[发明专利]飞行模拟器多轴无线运动方法的机械结构

说明书

技术领域

本发明涉及飞行模拟器的万向旋转动作机械结构，特别是涉及飞行模拟器多轴无线运动方法的机械结构。

背景技术

飞行模拟器的所谓模拟，就是用一个系统模仿另一个系统的过程。它通过操作人员与模拟系统和工作环境的相互配合，复现出真实系统的各种特性。模拟化训练，就是综合运用以计算机技术为核心的现代仿真技术，对未来环境、行动、过程以及性能等进行描述和模拟，使受训者得到接近真实环境锻炼的高度模拟化的训练体验。利用飞行模拟器训练，具有提高训练效率，节省训练经费，保证飞行安全，减少环境污染的优点。因此，当今世界各国都非常重视利用虚拟现实技术提高训练效益，大都建有自己的模拟系统。对日常应用及突发情况处理进行提前模拟，已经是一种很普遍的做法。模拟系统实质上就是“实验室”。在这个实验室里，可以利用模拟的环境进行策略和计划的实验、预测其效果、检测其缺陷，并评估系统效能、启发新的应用思想。

飞行模拟训练就是要给飞行员构建一个虚拟的“真实”环境。我们指的环境主要分两部分：首先是机器环境，即飞机座舱、设备等；其次是外部环境，主要指自然条件、地理条件、敌我双方情况等。在机器环境方面，对飞机运动、动感(如加速度、座椅抖振等)的模拟是比较关键的技术；对飞机设备(主要是座舱中的仪表、操作设备和综合显示系统)的模拟也比较重要，对飞行员来说，座舱必须要有真实感和现场感。 

目前国际通用的是6自由度飞行摸拟器。系统的主要部件是基于HPR 原理的气动并行平台，它有着3个自由度，可沿着纵轴平移（升降），并且可沿两个横向轴旋转（横摆和纵摆）。在真实模拟人体在飞行过程当中的感受时，受到了设备结构的限制，无法完成绝大多数飞行动作时的真实人体感受、及重力场的变化。传统的模拟器，在完成各种动作及特技时，座位均保持不动，个别高档的产品，仅仅可以模拟一定的小幅度倾角的感觉，无法模拟近似的人体真实感觉，如同玩电子游戏。

本模拟器的机械部分，可适用于当今各种飞行器的模拟练习。可以模拟固定翼飞机的起飞、降落、倒飞、失速、尾旋、各种迎角、眼镜蛇机动、侧飞、连续翻滚等高难度的特技动作。同时可以模拟在各种不同的飞行状态下，对人体在重力场变化的真实感受和在这种变化时的反应及适应性。对民航客机、运输机、战斗机的模拟训练提供更真实、更贴近真实环境感受的模拟训练环境。也可以模拟直升机的“O型着陆、“跃升、“俯冲、“大坡度盘旋（直升机超过45°角倾斜姿态进行盘旋的动作）、“蛇形机动、“涅斯捷罗夫翻转、“殷麦曼翻转”、“死斤斗”、“横滚”、 莱维斯曼机动等所以高难度飞行机动动作。在逼真模拟民用、军用、抢险救灾飞行的高难度动作中，有当今现有模拟器不可比拟的仿真动作感受的效果。本结构也可以应用到航天飞机、高空飞艇、动力滑翔等飞行器的模拟飞行练习。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种飞行模拟器多轴无线运动方法的机械结构，利用该飞行模拟器的机械结构，进行飞行训练，具有提高训练效率，节省训练经费，保证飞行安全，减少环境污染，其结构简单，成本低廉。

采用的技术方案是：

飞行模拟器多轴无线运动方法的机械结构，其机械结构采用陀螺仪式的多个环形结构，包括底座、X向支撑轴、Z向支撑轴、Y向支撑轴、Z向伺服电机、X向伺服电机、模拟器驾驶舱、Y向伺服电机、内环、外环、中心环。所述的外环、内环和中心环依次向内缩小，底座与外环固定连接。外环上的X向伺服电机和X向支撑轴共同连接Y向支撑轴，用于控制X向旋转。Y向支撑轴上的Y向伺服电机和Y向支撑轴与X向错开90°，向内连接中心环，用于控制Y向旋转。中心环上的Z向伺服电机和Z向支撑轴与Y向错开90°，向内连接模拟器驾驶舱，用于控制Z向旋转。模拟器驾驶舱即在三维坐标中绕Z、Y、Z三个轴向转动, 模拟出飞机的运动变化情况。

上述的内环、中心环的上下两侧，分别安装有可拆卸的，供X向伺服电机和Y向伺服电机使用的电池组，在模拟器驾驶舱中安装供Z向伺服电机和模拟舱内设备使用的电池组，外环由于不需要运动，所以电源直接使用标准的外部电源。

上述的X向伺服电机和Y向伺服电机与模拟器驾驶舱中的驱动器，用无线收发设备进行通讯控制，Z向伺服电机在模拟舱内，可以直接使用有线方式连接驱动器，进行控制。