统上的训练者与教员控制台系统处教员通信。上述弹射训练模拟器中，弹射架系统具体包括弹射导轨、基座、导轨升降装置、弹射座椅、滑车、气动系统、斜撑、头位检测装置、臀位检测装置和弹射启动机构；其中，所述弹射导轨一端活动设置在基座上，弹射导轨与基座上设置的导轨升降装置连接，弹射导轨通过导轨升降装置可以调整与水平面之间的夹角，进而实现弹射导轨的直立程度，弹射导轨两边分别设置一个斜撑，增加弹射导轨稳定性；所述弹射座椅通过滑车设置在弹射导轨上，弹射座椅上设有头位检测装置和臀位检测装置，可以方便的检测被训练者的坐姿是否正确；所述气动系统设置在基座上，气动系统的弹射气缸设置在基座上，弹射气缸的弹力输出端与所述弹射导轨上的弹射座椅连接，为弹射座椅提供推力；气动系统的中途缓冲气缸和顶部缓冲气缸分别设置在弹射导轨上，为弹射座椅提供缓冲推力；弹射座椅处的基座上设置弹射启动机构，弹射启动机构与气动系统的控制开关连接，通过弹射启动机构可控制气动系统实现弹射。上述弹射架系统中的滑车由两块钢板和连接轴连接而成，滑车上装有上下四组滑轮，每组滑轮由在弹射导轨前凸缘上下滚动的两个滑轮和在弹射导轨前凸缘外侧滚动的滑轮组成，承受弹射座椅的偏心矩和侧向载荷；滑车上装有受撞体，受撞体前部用于安装弹射座椅，受撞体后部承受气动系统的弹射气缸的推力及气动系统的中途缓冲气缸和顶部缓冲气缸的推力。上述弹射架系统中的气动系统具体包括空气压縮机、储气罐、弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸和管路；其中，空气压縮机出口经管路与储气罐连接，储气罐的出气口通过管路分别与弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸连接，弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸分别设置在基座与弹射导轨上。上述弹射训练模拟器中的仿真系统具体包括主计算机、交换机、仪表系统、视景系统和音响系统；其中，主计算机内运行有飞行模拟软件，并通过交换机分别与仪表系统、视景系统和音响系统连接，用于控制仪表系统、视景系统和音响系统模拟飞机飞行中的故障场景，该仿真系统可在弹射架系统处模拟飞机飞行中的故障场景，使训练者在感受真实的飞机飞行故障场景下进行训练，有利于提高被训练者正确做出弹射决断，避免弹射延误。[0035]上述仿真系统中的仪表系统由计算机和显示装置组成，计算机与显示装置连接，建立飞机仪表模型，动态显示模拟飞机的前后舱仪表参数变化。视景系统由计算机和显示装置组成，计算机与显示装置连接，建立真实地景模型，动态显示模拟飞机座舱外的视景。音响系统由计算机、功率放大器和两个扬声器组成，根据飞行状态参数动态展示模拟飞机在正常飞行过程和故障情况下的声音效果。上述弹射训练模拟器的教员控制台系统包括主培训分系统、监控分系统和工作台；所述主培训分系统和监控分系统均设置在工作台内；所述主培训分系统包括主培训系统计算机和主培训分系统显示装置；所述主培训系统计算机与所述主培训分系统显示装置连接，所述主培训系统计算机中运行主培训软件，并通过主培训分系统显示装置进行界面显示，该主培训分系统用于设定训练课程、控制弹射训练器及显示训练结果；所述监控分系统，包括座舱监控系统、参数显示系统和教员台视景系统；所述座舱监控系统由一台显示装置与监控计算机连接而成，座舱监控系统的计算机与设置在所述弹射架系统处的摄像设备连接，用于实时显示座舱内视景的变化及监视与录制学员弹射操作的全过程；所述参数显示系统由一台显示装置与参数显示计算机而成，所述计算机与所述仿真系统连接，用于实时显示仿真系统模拟出飞机仪表的参数变化；所述教员台视景系统由教员台视景计算机和一台显示装置连接而成，所述教员台视景计算机与仿真系统连接，用于显示出与被训练者看到模拟出的飞行视景一致画面，获得当前模拟出飞机的飞行状态。[0044]上述弹射训练模拟器还可以包括座舱系统、观摩室系统和辅助系统；其中，座舱系统是由模拟器外舱、模拟器外舱支撑件、前座舱壳体、后座舱壳体四部分组成的半开口式舱体结构，所述弹射架系统和仿真系统设置在座舱系统的舱体内；观摩室系统由显示分系统、音响分系统和控制台分系统组成；其中，显示分系统、音响分系统分别与控制台分系统连接，观摩室系统与所述控制系统连接，用于对弹射架系统的训练过程进行同步展示。辅助系统包括UPS供电装置，安全警示设备，灭火器等，辅助整个弹射训练模拟器安全的运行。[0045]以下结合附图对上述弹射训练模拟器进行具体说明如图l-3所示，弹射训练模拟器由座舱系统，教员控制台系统，仿真系统，接口系统，弹射架系统，通讯系统，观摩室系统，辅助系统几个部分组成。