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直升机综合航电显控仿真系统设计及运用一、引言直升机是目前世界上应用广泛的一种飞行器，其独特的垂直起降和悬停能力使其在军事、医疗救援、交通运输等领域都有着重要的作用。
而直升机综合航电显控仿真系统是对直升机飞行控制和导航系统进行仿真和模拟的技术装备，具有优化飞行培训、改进飞行安全和提高飞行效率的作用。
本文将对直升机综合航电显控仿真系统的设计和运用进行探讨。
二、直升机综合航电显控仿真系统的概念和特点综合航电显控仿真系统是一种集成了航电系统、显控系统、飞行控制系统等多种模块的仿真装置。
通过模拟直升机的飞行环境和各种飞行状况，使飞行员能够在仿真环境下进行各种飞行操作和应急处置，以提高其飞行技能和应对突发状况的能力。
综合航电显控仿真系统具有如下特点：1.真实感强：系统能够准确模拟直升机的飞行环境和各种飞行参数，让飞行员感受到逼真的飞行体验。
2.多功能性：系统集成了航电系统、显控系统、飞行控制系统等多个功能模块，能够满足不同类型直升机的仿真需求。
3.智能化：系统具备智能诊断和故障模拟功能，能够模拟各种机载设备的故障状况，帮助飞行员进行紧急处置和故障排除。
4.实时性：系统能够实时获取直升机的飞行数据，并进行实时的仿真和模拟，帮助飞行员及时调整飞行策略和应对突发情况。
5.可靠性：系统采用高可靠性的硬件和软件，确保长时间稳定运行并满足飞行培训的需求。
1.模块化设计：系统应采用模块化设计，并具有良好的可扩展性和可维护性，方便系统升级和更新。
2.符合标准：系统设计应符合国际和行业标准，确保系统的稳定性和通用性。
3.用户友好：系统操作界面要简洁直观，方便飞行员进行操作和学习，提高系统的可用性。
4.安全可靠：系统应具备严格的安全性和可靠性，确保飞行员在仿真环境中的安全性和数据的准确性。
5.技术先进：系统应采用先进的仿真技术和计算机硬件，以确保系统的性能和效果达到行业领先水平。
2.飞行测试：直升机综合航电显控仿真系统也可用于直升机的飞行性能测试和评估，在仿真环境下测试直升机的飞行性能和机载设备的可靠性，为直升机的设计和改进提供数据支持。
飞行器导航控制系统设计与实现随着航空技术的不断发展，飞行器导航控制系统的设计与实现也在不断升级和优化。
该系统是飞行器安全飞行的重要保障措施之一，需要满足高精度、高稳定性、高可靠性等要求。
一、概述飞行器导航控制系统是指在飞行器飞行过程中，实现导航、控制和监测的一套系统。
随着航空技术的迅速发展，该系统的要求也越来越高，必须满足多模态、高精度和全天候运行的需求。
二、系统组成1、惯性导航系统惯性导航系统是飞行器导航控制系统的重要组成部分，用于提供飞机的三维姿态信息（即俯仰角、滚转角和偏航角），同时也提供飞机的机动状态。
2、全球卫星定位系统（GPS）GPS提供高精度的位置和速度信息，一般用于飞行器的航线规划和飞行期间的导航控制。
3、气压计高度计气压计高度计主要用于测量飞机的高度，以确定飞行器的高度信息。
4、电子罗盘电子罗盘可以测量飞机的头向角，即航向角。
它通过测量地磁场来确定航向角。
5、飞行数据记录器飞行数据记录器用于记录飞机的运行状态和相关数据，以供后续分析和评估使用。
三、系统设计飞行器导航控制系统的设计要满足精度高、可靠性强、实时性好等要求。
下面是一些常见的设计要点：1、采用多重备份导航控制系统中的每个组件都有可能出现故障，因此必须采用多种备份措施，保证系统的稳定性和可靠性。
可以采用冗余设计或备件更换等方法来提高飞行器的安全性能。
2、强化通信导航控制系统和地面控制站之间需要进行通信，确保飞行器的实时控制和导航。
通信环节需要注意互联网安全以及保密性等方面的问题。
3、进行模拟仿真分析在设计导航控制系统时，可以采用模拟仿真分析的方式，模拟各种复杂的飞行情况，以评估系统的稳定性和性能。
这种方法能有效提高系统的可靠性和安全性。
四、系统实现系统实现需要依据设计方案对相关组件进行集成和测试，实现系统的正确运行。
在实现过程中，应该关注以下几个方面：1、功能实现导航控制系统的实现目标是保证飞行器的安全运行。
