一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介
專(zhuān)業(yè)級(jí)塞斯納172飛行模擬器是專(zhuān)業(yè)的飛行模擬器廠(chǎng)家福建科德電子科技有限公司生產(chǎn)的采用了先進(jìn)的飛行仿真技術(shù)，以通用飛機(jī)塞斯納172為模擬仿真對(duì)象研制開(kāi)發(fā)的飛行模擬仿真設(shè)備。設(shè)備包含座艙仿真分系統(tǒng)、航電/儀表仿真分系統(tǒng)、飛行性能仿真分系統(tǒng)、視景/音效仿真分系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)分系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)分系統(tǒng)等多個(gè)部分組成。
飛機(jī)的駕駛艙環(huán)境完全按照塞斯納172飛機(jī)進(jìn)行仿制，包括:儀表面板、塞斯納專(zhuān)用搖桿、左右聯(lián)動(dòng)腳舵、油門(mén)和混合比桿、襟翼手柄、配平輪等操縱設(shè)備。設(shè)備能夠模擬塞斯納172的正常的滑行、起飛、爬升、巡航、下降、進(jìn)近、著陸的全過(guò)程及各種復(fù)雜氣象條件和緊急情況，提供接近真實(shí)的飛行體驗(yàn)。
本設(shè)備可應(yīng)用于專(zhuān)業(yè)的航司、航空航天專(zhuān)業(yè)類(lèi)中高院校、科技館、航空科普中心、作為航空培訓(xùn)、科研仿真、航空研學(xué)、科普體驗(yàn)等相關(guān)航空主體活動(dòng)的支撐設(shè)備。

二、硬件設(shè)計(jì)

2.1. 座艙仿真

座艙仿真分系統(tǒng)是飛行模擬器的人機(jī)交互核心，按塞斯納172飛機(jī)駕駛艙前端布局1:1 復(fù)刻物理環(huán)境與操作邏輯，為飛行員提供與真機(jī)一致的視覺(jué)、觸覺(jué)、力感與操作交互，是實(shí)現(xiàn)飛行訓(xùn)練、特情處置訓(xùn)練的基礎(chǔ)平臺(tái)。
模擬座艙結(jié)構(gòu)尺寸與塞斯納172飛機(jī)的駕駛艙內(nèi)部外形尺寸基本一致，使用符合標(biāo)準(zhǔn)的制造材料，保證座艙結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，具備足夠的強(qiáng)度支撐相關(guān)設(shè)備的安裝和使用人員的安全；
模擬座艙內(nèi)安裝有操縱機(jī)構(gòu)仿真件包括所模擬飛機(jī)的駕駛桿、腳蹬、油門(mén)桿以及各類(lèi)顯示儀表等。

2.1.1. 駕駛桿

駕駛桿操縱機(jī)構(gòu)主要能實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)俯仰和橫滾的控制，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)主副駕駛桿的聯(lián)動(dòng)，桿頭為鋁件數(shù)控加工制造，提供縱向和橫滾的操縱效果；內(nèi)部采用全金屬制作的機(jī)械運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)采集精度12位，操作數(shù)據(jù)平滑，可以精細(xì)的控制飛行姿態(tài)；
駕駛盤(pán)采用金屬材質(zhì)，外觀(guān)、尺寸以及手握方式與真機(jī)保持基本一致；
配平按鍵、AP按鈕和通話(huà)按鈕功能及信號(hào)有效操縱方式、功能以及操縱方式與真機(jī)基本一致；