其中，弹射架系统和仿真系统设置在座舱系统内，教员控制台系统设置在座舱系统外，教员控制台系统经接口系统分别与仿真系统及弹射架系统的控制部分连接，而通讯系统，观摩室系统和辅助系统均作为该弹射训练模拟器的辅助部分，使各系统密切配合，使该弹射训练模拟器可达到更好的弹射训练效果。下面结合图4、5，对上述弹射训练模拟器中的座舱系统进行说明座舱系统为半开放式座舱，主要是根据真实飞机座舱的内部尺寸来设计，模拟器座舱内部尺寸与真实飞机的真实尺寸基本一致，可以知道，座舱的具体规格尺寸与构造形式不对本实用新型造成限制。实际中，座舱系统可由模拟器外舱、模拟器外舱支撑件、前座舱壳体、后座舱壳体四部分组成，同时座舱系统的座舱内可设置用于安装主操纵系统、仪表显示器、视景显示器、中央操纵台等部件的安装平台，同时可以安装有外形仿真的油门杆、操纵杆和脚蹬，左右操纵台和中央操纵台上的开关和按钮均采用内部贴图形式，这样便能够为被训练的飞行员提供一个真实飞机内部空间的感觉。上述座舱系统的模拟器外舱可由舱段和机座2个部分组成。舱段又分为前舱段，后舱段；机座可分为前机座，后下机座，后上机座，左机翼，右机翼5个部分。模拟器外舱支撑件是弹射架系统与模拟器外舱之间的连接件，位于弹射架系统的基座之上和模拟器外舱之下的中间部分，起到支撑模拟器外舱的作用。模拟器外舱支撑件可由前机座支撑、后机座支撑两个部分组成，模拟器外舱支撑件可采用50X4的Q235材料的方管搭接而成，有足够的刚性来保证飞行员站在平台上面的平稳性。模拟器前座舱壳体可模拟出飞机的前座舱的真空环境，提供操纵机构、显示器支架的安装位置。前座舱壳体由前舱托架、前舱骨架、前舱中央操纵台等部分组成。模拟器后座舱壳体可模拟出飞机后座舱的真实环境，提供操纵机构、显示器支架的安装位置。后座舱壳体可由后舱托架、后舱骨架、座舱横撑、后舱中央操纵台四个部分组成。下面结合图3对上述弹射训练模拟器中的弹射架系统进行说明，弹射架系统设置在座舱系统的座舱内，弹射架系统主要由前后座的弹射导轨、基座、滑车、弹射座椅、气动系统、停挂和复位系统、导轨升降和支撑机构、指令弹射装置、弹射姿势检测装置、喷气装置及电控和显示系统等部件组成。其中，弹射导轨由2根加工的工字钢和连接轴组装成刚体结构，刚体结构下端设有连接板，连接板作为气动系统的弹射气缸的安装座，上部连接件作为顶部缓冲气缸的安装座，在上下凸缘面上安装与超越离合器齿轮配合的齿条，弹射导轨的一侧装有拖链的座板。弹射导轨一般为前后两组，可同时弹射两个训练者；每组弹射导轨的下部装有两对轴座，一对轴座连接作为导轨升降和支撑机构的千斤顶，另一对轴座连接导轨转轴，前后弹射导轨均可绕转轴旋转，即相当于弹射导轴以一端转轴活动连接的方式与基座连接。每组弹射导轨的左侧均装有铝合金结构的梯子，供维修使用；每组弹射导轨左侧还安装了角度指示器，用来测量组弹射导轨的倾角(实际中，可根据模拟飞机的不同，来将弹射导轨与水平面的夹角，一般常设为73。)。两条弹射导轨的前凸缘构成了滑车的四组滑轮的滑道。[0051]基座是上述弹射架系统的基础构件，基座分为前后两部分，前后两部分对接，每部分基座由2根工字钢主梁组装而成，便于运输和维修。基座上安装弹射导轨和转轴座，转轴座用于安装支撑弹射导轨升降的导轨升降和支撑机构(千斤顶)，基座上还安装有储气罐、气动系统和配套阀、模拟机身、限腿带安装座和弹射模拟器的整形护罩等部件。[0052]前后基座上分别设置一组弹射导轨，前后基座分别设置了向外张开的水平横撑，并与弹射导轨的斜撑对接，能够提高弹射架系统的侧向稳定性。前后基座下面各装有2对滑轮和可以调节高度的撑脚，此外水平横撑也装有可以调节高度的撑脚。[0053]弹射座椅通过滑车设置在基座上设置的弹射导轨上，可通过滑车在弹射导轨上滑动，滑车由2块钢板和连接轴连接而成，滑车装有上下四组滑轮，每组滑轮由在导轨前凸缘上下滚动的两个滑轮和在导轨前凸缘外侧滚动的小滑轮组成，承受弹射体的偏心矩和侧向载荷。滑车装有受撞体，前部用以安装座椅，后部承受弹射气缸的推力、中途缓冲气缸和顶部缓冲气缸(安全防范)的推力，滑车上部安装逆向制动器和带减速器的电机，该逆向制动器的外环做成齿轮，与齿条啮合。弹射架系统的弹射座椅可由飞机驾驶员使用真实座椅改装或直接模仿制作出飞机座椅，用现有的飞机驾驶员使用的真实座椅改装时，可拆除无用且障碍的零部件，同时可改造座椅上的限腿带机构来提高限腿带的使用寿命，将弹射启动机构改为弹簧机构拨动限位开关以适应频繁重复使用和便于复位，增设了头、臀到位检测机构、回降按钮等。