欢迎光临 天誉科技电动六自由度平台研发设计! 关于我们 | 联系我们 | 在线留言 伺服电机
全国统一服务热线
159-1108-9617
当前位置:天誉科技六自由度平台 > 常见问题 > 新闻资讯 >

全电动六自由度飞行模拟器的飞行感觉

文章出处:6dof 人气:发表时间:2019-01-21 22:24

TYT六自由度平台
        每个飞行器都有它自身特殊的飞行感觉,特殊的飞行参数和操作规程。我们开发了特殊传感器让飞行模拟器在不同飞行状态下与真实飞行中有着这相近的响应,飞行员正确反应在试飞和安全飞行是完全不同的。
 
       飞行仿真行业就是让飞行员学习飞行过程中的各方面感受,同时减去了真正飞行中的高额成本和潜在风险。据《航空安全飞行杂志》调查:高质量的飞行模拟器飞行训练是航线机组人员走上岗位前非常重要第一课。对以后的飞行安全有着非常明显的作用,飞行模拟器最卓越的功能就是对所有现实飞行中的任何地点,任何可能遇到的特殊状况进行模拟挑战。
 
        全天候六自由度飞行模拟器控制系统必须复制飞行员例行飞行中遇到的所有条件状况,飞行员在领取飞行执照和晋升飞行等级前必须精通并通过飞行模拟器的考核。简单的说:这种六自由度运动控制系统包含复杂的硬件和软件集成智能化协调控制飞行模拟器,飞行员在虚拟的天空中驾驶飞机飞行。确切地说,飞行模拟器必须具备集成六自由度运动平台控制系统与控制加载硬件重建行动,与初级控制系统和次级控制系统,与整个座舱仪表,与机舱仿真视景系统完美无接缝对接。
 
        液压运动控制系统统治了飞行模拟器行业已经40 年。但近十年来,随着伺服控制系统得日臻完善,全电动运动控制系统迅速崛起,高性能平台参数以及低投资成本和低维护费用受到了广大用户充分肯定。全电动运动控制系统已经是飞行模拟器的首要选择。
 
电子器件挑战
 
        虽然液压运动控制系统基本能够满足全天候飞行模拟器的所有性能参数,但是全电动运动控制系统能够提供优越于液压系统的更多优点:整个系统的更高效率,在低维护费用下更长正常运转时间,低成本的基础配套设施投资。液压系统得基础设施需要可观的前期投入:液压管线沟,液压泵站,液压阀组,液压过滤器,液压系统温度控制器,等等,还有这些液压系统得安装费用。
 
        另外液压系统得应用不符合现代绿色环境保护要求,因为液压油泄露和需要定期更换使用过的液压油。对于飞行培训学校的飞行模拟器需要24 小时,每周7 天的连续训练使用 ,全电动运动系统更长正常运行时间对他们最具吸引力。
 
        虽然有这么多优点, 但是全电动运动控制系统得发展为何刚刚起步,一个原因为早期的伺服电机对于大行程大负载(14 吨)平台的很难提供高功率密度电机,大功率工业伺服系统缺少功率器件和中央处理器,使他们在飞行模拟器上难有作为。同时当时在安全系统上没有成熟的保障,但是液压系统有保压液压油, 可以使系统在出现故障的时候回到平台初始位置,保证人员的安全。但是伺服电动缸却需要电力将模拟器回到初始位置。飞行员在驾驶前期的电动飞行模拟器的时候飞行感觉与液压飞行模拟器有很大差别。
 
        经过这些年来电子技术/控制技术突飞猛进,全新的电动运动控制系统在技术上的日渐完善成熟,已经给飞行模拟器带来了全新的革命。
 
伺服电动缸为飞行助力
 
        对飞行模拟器的工程师在选择全电动系统替代液压系统最大的困扰是:需要能够承受高载荷和大功率驱动控制系统;需要高保真系统,在大功率系统下运动转换的平滑性过渡;必须有绝对可靠的安全缓冲保护机构:保证飞行员人身安全以及仿真设备不会损坏。对于商业应用,通过美国联邦航空管理局(FAA)D 级认证的全电动全天候模拟器是最酷的挑战。
 
        对于制造商业飞行器飞行训练的全天候飞行模拟器厂家,象 Flightsafety International (FSI, 布罗肯阿罗,奥克拉) 和 CAE(蒙特利尔,加拿大),必须得到 FAA 出具的 D 级认证证书才能将他们生产的飞行模拟器应用在美国飞行员训练上。D 级证书保证了在模拟器上飞行经验充分等效于飞行员的飞行小时,为了达到D 级认证标准,飞行模拟器必须达到所有商业运动控制系统中最高级别保真度和安全性。
TYT六自由度平台
        全电动系统得优点驱动工程师们去创造出更优越的全电动飞行模拟器(FFS)去替代液压 FFS。第一个将改进的电动技术成功应用在飞行模拟器上的公司就是来自纽约州东奥罗拉的Moog Inc. Moog 公司向正使用moog 伺服阀的液压飞行模拟器厂家推荐了他的全电动运动控制平台构想。
 
