[发明专利]一种舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真方法

摘要

本发明提供的一种舰载直升机飞行模拟器的着舰仿真方法，所述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；在判断直升机与舰船甲板相对位置关系时，采用了把起落架在直升机体系下的坐标直接转换到船体系下，能够更简洁、更准确的判断直升机起落架是否在甲板上方，是否受到压缩，并方便直接计算压缩量大小。在判断直升机与舰船甲板相对速度关系时，把舰船速度通过坐标转换投影到直升机机体轴系上，方便把直升机起落架受到的力、对直升机的作用力矩直接投影到直升机体系上，提高舰载直升机模拟器着舰过程的逼真度。

主权项

一种舰载直升机飞行模拟器着舰仿真方法，其步骤和条件如下：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（1）分别与操纵采样计算机（2）、舰船仿真计算机（3）、运动平台计算机（4）、仪表驱动计算机（5）、成像计算机（6）连接，舰船仿真计算机（3）还与成像计算机（6）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（1）构成，该主解算计算机（1）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（1）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（2）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（2）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（1）进行通讯；所述的六自由度运动系统由运动平台计算机（4）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（4）提供操作信息；运动平台计算机（4）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（1）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（5）组成，由仪表驱动计算机（5）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（5）存储和运行仪表系统的操作软件程序，并与主解算计算机（1）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、显示屏及与之连接的成像计算机（6）组成，由成像计算机提供操作信息；成像计算机（6）存储和运行显示系统的操作软件程序，并与主解算计算机（1）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（3）构成，舰船仿真计算机（3）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（1）进行通讯；所述的着舰仿真方法，按照主解算计算机（1）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，其步骤和条件如下：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；接收信号：主解算计算机（1），通过网络接收操纵操纵采样计算机（2）的操纵采样信号和舰船仿真计算机（3）的舰船位置、角度、线速度、角速度信号；参数转换：主解算计算机（1）把接收到舰船仿真计算机（3）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；起落架坐标转换：主解算计算机（1）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；判断起落架相对甲板位置关系：在船体系下能够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；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（1）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；计算飞机与舰船相对速度、相对角速度；计算直升机起落架的力、力矩：主解算计算机（1）在船体系下,判断直升机起落架是否受力，受力的话，在直升机体系下计算直升机起落架的力、力矩；计算飞行状态参数：主解算计算机（1）中的飞行程序依据直升机受到总的力、力矩计算出飞行加速度、速度、经度、纬度、高度、角速度、角度飞行状态参数；主解算计算机向六自由度运动系统的运动平台发送参数：主解算计算机（1）将飞行状态参数输送到六自由度运动系统的运动平台计算机（4）去控制平台六个电动缸的长度，输送到运动平台计算机（4）的飞行状态参数有：直升机线加速度在机体轴X上分量，直升机线加速度在机体轴Y上分量，直升机线加速度在机体轴Z上分量；直升机线速度在机体轴X上分量，直升机线速度在机体轴Y上分量，直升机线速度在机体轴Z上分量；直升机角加速度在机体轴X上分量，直升机角加速度在机体轴Y上分量，直升机角加速度在机体轴Z上分量；俯仰角，滚转角，偏航角；运动平台计算机根据飞行状态参数，计算六个电动缸每一根的驱动信号，使运动平台产生位置和姿态；主解算计算机向仪表系统发送参数：主解算计算机（1）将飞行状态参数输送到仪表系统的仪表驱动计算机（5），进而驱动直升机飞行模拟器的仪表工作，指示对应的参数值；所述的仪表有：空速表，高度表，地平仪，升降速度表，过载指示器，罗盘；输送到仪表系统的飞行状态参数数据有：直升机空速，高度，俯仰角、滚转角，升降速度、过载，航向角；主解算计算机向显示系统发送参数：将飞行状态参数输送到显示系统的成像计算机（6），通过投影器、屏幕显示飞行员视角观察到的舰载直升机着舰时三维场景；输送到显示系统的飞行状态参数数据有：直升机经度，纬度，高度，俯仰角、滚转角，航向角；如果继续，重复参数转换步骤至主解算计算机（1）向显示系统发送参数步骤；否则，结束。