实际中，该弹射座椅的椅盆可设置成允许升降100mm以调节不同适应坐高的学员。弹射座椅利用原有上梁连接点与滑车的受撞体连接(套入)，为了限制弹射座椅在弹射过程中的转动，可在弹射座椅的滑轨的下部制作两孔，在两孔中通过长轴与滑车连接。上述弹射架系统中的气动系统作为弹射架系统的驱动装置，为弹射座椅沿弹射导轨弹射提供推力、制动力等，气动系统具体包括空气压縮机、储气罐、弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸、气源处理件、多种电磁阀、压力表和管路等。其中，空气压縮机独立给气动系统提供气源，可根据实际需要选择不同性能的空气压縮机，只要保证5分钟内足以供两个弹射座椅弹射一次即可。储气罐作为空气压縮机的储气装置，储气罐包含1个中继储气罐和2个分别供前后弹射座椅弹射用的储气罐；中继储气罐与空气压縮机自身的储气罐通过管路连接组成公用储气罐，可用于补充前后弹射座椅的储气罐的气源，并为其它气缸、喷气装置及肩带强制拉紧机构等提供用气；利用中继储气罐，可以使空气压縮机与弹射架系统之间的管路只有一条，便于铺设和装拆。弹射用的储气罐通过自动调节压力以适应不同重量的学员和不同设定过载的要求。气缸的上盖侧面有一圈排气孔，并设有挡尘滤网和环状护罩，不用时旋转环状护罩一个角度可以盖住滤网，以免气缸进灰尘。气缸的下盖除了装有进气管外，还设有放气口，保证弹射座椅下降时平稳。弹射架系统工作时，顶部缓冲气缸伸出，可以在弹射座椅意外弹射时，缓冲滑车的8撞击。中途缓冲气缸可采用直径100mm行程85mm的双作用气缸。弹射架系统工作时，如果打开中缓冲开关，中途缓冲气缸活塞杆伸出，通过缓冲机构能使弹射座椅停在中途，还可以减缓弹射座椅跌落(意外造成)时的速度，保障学员的安全。中途缓冲气缸在小过载(低高度)弹射不使用，大过载(弹射高度1500mm以上)弹射可选用。气动系统中的气源处理件包括自动排水器、过滤器、油雾器等。气源处理件起到清洁气源，给各控制阀及气缸润滑等作用。电磁阀作为控制气缸工作的部件，包括换向阀和减压阀等。弹射架系统中为监测气动系统的压力可采用两种压力表，数字式压力表和膜盒式压力表，数字式压力表需与计算机结合使用，膜盒式压力表保证在断电时也能读数。停挂和复位系统设置在弹射架系统的弹射导轨上，采用逆向制动器配合齿轮、齿条机构和蜗轮减速电机进行工作，保证弹射座椅能停挂在弹射导轨上的任一位置。控制弹射座椅弹射的控制按钮设在弹射座椅椅盆右侧，通过电机驱动松开制动器，使弹射座椅缓慢下降复位，并可随时停止或启动。导轨升降和支撑机构包括液压千斤顶、撑杆和角度指示器等。千斤顶通过手摇摇杆能竖起弹射导轨，弹射导轨竖起后的工作位置可根据弹射的需要实际设定，模拟一般飞机时，常使弹射导轨与垂直面成17°夹角，即可以在角度指示器的指针上标识出几个特定刻度位置，这样方便了调整弹射导轨的角度。导轨斜撑杆同基座上的水平横撑(张开)连接，组成一个空间三角架，承受作用在弹射导轨上的平时后倒和弹射时前倾的力，使作为导轨升降和支撑机构千斤顶平时不受力，保证了弹射导轨的稳定性。运输时，可通过旋开千斤顶密封塞使弹射导轨放下成水平位置，并可用支架将弹射导轨搁住，可以方便弹射架系统运输。为模拟出真实飞机的状态(如K-8E飞机)，在上述弹射架系统的后座的弹射座椅处可设置指令弹射选择开关，通过弹射选择开关被训练者可选择"双弹"或"单弹"状态。当选择双弹状态时，可通过电路和气动系统的气路控制，在后座弹射座椅的弹射气缸升到上限位时，由限位开关发出信号，使弹射选择开关闭合，前座弹射座椅才进行自动弹射。弹射姿势检测装置(头位检测装置与臀位检测装置)，通过安装在弹射座椅的椅盆和头靠伞箱上的到位检测机构(一个微型双活塞杆弹簧作动筒和一个接近开关组合)，"感知"被训练的弹射者臀部和头部是否贴住椅背和头靠(到位)，帮助教员判断学员的弹射姿势是否到位。上述弹射架系统还包括喷气装置，喷气装置安装在座舱(显示屏)的两侧，可以通过手动调节喷气器喷射出的气体的压力和流量。弹射座椅弹射时喷气阀接通，向飞行员迎面喷出气流，模拟出舱时气流吹袭飞行员的情境。上述弹射架系统还可以包括弹射架控制台，该弹射架控制台由控制系统、数字采集系统和显示系统组成。控制系统以可编程控制器(PLC)为控制核心，PLC负责各相关输入点的检测、设定压力检测、逻辑判断，对各电机和气阀的控制输出。一般控制电路和动力电统一由24V开关电源供电，前后舱输出分别有两个空气开关控制。一般电路由PLC输出继电器直接驱动，下降电机和弹射阀分别由输入接点经固态继电器驱动电源。电控系统还包含接近开关、限位开关、控制台及开关、按钮、电缆、插头等。