2.1.2. 腳蹬
腳蹬外觀(guān)、尺寸、觸感以及相對(duì)駕駛艙的安裝位置與真機(jī)基本基本一致；
腳舵主要實(shí)現(xiàn)方向舵偏航控制與主輪剎車(chē)控制，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，操作方式與真機(jī)一致，腳舵組件分為腳舵?zhèn)鲃?dòng)機(jī)構(gòu)、剎車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，腳踏板用鋁板數(shù)控加工，然后噴塑處理，利用可調(diào)節(jié)彈簧裝置實(shí)現(xiàn)操縱力的仿真。
腳舵按照實(shí)裝飛機(jī)1:1比例仿制，功能與實(shí)裝基本一致。腳舵踏板為鋁件數(shù)控加工制造，表面處理后，整體噴黑塑。操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在地板下部；與底座連接采用螺栓固定。
操縱結(jié)構(gòu)采用精密加工工藝,動(dòng)作靈活，無(wú)阻滯，采用高精度傳感機(jī)構(gòu)，腳舵外觀(guān)、尺寸、材質(zhì)、手感、力感、操作行程等均與真實(shí)設(shè)備一致。數(shù)據(jù)采集精度15位。

 

2.1.3. 油門(mén)/混合比

油門(mén)桿

油門(mén)組件按照實(shí)裝飛機(jī)1:1比例仿制，功能與實(shí)裝基本一致。桿頭為鋁件數(shù)控加工制造，表面處理后噴涂成黑色，手柄采用仿真件，加裝直線(xiàn)電位計(jì)采集操作信息并為操作提供摩擦阻尼感覺(jué)，采用精密加工工藝，操作感受、材料工藝等與真機(jī)一致, 油門(mén)桿操作力可調(diào)，調(diào)節(jié)行程與實(shí)際一致；

 

混合比桿

油氣混合比組件按照實(shí)裝飛機(jī)1:1比例仿制，功能與實(shí)裝基本一致。桿頭為鋁件數(shù)控加工制造，表面處理后噴涂成紅色?；旌险{(diào)節(jié)器手柄采用仿真件，加裝直線(xiàn)電位計(jì)采集操作信息并為操作提供摩擦阻尼感覺(jué)。采用全金屬制作，具有按壓鎖定功能和機(jī)械旋進(jìn)旋出微調(diào)功能，采用高精度傳感機(jī)構(gòu)操縱結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)行程與實(shí)際一致

 

2.1.4. 襟翼

襟翼組件的外觀(guān)、尺寸、材質(zhì)、操作方式等與真實(shí)設(shè)備基本一致，具有0°、10°、20°、FULL四檔可調(diào)。整體組件包括兩個(gè)部分：一個(gè)是襟翼控制桿，一個(gè)是當(dāng)前襟翼偏轉(zhuǎn)角度指針，控制部分采用仿真件，加裝直線(xiàn)電位計(jì)采集操作信息并為操作提供摩擦阻尼感覺(jué)，采用精密加工工藝，操作感受、材料工藝等與真機(jī)基本一致，偏轉(zhuǎn)角度指針采用數(shù)字金屬齒微型舵機(jī)進(jìn)行控制，能實(shí)時(shí)同步模擬飛行仿真系統(tǒng)的襟翼實(shí)時(shí)角度。

 

2.1.5. 配平輪
配平輪組件的外觀(guān)、尺寸、材質(zhì)、操作方式等與真實(shí)設(shè)備基本一致，控制部分采用仿真件，加裝無(wú)接觸時(shí)霍爾旋轉(zhuǎn)編碼器采集操作信息，阻尼器提供摩擦阻尼感覺(jué)，操作方式與感受與真機(jī)一致。

 

2.1.6. 油箱選擇器

為仿真件，其操作方式與真機(jī)一致，燃油選擇閥面板為鋁板，數(shù)控加工，然后導(dǎo)電氧化發(fā)黑，噴漆刻字處理，其分為3 檔，在 LEFT、BOTH 及 RIGHT 能單獨(dú)停下來(lái)，與真機(jī)控制方式一致。

2.1.7. 點(diǎn)火開(kāi)關(guān)

點(diǎn)火開(kāi)關(guān)：用于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制，操作方式與真機(jī)基本一致，有OFF / R / L / BOTH / START五檔，第五檔為自復(fù)位。
2.1.8. 控制面板
控制面板仿真件包括所模擬飛機(jī)的開(kāi)關(guān)面板硬件，包括：電池開(kāi)關(guān)、左發(fā)電機(jī)、右發(fā)電機(jī)、電池測(cè)試、航電主電源、航行燈、頻閃燈、著陸燈、滑行燈、皮托管加熱、除冰、油泵(左右)、航電燈光控制、面板燈光控制、控制臺(tái)燈光控制、備份儀表燈光控制等開(kāi)關(guān)。