因此，系统实现必须能够准确地实现飞机的状态监测和控制。
航空虚拟仿真实验平台构建及教学实施张兵强;林洪文;方伟【摘要】This paper expounds on the construction hierarchy,teaching contents and arrangements of the experimental platform with aviation virtual simulation,then discusses the management mechanism and related guarantee measures at the same time.The experimental platform,which is constructed to meet the need of navy junior pilots and ground crew education and training,can not only meet the simulation requirement of flying skills and air combat tactics training, but also offer practical teaching guarantee for professional curriculums,such as principle of flight control system, principle of flight, aviation radar, principle of communication and navigation,and so on.As an open,interesting and competitive platform,it can optimize the professional knowledge of the students.%阐述了航空虚拟仿真实验平台的构建层次、实验教学内容和实验教学阶段安排,探讨了实验平台管理运行机制和相关保障措施.该实验平台立足海军初级飞行学员和地勤学员的人才培养,在满足飞行技术和空中对抗战术模拟训练和仿真实验需求的同时,也为飞行控制系统原理、飞行原理、航空雷达和通信导航原理等专业课程教学提供了实践教学保障.该平台具有开放性、趣味性和竞技性,可优化学员的专业知识.【期刊名称】《实验技术与管理》【年(卷),期】2016(033)012【总页数】4页(P146-149)【关键词】飞行仿真;虚拟仿真;实验教学平台【作者】张兵强;林洪文;方伟【作者单位】海军航空工程学院信息融合研究所,山东烟台 264001;海军航空工程学院电子信息工程系,山东烟台 264001;海军航空工程学院信息融合研究所,山东烟台 264001【正文语种】中文【中图分类】G642.0;TP391空间科学与工程类飞行学员的实践性教学环节面临以下难题:一是航空飞行具有高危险、高成本的特点,几乎不可能在实验室开展真实飞行过程中的实验项目；二是在部队实际飞行训练现场,由于飞机飞行空域广,学员只能看到飞机的起飞、着陆,而对飞行轨迹、姿态则无法形成感性认识,更不可能进行飞行实验；三是初级飞行学员人数众多,实践教学所需实物器材不足且成本很高,无法保障本科生实验教学需要[1-3]。
飞行控制仿真实验报告 Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】飞行控制仿真实验报告学号：姓名：专业：指导教师：2016年6月8日目录1.实验内容俯仰操纵实验要求控制俯仰角保持在10度，并记录飞机的状态数据，绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹，完成试验后分析仿真结果。
同时，并分析俯仰角能够稳定的原因。
俯仰控制原理俯仰角是由升降舵控制的，升降舵偏角的变化会产生对应的俯仰力矩，俯仰力矩会产生相应的机体角速度。
正是因为机体角速度的存在，才会使得俯仰角发生变化，对于常规飞行器而言，一定的操作杆行程会稳定在一个确定的姿态角。