数字采集系统由模拟输入模块、电子称、数字压力传感器和加速度传感器组成。显示系统由TPC150、TC21及15英寸触摸屏组成人机界面。弹射架控制台可通过显示系统显示控制主界面，通过主界面的显示，可进行系统自检、弹射动作训练、综合场景训练和操作说明四个部分的处理。系统自检页面中包括两个部分，电路检查和系统检查，在每次弹射架系统启动后，通过这两步检查，可以了解当前弹射架系统的状态，增强弹射训练的安全性。弹射动作训练页面，教员通过此页面输入弹射架系统的基本控制参数，包括弹射状态设置(前舱弹射、双舱弹射、后舱弹射)，选择前后舱学员的体重(称重装置为电子称)，设定前后舱学员的弹射G值。所有设置完成后，点击"OK"键，进入弹射架系统状态监控键。当前/后舱硬件准备好指示灯亮时，教员即可通知学员拉动弹射手柄，完成一次弹射练习。在综合场景训练中，所有设置均由教员在教员台上完成，不需要在弹射架控制台进行设置，弹射架控制台只是对弹射架系统状态进行监视，因此，进入综合场景训练后，弹射架控制台页面只显示弹射架系统状态监控页面。在操作说明页面中，给出教员对于弹射架系统的基本操作方法及简单故障处理方法。表3-01弹射架系统技术性能<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>上述弹射训练模拟器的仿真系统由飞行软件计算机、仪表系统、视景系统、音响系统和交换机组成，其中，仪表系统、视景系统、音响系统均设置在座舱系统的座舱内，与弹射架系统相对应，可以在训练者用弹射架系统进行弹射训练时，利用仿真系统通过虚拟仿真技术模拟出飞机飞行中需应急离机的故障场景，使训练者在逼真的环境下进行弹射救生训练，提高正确做出弹射决断，避免弹射延误，达到更好的训练效果。仿真系统的工作原理图如图7所示，飞行软件计算机通过交换机分别与仪表系统、视景系统、音响系统连接，将模拟出的飞机飞行的参数和发动机的参数传送数至各系统，各系统根据收到的参数模拟出仪表指示状态、视觉画面和音响效果。其中，飞行软件计算机内建立飞机飞行和飞机发动机的数学模型，可以对飞行参数和发动机参数进行动态计算。在飞行软件计算机内设立定时器，设定仿真系统的采样频率为60Hz，可以实时的接收和发送数据。飞行软件计算机在收到教员控制台系统设置的参数后，对飞机发动机参数和飞机飞行参数进行解算，再把这些参数传递给其他分系统，经过各分系统处理后，使飞行员能够真实感受到不同的故障场景。仪表系统由仪表计算机和两台液晶电视组成，可以动态的显示前后舱的仪表变化。仪表计算机可利用计算机软件(如VEGA工具)建立的飞机前后舱仪表的整体模型，包括发动机仪表、飞行仪表、EFIS表。实时接收飞行软件计算机传来的仪表参数，驱动表盘上的指针和数字，变化趋势同飞机上真实仪表一致。主要仿真仪表包括EVSD(电子垂直状态显示器)，加速度表，空速表，升降速度、转弯和侧滑综合指示器，气压高度表，数字式燃油流量指示器，ITT(级间涡轮温度指示器)，Nl(发动机低压转子)转速表，N2(发动机高压转子)转速表，燃油流量指示器，滑油温度/压力指示器。主要仿真的指示灯包括主告警灯，火警告警灯，综合告警显示灯盒上的发动机舱超温指示灯和低油面告警指示灯。在综合场景训练中，学员根据仪表和指示灯的变化判断当前飞机的状态，决定是否需要弹射。视景系统由视景计算机和两台液晶电视组成。可以动态的显示前后舱的视景变化。视景计算机利用计算机软件工具建立地面的地形库，实时接收飞行软件计算机传来的飞机空间位置参数，使驾驶员能够真实的体验到视景变化(飞行员主要根据视景的变化判断当前飞机的姿态，对飞机进行操作)，这样可以使被训练者在训练过程中可以体验到驾驶飞机飞行的真实感受。音响系统由音响计算机、功率放大器和两个扬声器组成。音响系统可利用飞机飞行中的各种声音素材，实时接收飞行软件计算机传来的飞行状态参数，动态展示声音的变化。具体模拟出发动机声、地面滑跑声、气流声、告警声等声音效果。通过上述仿真系统各部分的配合，在座舱内模拟出真实的飞机飞行中的各种场景，使训练者在身临其境的状态下进行很好的弹射训练。11[0089]上述弹射训练模拟器中的教员控制台系统包括主培训分系统，，监控分系统和工作台几部分。主培训分系统和监控分系统均设置在工作台内。其中，主培训分系统是教员利用为完成学员档案管理，课程设置，评分等功能的系统。如图8所示，主培训分系统由一台主培训系统计算机，一台显示器(LCD彩色液晶显示器)，一块触摸屏(G-Touch电容矩阵触摸屏)，打印机几部分组成。实际中，主培训分系统由LCD显示器和触摸屏组成的触摸显示单元把触摸输入和视频显示合为一体，在视频显示的提示下，教员通过触摸目标输入控制信息，经主培训系统计算机，通过以太网传送给其他系统。