[发明专利]一种舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真方法

说明书

技术领域

本发明属于飞行仿真领域。本发明公开一种舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真方法。

背景技术

舰载直升机着舰训练的难度和风险大。因此，进行舰载直升机着舰仿真研究，建设舰载直升机地面飞行模拟器，开展舰载直升机着舰地面飞行模拟，对飞行员训练具有极为重要的意义。如何建立能够准确模拟直升机着舰的数学模型，并在飞行模拟器上进行实现是一个急待解决的难题。在舰载直升机着舰仿真过程中主要的技术难点有：计算直升机起落架与与舰船甲板的相对位置关系；直升机与甲板碰撞时起落架受力建模。目前，从科技查新检索到国内外文献上看，直升机着舰仿真一般集中在着舰自动控制仿真、纯数字仿真领域。实际应用于飞行模拟器中的仿真方法暂时还没被查到。发明内容

为了解决已有技术存在的问题，本发明提供了一种舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真方法。该方法能在模拟器中依据舰载直升机起落架与舰船运动甲板相对位置关系，实时计算舰载直升机着舰过程中运动甲板对直升机的力、力矩作用，提高舰载直升机模拟器着舰过程逼真度。

本发明提供的一种舰载直升机飞行模拟器着舰仿真方法，使用的舰载直升机飞行模拟器，包括飞行性能仿真系统、操纵采样系统、显示系统、六自由度运动系统、仪表系统和舰船模拟系统；

主解算计算机分别与操纵采样计算机、舰船仿真计算机、运动平台计算机、仪表驱动计算机、成像计算机连接，舰船仿真计算机还与成像计算机连接；

所述的飞行性能仿真系统是由进行实时飞行性能计算的主解算计算机构成，该主解算计算机中存储和运行解算舰载直升机飞行参数的飞行程序，主解算计算机中还存储和运行舰载直升机飞行模拟器着舰仿真方法的软件程序；

所述的操纵采样系统是由舰载直升机飞行模拟器的驾驶舱操纵设备及与其连接的操纵采样计算机构成；驾驶舱操纵设备包括驾驶杆、脚蹬和总距；操纵采样计算机中存储和运行操纵系统的操作软件程序，并与主解算计算机进行通讯；

所述的六自由度运动系统由运动平台计算机及与其连接的六个电动缸(7，8，9，10，11，12)构成的提供实时六自由度瞬时过载的仿真系统，由运动平台计算机提供操作信息；运动平台计算机存储和运行六自由度运动系统的操作软件程序，并与主解算计算机进行通讯；

所述的仪表系统是由舰载直升机飞行模拟器座舱内的指示仪表及与其连接的仪表驱动计算机组成，由仪表驱动计算机向指示仪表提供操作信息；指示仪表包括空速表、高度表、地平仪、升降速度表、过载指示器和罗盘；仪表驱动计算机存储和运行仪表系统的操作软件程序，并与主解算计算机进行通讯；

所述的显示系统是由实时显示直升机飞行模拟器的三维场景和舰船三维模型的图形工作站及投影器、显示屏及及与之连接的成像计算机组成，由成像计算机提供操作信息；成像计算机存储和运行显示系统的操作软件程序，并与主解算计算机进行通讯；

所述的舰船模拟系统是由实时解算舰船六自由度运动模型的舰船仿真计算机构成，舰船仿真计算机存储和运行舰船模拟系统的操作软件程序，并与主解算计算机进行通讯；

所述的着舰仿真方法，按照主解算计算机中存储和运行的舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真的软件程序进行，先介绍所述的着舰仿真软件流程，其步骤和条件如下：

步骤095，系统初始化；在系统初始化阶段定义坐标系，所使用的坐标系有：直升机体系、直升机体浮动地球坐标系、地心坐标系、船体浮动地球坐标系和船体系；

步骤100，接收信号：主解算计算机，通过网络接收操纵采样计算机的操纵采样信号和舰船仿真计算机的舰船位置、角度、线速度、角速度信号；

步骤105，参数转换：主解算计算机把接收到舰船仿真计算机发出的舰船角度、线速度、角速度参数转换为符合着舰仿真计算要求的参数；

步骤110，起落架坐标转换：主解算计算机将直升机前、左、右三个起落架在直升机体系下坐标变换到船体系下；

步骤115，判断起落架相对甲板位置关系：在船体系下能够更简洁、更准确的判断直升机起落架是否处于甲板上方、是否受到甲板压缩、压缩量多大；

步骤120，舰船线速度、角速度信号变换到直升机体系下：主解算计算机将转换过的舰船线速度、角速度信号变换到直升机体系下，该转换的目的是：在直升机体系下计算直升机与舰船的相对速度、相对角速度，计算结果不用坐标变换直接就可以用来计算起落架受到的力、力矩；

步骤125，计算飞机与舰船相对速度、相对角速度；