于是要想使得俯仰角能够稳定的住，那么最终要使得机体角速度为0才行，这就需要引入反馈的概念，由飞机的动力学方程可以看出，姿态角作为反馈信号，反馈给了机体角速度，这样就形成一个耦合回路，保证了俯仰角控制的稳定。
滚转操纵实验要求控制滚转角保持在30度，并记录飞机的状态数据，绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹，完成试验后分析仿真结果。
同时，并分析滚转角能够稳定的原因。
滚转操纵原理滚转角的控制由副翼实现，同时方向舵偏角也会引起一定的滚转角，但是方向舵引起的滚转是较小的。
滚转通道和偏航通道是相互耦合的。
左右副翼不同极性的偏转会产生不同极性的滚转转矩，于是会产生不同极性的机体角速度。
正是由于机体角速度的存在，产生了对应的滚转角速度，最终引起了一定的滚转角。
如俯仰角一样，对于常规飞机而言，一定的副翼偏转角会使得滚转角稳定在一个确定的值。
同样，要想使得滚转角可以稳定的住，也需要将滚转角和滚转角速度反馈回机体角速度，通过形成一个闭环控制才能使得飞机的滚转角稳定住。
航向操纵实验要求控制航向角保持在100度，并记录飞机的状态数据，绘制俯仰角变化曲线、滚转角变化曲线、速度变化曲线、航向变化曲线以及飞机运动轨迹，完成试验后分析仿真结果。
航天飞行器导航与控制系统设计与仿真导语：航天飞行器是现代科技的巅峰之作，它的导航与控制系统是其正常运行和控制的核心。
本文将探讨航天飞行器导航与控制系统的设计原理、关键技术以及仿真模拟的重要性。
一、航天飞行器导航与控制系统设计原理航天飞行器的导航与控制系统设计原理主要包括三个方面，即姿态控制、导航定位和轨迹规划。
1. 姿态控制：姿态控制是指通过控制飞行器的各种运动参数，使其保持稳定的飞行姿态。
对于航天飞行器来说，由于外部环境的复杂性和飞行任务的特殊性，姿态控制尤为重要。
常用的姿态控制方法包括PID控制、模型预测控制和自适应控制等。
2. 导航定位：导航定位是指通过测量飞行器的位置和速度等参数，确定其在空间中的位置。
现代航天飞行器的导航定位通常采用多传感器融合的方式，包括惯性导航系统、卫星定位系统和地面测控系统等。
其中，卫星导航系统如GPS、北斗系统等具有广泛应用。
3. 轨迹规划：轨迹规划是指根据航天飞行器的飞行任务和外部环境的要求，确定其飞行轨迹和航线。
航天飞行器的轨迹规划需要考虑多个因素，如飞行器的运动特性、飞行任务的要求、空间障碍物等。
二、航天飞行器导航与控制系统的关键技术航天飞行器导航与控制系统设计离不开一些关键技术的支撑，其中包括：1. 传感器技术：传感器技术是导航与控制系统的基础，可以通过传感器对飞行器的姿态、速度、位置等进行准确测量。
陀螺仪、加速度计、GPS接收机等传感器设备的精度和稳定性对导航与控制系统的性能有着重要影响。
2. 控制算法：姿态控制和导航定位需要高效的控制算法来实现。
PID控制算法是常用的姿态控制方法，模型预测控制和自适应控制等算法则在一些特殊应用中得到了广泛应用。
对于导航定位，卡尔曼滤波和粒子滤波等算法可以很好地利用多传感器信息进行位置估计。
3. 轨迹规划算法：航天飞行器的轨迹规划需要考虑多个因素，如安全性、能耗等。
基于遗传算法和优化算法的轨迹规划方法可以在不同的约束条件下求解最优解。
航空仪表课程设计一、教学目标通过本章的学习，学生将掌握航空仪表的基本原理、结构和功能，了解航空仪表在飞行器上的应用及其重要性。
知识目标包括：1.了解航空仪表的定义、分类和基本原理。
2.掌握航空仪表的主要组成部分及其功能。
3.了解航空仪表在飞行器上的应用场景。
技能目标包括：1.能够识别各种航空仪表，并理解其工作原理。
2.能够分析航空仪表在飞行器上的作用，并判断其性能优劣。
3.能够运用航空仪表进行飞行器的导航和监控。
情感态度价值观目标包括：1.培养学生对航空仪表的兴趣，提高其对航空事业的认知。
2.培养学生尊重科学、勇于探索的精神，激发其创新意识。
3.培养学生团队协作、沟通交流的能力，提升其职业素养。