在培训结束后，可以通过打印机把培训结果打印出来。在主培训分系统软件启动后，系统将自动监测其它系统是否已经准备完成，包括本地网络通讯连接，仿真系统(飞行软件计算机、视景系统，仪表系统，音响系统)，弹射架系统，参数显示系统，教员台视景系统，如未准备好，则系统将不允许教员培训课程开始。主培训分系统软件展示的界面上，右上角的指示灯区域显示各个系统的连接状态，每个指示灯对应一个分系统，如显示红色，表示此系统未接通，如显示绿色，表示此系统已经接通。为了保证弹射训练模块器的使用安全，主培训分系统具有密码验证和权限管理的功能。除教员外其他人不能随便进入系统，并能针对系统的使用功能给教员设定一定的使用权限。教员初次登陆时，需录入的教员信息界面。左侧为教员的基本信息，包含教员编号、教员名称、登陆密码、密码确认；右侧为教员选择的使用权限，具体包括教员信息管理、系统日志、学员信息管理、课程培训、课程评估等权限。便于弹射训练模块器使用维护，主培训分系统还具有记录模拟器总使用时间和教员使用的记录的日志功能。主培训分系统的学员档案记录的内容有学员的基本信息，培训的次数和历次培训的成绩以及教员的评语，具有保存，打印查询等功能，供教员培训使用。在培训前必须要将学员的基本信息记录在数据库，供教员培训使用。可进行学员信息的浏览区，包含已经登陆学员的基本信息；功能管理区，包括功能有添加新学员信息，修改已添加学员的信息，浏览以有的学员档案信息和训练考评记录，删除学员记录，查询学员档案。在学员管理中，还具有打印功能，可以打印学员历次培训评估结果。进入主培训分系统在显示装置(彩色液晶显示器)上展示的课程培训页面，能够完成一次典型故障场景下弹射跳伞培训。课程培训页面一般可由四部分组成，包括培训科目选择区、弹射架系统参数选择区、视景环境设置区和功能键区。在培训科目选择区里包含八种典型的弹射跳伞训练科目，教员可以根据培训目的，任选一种，当科目选定后，科目选择区内对应的绿色指示灯会变亮；在确定科目后，教员需要对弹射架系统的控制参数进行设置，包括弹射类型选择(前舱弹射训练、后舱弹射训练、双舱弹射训练)，弹射G值设定等；为了增加视景效果，教员还可以在视景环境设置区，对视景系统的天气(晴天、雨、雪、雾)和时间(清晨、中午、黄昏、黑夜)进行设置；在对所有参数进行设定后，可以点击功能键区的"Set"键，完成课程设置，在弹射架系统按照设定准备就绪后，弹射架系统参数选择区内的准备好指示灯会变绿，教员就可以点击"Start"键，开始本次培训，当训练完成后，需点击"重置"键，准备进行下一次培训，如果想回到主界面，点击"返回"键。[0098]在一次课程培训完成后，系统可以把学员培训的科目、操作的动作，反应时间、弹射的结果等相关内容显示在课程评估页面上，为教员评估提供依据，教员可根据以上显示内容为学员打分和写评语。主培训分系统在显示装置(彩色液晶显示器)上展示的评分页面可由三个部分组成，分别为基本信息区、培训评估区、功能键区。在基本信息区内，提供了本次课程培训的课程信息和学员的基本信息，如本次培训为双舱弹射，可以利用按键随时切换前后舱学员的信息；在培训评估区内，通过弹射时机判断、弹射姿势评估、弹射动作评估和弹射结果评估四项内容对本次培训进行评估；在功能键区，只要点击"打印"键，就可以把本次培训结果打印出来，如果想回到主界面，点击"返回"键。主培训分系统具有关闭整个弹射训练模拟器的功能，在培训完毕后，教员可通过"关机"键关闭飞行软件计算机、仪表系统计算机、视景系统计算机、音响系统计算机、教员台视景计算机等。主培训分系统还可在显示装置上展示提供帮助的基本帮助信息页面，介绍主培训分系统操作流程。监控分系统包含座舱监控系统，参数显示系统及教员台视景系统。座舱监控系统由监控系统计算机，一台LCD彩色液晶显示器，一块G-Touch电容矩阵触摸屏组成，座舱监控系统的监控系统计算机与座舱内设置的摄像连接。座舱监控系统的工作原理如图9所示，通过座舱系统的前后舱中设置的摄像头对的学员的面部表情和操纵动作进行监控。参数显示系统由参数显示计算机，一台LCD彩色液晶显示器，一块G-Touch电容矩阵触摸屏几部分组成，参数显示计算机与仿真系统连接。教员利用参数显示系统，可实时监视培训过程中由仿真系统模拟出的飞行参数和弹射架参数的变化。教员通过查看飞行参数显示页面，方便教员了解当前科目下飞机的状态，从而了解到学员所看到的仪表信息。参数显示系统显示的飞行参数显示页面包含五个部分，分别为EVSD(电子垂直状态指示器)表参数显示区、发动机仪表参数显示区、弹射架系统及视景环境参数显示区、培训科目参数显示区、功能键区。