       推进全电动技术的第一个技术突破是滚珠丝杠技术。工业专家确认:正是滚珠丝杠这种装置将旋转运动转化为直线运动,保证了伺服缸中最重要的功能部件能够实现高保真的应用。
 
       Moog 公司发展了这种特殊应用的滚珠丝杠技术,提高了高保真级别同时实现低噪音和解决了传输干扰问题。这就意味着运动平滑的伺服电动缸工作时不会增加任何噪音和振动到飞行模拟器正常运行中。这种技术在20 年前是不可能的,这需要投入大量精力设计开发特殊的滚珠滚动系统,特殊制造工艺,误差的精准控制,100%全检。 
 
       同时受益于电子技术飞速发展,高性能中央处理器的出现和大容量存储器的发明。高电压功率器件的问世带动了大功率伺服电机及驱动系统得成熟应用,高能磁铁技术推动了无刷伺服电机的高功率密度。伺服电动缸的行程已经达到1520mm, 同时有效载荷已经超过14 吨, 将使飞行模拟器的全电动使用范围越来越大。
 
       Moog 公司工程师保证了运动平台伺服电动缸,加载控制,伺服驱动系统,和于飞行模拟器主机的交换数据通讯软件的合理设计。 FSI 公司改进了他们的运动控制系统为Moog 设计的六自由度运动平台系统。 
 
       FSI 公司让 Moog 公司为直升机操纵负载夹具原型机设计测试平台,这套测试系统迫使 Moog 公司加速整合模拟器主机与 Moog 硬件平台系统的软件通讯速度,以及消除振动源和扭矩脉冲,同时以最短的时间通过D 级认证。
 
       为满足实际应用需求,Moog 工程师们重新构建标准的伺服驱动系统,内置高性能微处理器达到更高的刷
 
       新率和对电流/速度/位置闭环控制的高速计算速度,以及与模拟器主机的高速通讯速度。
 
       经过匹配伺服电动缸的试验平台的原型机的试验控制,对初始概念的验证。试验证明全电动运动平台的平稳运动特性优于液压系统。
 
       伺服电动缸电机是12 级无刷伺服电机,特殊设计的转子和定子在低定位扭矩,低扭矩脉冲,低无用谐波下达到输出633Nm 扭矩。特殊设计的滚珠丝杠和伺服电机系统轻松处理高负载运动平台。
 
       当然,安全是必须关注的问题。不间断电源给运动平台系统提供安全故障恢复功能和连续记录功能。另外48V 备用电池和故障安全驱动系统提供充分电力保证飞行模拟器座舱因为系统意外断电回到初始位置。 
 
       在极端操作状态下,例如模拟飞行风暴气候和强风切变,伺服电动缸将不寻常的达到行程的最低点和行程的最高点。当然液压缸有典型的内部缓冲系统保证伺服缸前段接头和伺服缸伸缩管的不会损坏,为防止伺服电动缸到达极限位置的造成的损坏,Moog 创新发明了伺服电动缸内置免维护缓冲器。这种缓冲器将行程的两端加长76.2mm,消除了运动平台的反作用动能。 
 
       运动平台的控制只是整个运动控制的一部分,Moog 同时也发展了直线电机控制装载机,保证了飞行模拟器的充分保真度。操作负荷就是长期将力负荷反馈至驾驶员使用的初级和次级控制器。这种反馈仿真了驾驶员的在真正飞机上控制感觉,这个非常相近于动感游戏机上的方向盘和操纵杆。
 
电动系统成功起飞了
 
        在 2006 年,世界上第一个全电动全天候飞行模拟器正式通过联邦航空管理局的 D 级证书。Moog 公司和FSI 公司成功合作创造的新的历史—全电动飞行模拟器,FAA 认真仔细的对比并肯定了真实飞行与模拟飞行感觉的相似。
 
        从那时起, 全电动飞行模拟器的市场快速的发展起来。《国内航空训练杂志》最近指出:现有1150 台飞行模拟器正在全球各地正常使用。新的飞行模拟器在不断的制造和销售,有85%的产品是全电动模拟器。 
 
       从绿色低碳角度看待这个创举,全电动飞行模拟器带来了重大意义。全电动系统相比液压系统节约了 80%的能源,当然同时我们没有液压油,没有过滤器,没有液压系统得漏油和滴油。最终全电动飞行模拟器减少了维护时间, 给与模拟训练更多的时间,事实上降低了客户的成本。

 
 

此文关键字:六自由度

六自由度