二、教学内容本章的教学内容主要包括以下几个部分：1.航空仪表的定义、分类和基本原理。
2.航空仪表的主要组成部分及其功能。
3.航空仪表在飞行器上的应用场景。
4.航空仪表的性能指标及其评估方法。
5.航空仪表的发展趋势及其在未来的应用。
教学大纲将按照以下顺序进行：1.介绍航空仪表的定义、分类和基本原理，使学生了解航空仪表的基础知识。
2.讲解航空仪表的主要组成部分（如指示器、传感器、控制器等）及其功能，帮助学生掌握航空仪表的结构和作用。
3.分析航空仪表在飞行器上的应用场景，让学生了解航空仪表的实际应用。
4.介绍航空仪表的性能指标（如精度、可靠性、响应速度等）及其评估方法，训练学生判断航空仪表性能的能力。
5.探讨航空仪表的发展趋势及其在未来的应用，激发学生的创新意识。
三、教学方法为了提高教学效果，本章将采用多种教学方法相结合的方式，如讲授法、案例分析法、实验法等。
1.讲授法：通过讲解航空仪表的基本原理、结构和功能，使学生掌握航空仪表的相关知识。
2.案例分析法：分析航空仪表在飞行器上的实际应用案例，让学生了解航空仪表的作用和重要性。
3.实验法：学生进行航空仪表的实验操作，培养学生动手能力和实际应用能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本章将采用以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的航空仪表教材，为学生提供系统的学习资料。
2016年第10期
SCIENTIST 5
空中领航仿真实验室建设是为空中领航课程实践教学而全面展开的，为满足课程标准要求，提供必要实践教学环境。
通过实验教学，使学员掌握领航基本理论、熟练使用领航仪表、熟悉领航工作过程、养成良好的工作作风和习惯。
领航仪表是领航数据的显示窗口，为飞行员提供引领飞机航行所需要的高度、速度、航向、各方位角等领航信息，是领航仿真实验的重要组成部分。
建设领航仪表，若全部采用真实的航空仪表装备，仿真度好，但成本高、维护工作量大，容易损坏；采用虚拟航空仪表，易于维护，成本低，但仪表的真实度欠佳，无法实现按钮、旋钮功能。
本文就常见的领航仪表提出了一种“虚实”结合的设计思路和实现方法。
1 总体设计
领航仪表主要显示的是领航相关信息，因此选取
的主要仪表有高度表、速度表、陀螺磁罗盘、无线电罗盘、领航时钟、地平仪、升降速度表；考虑到空中领航实践教学的基础性、完整性要求，必需将常二、三代机相关仪表加入其中，这样又选取了航向位置指示器和综合显示器两种仪表。
综合考虑到总体硬件成本、维护成本和教学实验对领航仪表的真实性需求，计划采用“虚实”结合的方法来实现领航仪表。
领航仪表板由前后两部分组成，后面为普通的显示器，前为仪表的挡板。
显示器显示的为“虚”的部分，用来显示仪表的指针、刻度、指示窗口等，用软件来实现，核心技术主要有模拟PID 控制、UDP 技术、OpenGL ；仪表板为“实”的部分，用来表示仪表的表盘、按钮、旋钮等，用硬件来实现，核心技术主要有虚拟装配、3D 打印、激光切割。
2 仪表板制作2.1 仪表盘
仪表板主要参考真实飞机仪表板进行设计，主体
为黑色电喷涂1mm 厚钢板，上面按每一块仪表实际仪表
尺寸，切割出表盘大小一致的显示窗口，如图1
所示。
显示窗口边缘采用3D 打印技术打印仪表盘立体模型，由AB 胶固定于钢板。
对于配有按钮、旋钮的仪表，在对应的位置开孔，用于固定按钮、旋钮。
图1 仪表板正面
2.2 按键、旋钮及电路
仪表板按键包括2个领航时钟按钮、1个陀螺磁螺盘的协调按钮、20个多功能显示器按钮。
旋钮包括1个高度表气压设定旋钮和1个航向位置指示器航向预置旋钮。
按钮、旋钮本身按1:1的比例，打印成型。
旋钮、按钮分别与开关量传感器、模拟量传感器相连
，汇总至主控电路，经USB 接口，连接至计算机，如图2所示。
图2 仪表板反面
空中领航仿真实验室中领航仪表的设计与实现
徐振东，林 强，张 军
空军航空大学航空理论系，吉林长春 130062
摘 要 在空中领航仿真实验室的建设中，学员实验台能够为学员提供真实的座舱外景和主要领航仪表，可对空