EVSD表为飞行员最为关注的一块飞行仪表，它包含了真空速、指示空速、飞行马赫数、飞行攻角、俯仰角、滚转角、侧滑角、气压高度、垂直升降速度、无线电高度等基本飞行信息；发动机仪表包含N1(低压转子)转速表、N2(高压转子)转速表、级间涡轮温度(ITT)指示器、燃油流量指示器、滑油温度/压力指示器；弹射架系统参数主要包括前/后舱学员头部到位指示、臀部到位指示、体重等，视景环境参数主要包含当前培训科目选择的天气和时间；培训科目参数显示区主要用来显示当前培训科目名称、弹射类型(前舱弹射、后舱弹射、双舱弹射)；功能键区内，点击"弹射座椅参数显示"键，可以直接切换到弹射座椅参数显示页面，点击"返回"键可以直接返回主界面。教员通过查看弹射架系统参数显示页面，方便教员了解当前科目下弹射架系统的状态，从而了解到此次弹射训练是否能够顺利进行。弹射架系统参数显示页面，主要包含指示灯区和功能键区两个部分。在指示灯区内，包含了弹射架系统的主要状态信息，具体包括弹射类型(前舱弹射、后舱弹射、双舱弹射)指示灯、PLC故障指示灯、前舱弹射准备好指示灯、后舱弹射准备好指示灯、中央点火拉环位置指示灯(前/后舱)、初始位到位指示灯(前/后舱)、学员臀部到位指示灯(前/后舱)、学员头部到位指示灯(前/后舱)、上缓冲到位指示灯(前/后舱.)；在功能键区内，点击"飞行参数显示"键，可以直接切换到飞行参数显示页面。上述监控分系统中还包括教员台视景系统，该教员台视景系统由教员台视景计算机，一台LCD彩色液晶显示器两个部分组成，教员台视景计算机与仿真系统连接，可以同座舱内被训练者看到的模拟出的飞行视景显示一致，可以帮助教员了解当前模拟出的飞机的飞行状态。如图10所示，工作台上还设有教员台控制面板，该教员台控制面板包含三部分，分别为电源控制区、无线电通讯控制区、弹射架系统控制区。电源控制区包含一个主电源断路器，一组电源启动和停止按钮(教员控制台电源启动按钮和停止按钮、弹射架控制台电源启动按钮和停止按钮、计算机控制柜和座舱内部电源启动按钮和停止按钮)，应急电源停止按钮；无线电通讯控制区包含无线电通讯系统开启按钮、电源指示灯、音频输出接口、话筒接口等；弹射架系统控制区包含弹射架系统指示灯和前后舱的中缓冲开关。通过电源控制区，对弹射训练模块器的各个系统供电进行了管理。在整个系统开启前，必须先合上主电源断路器，随后根据需要启动各路电源，如设备出现电路相关故障，可按下"电源应急停止"按钮紧急断电。通过无线电通讯系统开启开关，可以启动无线电通讯系统，"电源指示灯"亮表示无线通讯系统成功上电；音频输出接口可以连接教员耳机；话筒接口连接教员台的话筒。弹射架系统指示灯可以在弹射架系统自检时显示传感器的状态；前后舱的中缓冲开关控制弹射架系统前后舱的中缓冲装置。上述弹射训练模拟器中还可以包括接口系统、观摩室系统、无线通讯系统和辅助系统均作为辅助部分。其中，接口系统所承担的任务是为飞行仿真计算机提供数据的输入和输出，学员在模拟器上所进行的所有操作行为都必须转换为数据，输入到计算机中才能完成各功能的模拟，输入的数据能够准确、及时的反映学员最新的操作状态，输出的数据能够使其他系统根据飞行仿真计算机的要求更新自己的状态，及时反馈给学员。接口系统的工作原理图如图ll所示，接口系统从实现的功能上分成两类其一是弹射行为的相关模拟，其二是飞行行为的相关模拟。与弹射行为相关数据来源于弹射架系统。飞行行为相关的功能被弱化，只模拟硬件设备，不模拟飞行操纵功能，具体仿真的硬件设备包括前后舱油门杆、前后舱操纵杆，前后舱脚蹬。其中，对于弹射行为相关的数字量有前舱初始位开关、后舱初始位开关、前舱上缓冲气缸开关、后舱上缓冲气缸开关、前舱头位开关、后舱头位开关、前舱臀位开关、后舱臀位开关、前舱弹射手柄开关、后舱弹射手柄开关、前舱弹射弹到位开关、后舱弹射弹到位开关、双弹选择开关。对于弹射行为相关的模拟量有前舱飞行员体重、后舱飞行员体重、1号储气罐设定压力值、2号储气罐设定压力值、1号储气罐实时压力值、2号储气罐实时压力值。以上这些数据首先被弹射架系统中型号为MITSUBISHIFX-2N48M的PLC获取，然后运行着的上位机软件通过相关驱动设备使用标准TCP/IP协议和主培训系统计算机进行数据交换。观摩室系统由显示分系统，多功能讲台分系统，音响分系统三部分组成，观摩室系统工作原理图如图12所示，观摩室系统可用于训练其它学员的弹射救生知识的理论教学教室；学员及参观人员的观摩室，教员可以现场讲解演示由教员控制台系统输送过来的主14培训分系统界面内容，监控分系统内容，视景内容，以及仪表系统的内容。