 

斷路器仿真面板：外觀(guān)特征與所模擬飛機(jī)斷路器開(kāi)關(guān)面板真件保持基本一致；斷路器開(kāi)關(guān)面板符號(hào)、字體顯示以及面板顏色與真件保持一致。

2.1.9. 座椅

模擬座艙內(nèi)組件包含雙人座椅，布局與真機(jī)保持一致，具備以下功能：模擬座艙內(nèi)座椅可以進(jìn)行前后調(diào)節(jié)，椅靠背可調(diào)節(jié)。

 

2.2. 仿真計(jì)算機(jī)

序號(hào)	名稱(chēng)	參數(shù)指標(biāo)	備注
1	CPU	I5	6核12線(xiàn)程
2	內(nèi)存	8GB	DDR4
3	固態(tài)硬盤(pán)	240GB
4	顯卡	8GB
5	電源	500W

三、軟件系統(tǒng)

3.1. 飛行性能仿真分系統(tǒng)

飛行仿真系統(tǒng)基于塞斯納172型真實(shí)氣動(dòng)數(shù)據(jù)為模擬仿真對(duì)象研制開(kāi)發(fā)的。
系統(tǒng)可模擬：能夠模擬正常的滑行、起飛、爬升、巡航、下降、進(jìn)近、著陸等全過(guò)程及各種復(fù)雜氣象條件飛行和緊急情況處置，提供接近真實(shí)的飛行體驗(yàn)
并可模擬本場(chǎng)五邊飛行、轉(zhuǎn)場(chǎng)飛行、起落航線(xiàn)飛行、空域飛行、儀表盲降程序訓(xùn)練、低能見(jiàn)度飛行訓(xùn)練等。
內(nèi)置全球基礎(chǔ)地景和導(dǎo)航數(shù)據(jù)庫(kù)，支持用戶(hù)機(jī)場(chǎng)和導(dǎo)航數(shù)據(jù)定制。

3.2. 視景/音效仿真分系統(tǒng)

（1）視景系統(tǒng)可生成和顯示飛行過(guò)程中看到的外部景象，包括機(jī)場(chǎng)、跑道、天空、云層等。
(2)視景系統(tǒng)：三通道高清顯示器，高清分辨率，支持晝夜、雨雪等環(huán)境切換。
(3)3D音效系統(tǒng)：音效系統(tǒng)可模擬飛行過(guò)程中聽(tīng)到的各種聲音，如發(fā)動(dòng)機(jī)噪音、風(fēng)聲、氣流聲、警告音、無(wú)線(xiàn)電通信等。。
(4)視景分系統(tǒng)按駕駛員視點(diǎn)關(guān)系及設(shè)定的能見(jiàn)度和氣象條件生成此刻座艙外的各種景象，包括機(jī)場(chǎng)、跑道、燈光、建筑物、田野、河流、海浪、地形地貌、活動(dòng)目標(biāo)（空中、地面、海面）等；聲音模擬分系統(tǒng)給飛行人員提供音響效果，如發(fā)動(dòng)機(jī)聲響、氣流噪聲、設(shè)備工作聲音等。

3.3. 航電/儀表仿真分系統(tǒng)

3.3.1. G1000航電仿真系統(tǒng)

航電儀表面板與真實(shí)航電設(shè)備一致，面板和按鍵具有可調(diào)背光功能，背光符號(hào)、字體顯示、顏色與真件基本一致，周邊按鍵采用實(shí)體按鍵、所有開(kāi)關(guān)/旋鈕功能及信號(hào)有效，并提供一組備份儀表，提供備用的姿態(tài)、空速、高度指示，各儀表指示與真機(jī)一致，顯示邏輯與真機(jī)一致。
航電仿真系統(tǒng)采集接收飛行仿真軟件解算的飛機(jī)性能及航電信息，并根據(jù)飛行員的操縱信息，實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)座艙各類(lèi)儀表指示及飛機(jī)參數(shù)顯示器、以及部分屏顯畫(huà)面顯示。
PFD畫(huà)面包括顯示高度、速度、姿態(tài)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)等；MFD畫(huà)面顯示以下數(shù)據(jù)：發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)、燃油數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、通信數(shù)據(jù)、機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)等，配備空速表、姿態(tài)儀、高度表。