中领航教学中的主要领航知识点进行模拟实验，满足实践教学需求，有助于飞行学员领航技能的培养。
本文主要研究空中领航仿真实验室中实验台的主体部分——领航仪表的设计与实现。
关键词 空中领航；仿真实验室；GL Sstudio ；领航仪表
中图分类号 V2 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2016）10-0005-02
基金项目：吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目（吉教科合字[2013]第519号）。
作者简介：徐振东，副教授，硕士生导师，研究方向为虚拟现实技术。
林强，讲师，研究方向为导航制导与控制。
张军，讲师，研究方向为空中领航。
科学前沿论坛
图3 仪表板衫板
2.3 装配
多功能显示器周边按钮嵌入在底座中，对应的开关量传感器焊接在电路板，并固定于底座，其他按钮、旋钮通过安装孔固定于仪表板。
为防止仪表板背面电路直接接触后面的显示器，在仪表板与显示器之间加装一层仪表板的衫板，如图3所示，并用螺钉与仪表板固定在一起，起到保护显示器的作用。
3 领航仪表模型建立
3.1 领航仪表结构框架
领航仪表由领航时钟、空速表、地平仪、升降速度表、陀螺磁螺盘、多功能显示器、高度表、航向位置指示器和无线电罗盘构成。
领航仪表子系统组成结构如图4所示，其中多功能显示器周围共20
个设定按钮。
图4 领航仪表结构框架
3.2 开发过程
主要采用GL Sstudio软件工具进行领航仪表开发：1）创建纹理。
采用高分率数码相机拍摄主要机型的仪表板，对拟采用的领航仪表进行技术处理作为纹理。
用常用图片处理软件，去掉图中的背景，将仪表中活动的部件全擦除，例如指针、指示窗、可转动的表盘等等，同时对亮度、对比度进行调整，保存为纹理图片，保存格式为PNG。
2）创建仪表模型。
在GL Studio软件的图形设计器中创建仪表模型，用鼠标直接拖拽生成所需的模型。
为创建的仪表模型纹理贴图，在属性框中对纹理进行大小变动、旋转角度等操作，辅以灯光和阴影，让模型更加真实、自然。
3）软件开发。
采用GL Studio软件提供的旋转、移动等函数，为仪表模型添加属性、方法和变量以实现对仪表控制。
利用GL Studio的代码生成器将仪表模型转换成OpenGL源代码。
在Microsoft Visual Studio．NET 2003编译环境下对仪表进行编译生成独立的动态链接库（DLL）。
4 实验仿真数据分析
处理器采用Intel酷睿i5 4590CPU，3.3Ghz，4G 内存；显卡Geforce 7700；显示器21.5英寸。
在VC++7.0环境下开发的领航仪表板如图5所示。
通过系统显示表明：当飞行器在三维地景中飞行，飞行员通过键盘调整高度、速度、航向，高度从50m至150000m、速度从200km/h至1 200km/h变化时，仪表模型的载入、显示、转动对系统的开销较小，系统延迟小于l帧／秒，且平均帧率在30fps以上，达到实时仿真要求，满足交
互仿真的需要。
图5 显示的领航仪表
5 结论
研发领航仪表显示系统主要是为了空中领航仿真实验室的学员实验台建设，完成空中领航课程实践教学环节，在地面上对飞行学员进行领航仿真训练，加强其对各知识点的理解，掌握领航仪表的认读及使用，为实际空中领航实施做好准备；同时也能缩短飞行学员空中训练的时间，节约训练经费。
参考文献
[1]程思宁，耿强，姜文波.虚拟仿真技术在电类实验教学中
的应用与实践[J].实验技术与管理，2013，30（7）：94-
97.
[2]崔媛，武艳君，孙萌萌.依托虚拟仿真实验教学中心培养工
程实践能力的探索[J].黑龙江科学，2014，5（5）：29，296.
[3]刘丽娇.基于GL—Studio的飞行模拟机虚拟座舱开发[D]．
哈尔滨：哈尔滨工业大学，2009．
[4]杨振宇.飞机飞行视景仿真与座舱显示的软件实现[D].西
安：西北工业大学，2006．
[5]李申．三维飞行视景仿真技术研究[D]．西安：西安电子科
技大学，2011．
SCIENTIST 6。