也可作为讲评室，在一次训练结束后，教员会带领学员回到观摩室，进行训练结果讲评。观摩室系统中的显示分系统由投影机，LCD电视机，电子白板，以及投影幕组成。显示分系统接收教员控制台系统中的视频数据，通过多媒体教室的显示分系统显示出来。其中2个32寸LCD电视机分别显示视景系统和座舱仪表显示内容，投影幕显示多媒体计算机、监控分系统和主培训分系统界面内容，可以通过1/4切换器进行切换。多功能讲台分系统，是观摩室系统的控制部分，控制着观摩室音响分系统和显示分系统。多功能讲台分系统由多媒体系统计算机，17英寸LCD彩色液晶显示器，G-Touch电容矩阵触摸屏，DVD播放器，电子灯，多功能电子讲台，键盘，鼠标等设备组成。观摩室音响分系统由功放和音箱组成。无线通讯系统由学员主控系统和教员主控系统两个部分组成。学员主控系统由头盔和安装在伞箱中的发射与接收终端组成，具体零件包括话筒，耳机，头盔连接插头，发射接收机，天线，与头盔连接插座，鋰电池组及充电器插座。教员主控系统由主收发装置，主控台话筒(按键发射)，主控台耳机，主机电源，音箱等组成。无线通讯系统可模拟真实飞机上的通讯情况，达到教员和前后舱学员之间三方实时通话的功能。学员在跳伞前应向教员进行汇报；在双舱弹射训练时，学员在拉动中央点火拉环之前，首先要通知另一位学员做好弹射准备。表3-02无线通讯系统技术指标<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>弹射训练模拟器的辅助系统包括UPS供电装置，安全警示设备，灭火器等。其中，UPS采用APCSmart-UPSRT是高效能的不间断供电系统(UPS)。它能避免断电、电压不足、电压骤降及突变影响到计算机、服务器及其它敏感的电子设备。安全警示设备包含安全警戒线、安全警示灯、工作警示灯等，安全警示灯安装在座舱外测，当弹射架系统硬件设备满足弹射状态，安全警示灯呈现红色，当不满足弹射状态时，则呈现绿色。只要系统通电运行，工作警示灯就会变亮。由于无线通讯系统，只有学员进入座舱后才可以使用。为了保证教员和学员之间的联系，模拟器还可以配带成对的对讲机。为方便学员进出座舱在，座舱系统的座舱上还可设置登机梯。综上所述，本实用新型实施例的弹射训练模拟器通过仿真系统利用虚拟仿真技术，通过视景、仪表、音响等仿真环境的搭建，为训练者构建不同的需应急离机的环境。有利于帮助被训练者从视觉、听觉上正确判断出飞机的飞行状态(故障)。在利用弹射架系统进行弹射训练过程中，飞行教员预设置不同的弹射训练科目，被训练的飞行学员在座舱内感受严重的、不可恢复的飞行应急状态，在没有任何延误的情况下做出弹射决断，实施弹射操纵程序，弹射座椅沿弹射导轨弹起，体验一定的弹射过载。该弹射训练模拟器结构简单、安全，有利于提高被训练者正确做出弹射决断，避免弹射延误。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。权利要求一种弹射训练模拟器，其特征在于，包括弹射架系统、仿真系统、教员控制台系统和通讯系统；所述弹射架系统设有弹射导轨、弹射座椅和驱动装置，弹射座椅活动设置在弹射导轨上，弹射座椅与驱动装置的动力输出端连接，驱动装置的控制开关与弹射架系统的弹射启动机构连接；所述仿真系统设置在弹射架系统处，与所述教员控制台系统连接，用于在弹射架系统处模拟出飞机飞行中需应急离机的故障场景；所述通讯系统，用于使弹射架系统上的训练者与教员控制台系统处教员通话。2.根据权利要求1所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述弹射架系统还包括基座、导轨升降装置、滑车、斜撑、头位检测装置和臀位检测装置；所述弹射导轨一端活动设置在基座上，弹射导轨与所述基座上设置的导轨升降装置连接，弹射导轨两边分别设置一个斜撑；所述弹射座椅通过滑车设置在所述弹射导轨上，弹射座椅上设有头位检测装置和臀位检测装置；所述驱动装置为气动系统，气动系统设置在基座上，气动系统的弹射气缸设置在基座上，弹射气缸的弹力输出端与所述弹射导轨上的弹射座椅连接，为弹射座椅提供推力；气动系统的中途缓冲气缸和顶部缓冲气缸分别设置在弹射导轨上，为弹射座椅提供缓冲推力；所述弹射启动机构设置在弹射座椅处的基座上。3.根据权利要求2所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述滑车由两块钢板和连接轴连接而成，滑车上装有上下四组滑轮，每组滑轮由所述弹射导轨前凸缘上下滚动的两个滑轮和在弹射导轨前凸缘外侧滚动的滑轮组成，承受所述弹射座椅的偏心矩和侧向载荷；滑车上装有受撞体，受撞体前部用于安装弹射座椅，受撞体后部承受气动系统的弹射气缸的推力及气动系统的中途缓冲气缸和顶部缓冲气缸的推力。