 

G1000航電仿真系統(tǒng)，航電面板與真實(shí)航電設(shè)備一致，面板軟件為仿GARMIN G1000合成視覺(jué)版本；具備創(chuàng)建飛行計(jì)劃的功能，支持飛行計(jì)劃的修改和整體反轉(zhuǎn)，飛行計(jì)劃在地圖上的顯示與現(xiàn)行有效的航圖保持一致。

3.3.2. 備份儀表

模擬座艙仿真件具備備份儀表，備份儀表包括空速表、姿態(tài)儀、高度表和磁羅盤(pán)。

四、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)參數(shù)性能：能夠進(jìn)行縱向、側(cè)向、升降、俯仰、滾轉(zhuǎn)、偏航六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)。

 

運(yùn)動(dòng)平臺(tái)的詳細(xì)技術(shù)參數(shù)：

自由度	位移		速度
俯仰	±15°		20°/s
滾轉(zhuǎn)	±15°		20°/s
偏航	±15°		20°/s
升降	±100mm		200mm/s
縱向擺動(dòng)	±100mm		200mm/s
側(cè)向擺動(dòng)	±100mm		200mm/s
平臺(tái)噪音	≤70dB（距平臺(tái)1m處）	通訊延遲	10ms
輸入電壓	220±10%V	輸入總功率	≤4KW

五、應(yīng)用場(chǎng)景

飛行員訓(xùn)練：提供了沉浸式的飛行訓(xùn)練環(huán)境，用于飛行學(xué)員學(xué)習(xí)基本的飛行原理和操作技能培訓(xùn)，用于熟悉復(fù)雜的儀表操作和導(dǎo)航程序。支持全天候與多場(chǎng)景訓(xùn)練：不受天氣或空域限制，可隨時(shí)進(jìn)行高風(fēng)險(xiǎn)科目(如夜間儀表進(jìn)近)訓(xùn)練，模擬極端天氣(如雷暴、結(jié)冰)和突發(fā)故障(如液壓失效)，訓(xùn)練飛行員快速?zèng)Q策與應(yīng)急處置能力。
高校科研：用于各大高校航空航天、飛行器設(shè)計(jì)、民航工程、自動(dòng)駕駛等相關(guān)專(zhuān)業(yè)重要的科研與教學(xué)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)，可廣泛應(yīng)用于高校各類(lèi)科研項(xiàng)目的數(shù)據(jù)驗(yàn)證與仿真分析工作。依托高逼真度的飛行環(huán)境模擬、氣動(dòng)特性仿真與動(dòng)態(tài)工況復(fù)現(xiàn)能力，能夠?yàn)楦咝？蒲姓n題、學(xué)術(shù)研究、算法研發(fā)、飛行器性能論證等提供可控、安全、可重復(fù)的試驗(yàn)條件，有效支撐飛行力學(xué)建模、導(dǎo)航控制算法、航電系統(tǒng)適配、復(fù)雜氣象與特情飛行等方向的科研數(shù)據(jù)采集、仿真校驗(yàn)與結(jié)果論證。
航空科普教育：在科技館、航空科普館等場(chǎng)所，塞斯納172模擬器通過(guò)模擬飛行體驗(yàn)，面向青少年提供航空原理教學(xué)與模擬駕駛體驗(yàn)，普及航空知識(shí)。
飛行體驗(yàn)館：在飛行體驗(yàn)館中，塞斯納172模擬器為游客提供了逼真的飛行體驗(yàn)，增加了場(chǎng)館的互動(dòng)性和趣味性。