4.根据权利要求2或3所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述气动系统包括空气压縮机、储气罐、弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸和管路；所述空气压縮机出口经管路与储气罐连接，储气罐的出气口通过管路分别与弹射气缸、顶部缓冲气缸、中途缓冲气缸连接，弹射气缸设置在基座上，顶部缓冲气缸与中途缓冲气缸分别设置在弹射导轨上。5.根据权利要求1所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述仿真系统包括主计算机、交换机、仪表系统、视景系统和音响系统；所述主计算机内运行有飞行模拟软件，并通过交换机分别与仪表系统、视景系统和音响系统连接，用于控制仪表系统、视景系统和音响系统模拟飞机飞行中需应急离机故障场旦豕。6.根据权利要求5所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述仪表系统由计算机和显示装置组成，计算机与显示装置连接，建立飞机仪表模型，动态显示模拟飞机的前后舱仪表参数变化。7.根据权利要求5所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述视景系统由计算机和显示装置组成，计算机与显示装置连接，建立真实地景模型，动态显示模拟飞机座舱外的视旦足。8.根据权利要求5所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述音响系统由计算机、功率放大器和两个扬声器组成，根据飞行状态参数动态展示模拟飞机在正常飞行过程和故障情况下的声音效果。9.根据权利要求1所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述教员控制台系统包括主培训分系统、监控分系统和工作台；所述主培训分系统和监控分系统均设置在工作台内；所述主培训分系统包括主培训系统计算机和主培训分系统显示装置；所述主培训系统计算机与所述主培训分系统显示装置连接，所述主培训系统计算机中运行主培训软件，并通过主培训分系统显示装置进行界面显示，该主培训分系统用于设定训练课程、控制弹射训练器及显示训练结果；所述监控分系统，包括座舱监控系统、参数显示系统和教员台视景系统；所述座舱监控系统由一台显示装置与监控计算机连接而成，座舱监控系统的计算机与设置在所述弹射架系统处的摄像设备连接，用于实时显示座舱内视景的变化及监视与录制学员弹射操作的全过程；所述参数显示系统由一台显示装置与参数显示计算机而成，所述计算机与所述仿真系统连接，用于实时显示仿真系统模拟出飞机仪表的参数变化；所述教员台视景系统由教员台视景计算机和一台显示装置连接而成，所述教员台视景计算机与仿真系统连接，用于显示出与被训练者看到模拟出的飞行视景一致画面，获得当前模拟出飞机的飞行状态。10.根据权利要求1所述的弹射训练模拟器，其特征在于，所述模拟器还包括座舱系统和观摩室系统；所述座舱系统是由模拟器外舱、模拟器外舱支撑件、前座舱壳体、后座舱壳体四部分组成的半开口式舱体结构，所述弹射架系统和仿真系统设置在座舱系统的舱体内；所述观摩室系统由显示分系统、音响分系统和控制台分系统组成；其中，显示分系统、音响分系统分别与控制台分系统连接，观摩室系统与所述控制系统连接，用于对弹射架系统的训练过程进行同步展示。专利摘要本实用新型提供一种弹射训练模拟器。该模拟器包括弹射架系统、仿真系统、教员控制台系统和通讯系统；所述弹射架系统设有弹射导轨、弹射座椅和驱动装置，弹射座椅活动设置在弹射导轨上，弹射座椅与驱动装置的动力输出端连接，驱动装置的控制开关与弹射架系统的弹射启动机构连接；所述仿真系统设置在弹射架系统处，与所述控制台系统连接，用于在弹射架系统处模拟出飞机飞行中的需应急离机故障场景；所述通讯系统，用于使弹射架系统上的训练者与教员控制台系统处教员通话。该训练模拟器可通过教员控制台系统控制，由仿真系统模拟出飞机飞行中的需应急离机故障场景，训练人员利用弹射架系统完成弹射姿势和弹射决断训练。文档编号G09B9/08GK201465338SQ20092010971公开日2010年5月12日申请日期2009年6月26日优先权日2009年6月26日发明者肖声申请人:北京欣远诚业科技有限公司