云开·全站apply体育官方平台 数据解析 | 飞行模拟器研究报告

1 飞行模拟器的概念及分类

1.基本概念

飞行模拟器主要用于民用和军用飞机飞行员的飞行训练，是飞机试飞员、飞行员、领航员和地勤人员进行技能训练和维持飞行训练、试验研究的有效手段。飞行模拟器具有安全、经济、高效、环保等特点，国内外越来越多的用户普遍重视利用飞行模拟器解决飞机设计、飞机销售、飞行员培训等方面的问题。

飞行训练模拟器主要用于训练飞行员，从练习操作和仪表检查到模拟真实的日常飞行，训练机组人员进行正常和紧急操作程序。使用模拟器，飞行员可以接受训练以应对各种飞机问题或不安全情况，例如发动机故障、液压或电气系统故障、仪表故障等。

2. 军用和民用飞行模拟器

飞机飞行模拟器主要分为军用和民用两大类：

1）军事

为适应作战训练需要，主要针对各型战斗机飞行员进行作战技术训练，进行导航、拦截、轰炸、空中加油、各种机载设备操作、各种飞行机动、机载武器发射投放、单机空战、团队级多机联合战术训练等训练，并向多军种对抗、联合作战模拟训练方向发展。

2）平民

它主要针对民航飞行员的驾驶技能、机载设备的操作使用、特殊情况的处理等进行训练。民航飞机是一种高效、现代化的交通工具，与军用飞机不同，民航飞机要求更加安全、舒适、环保、经济，因此其对应的飞机飞行模拟器产品也应具备这些特点。

3. 飞机开发工程模拟器

在飞机工程研发领域，工程仿真设备主要用于设计结果的仿真优化，以及工程成果的集成、协调和验证。工程仿真设备主要用于具体飞机型号的研制和具体技术的研究，重点是经验丰富的飞行员参与飞行控制系统控制规律的评估和系统开发。工程仿真设备的应用不仅涉及飞机工程研制，还包括制造和运行。此外，工程仿真设备还可用于人机关系基础专题和专门试验课题的研究。

利用工程仿真设备邀请经验丰富的飞行员参与飞机及飞行控制系统设计的全过程显得越来越重要。参与飞行模拟研究的飞行员不仅要具有较高的飞行技能和丰富的飞行经验，还必须具备较高的理论知识水平和工程素质，以便与飞机设计工程师沟通思想，共同分析问题。

典型工程仿真设备在飞机设计过程中所起的作用包括：开发、研究和优化飞机的飞行控制率；研究和评估飞机的飞行品质；开展飞机大迎角、失速、过失速等工况研究；研究模态转换和故障瞬变及故障效应（有些工况危及飞行安全，不需要在空中进行危险试验）；开发新的人感系统，评估座舱布局和仪表显示；评估综合航电系统的结构、硬件和软件；研究综合飞控管理系统；配合空中试飞，重现和分析试飞过程中出现的故障；研究紧急和故障条件下的运行特性；对试飞员进行地面训练和飞行训练等。

4. 用于飞行训练

地面飞行模拟训练设备从低到高可分为以下几类：

各国的民航主管部门，如FAA、EASA等，都负责对各类模拟器进行认证和测试。美国民航飞行员的飞行训练时间只认可FAA认可的模拟器，欧洲飞行员的飞行训练时间也只认可EASA认可的模拟器。模拟器若要获得认证，必须能够证明其符合监管机构对飞行模拟设备的要求，或为模拟飞机设计的全功能飞行模拟器。中国民航局于2005年3月颁布了《飞行模拟器识别和使用规定》CCAR60，对飞行模拟器做出了详细规定。

美国联邦航空管理局（FAA）对固定翼飞机和旋翼飞行模拟器设立了不同的资格等级。

1）飞行训练装置

飞行训练设备（FTD）分为1至7级，7级为最高级别。

2）飞行模拟器

全飞行模拟器（FFS）分为A至D级kaiyun官方网app下载app，其中D级为级别最高、功能最强大的全功能飞行模拟器。

注：六自由度是指绕三个轴的直线运动和转动，如同真实自由物体在空间中的运动。三个转动为俯仰（机头朝上或朝下）、滚转（一翼朝上或朝下）和偏航（机头朝左或朝右）；而三个直线运动为升沉（上下运动）、横向运动（左右运动）和纵向运动（向前加速或减速）。

3）综合课程培训师

综合程序训练器采用专业触摸屏及飞机设备模拟，营造与真实飞机驾驶舱一致的训练环境，可重现各种飞行环境，可完成飞行前准备、标准离场、爬升、巡航、下降、进近、标准进近、复飞等飞行程序以及机组协调、飞行管理系统、电子飞行仪表系统等操作程序的训练。

4）其他低级仿真系统

虚拟维修训练器采用图形图像处理技术，在二维计算机桌面上模拟真实的驾驶舱系统，维修学员通过VMT完成维修模拟程序训练，满足维修学员的飞机系统功能测试、运行检查、故障分析与排除、部件识别与拆卸等训练科目。

虚拟模拟器是基于航空仿真技术，广泛利用图形图像kaiyun体育，在计算机上以二维形式模拟真实的驾驶舱系统，通过VSIM，飞行学员可以完成单机标准飞行程序训练和有效的机组协调训练，满足飞行学员训练所需的非常规程序和应急程序训练。

基于仿真技术的理论训练课程是基于飞机仿真技术开发的，满足学员对飞机主要系统工作原理、操作程序的自学功能，学员通过SBT自学可以学习到飞机各系统的理论知识以及各系统之间的相互作用。

2.飞行模拟器的组成

它通常由模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统和教官控制台五大部分组成。

1. 模拟驾驶舱

训练用飞行模拟器的模拟座舱内各种控制装置、仪表、信号显示装置等几乎与实际飞机一模一样，它们的操作和指示也与实际飞机相同。因此，飞行员进入模拟座舱时，感觉就像是身处真实飞机的驾驶舱中。当飞行员操纵操纵杆、油门、开关等各种控制装置时，不但能使各种仪表、信号灯相应工作，还能听到相应设备的声音和外界环境的声音。同时，飞行员的手、脚也能感受到操纵飞机所产生的力量。

2. 运动系统

它用来模拟飞机姿态、速度的变化，使飞行员感受到飞机的运动。飞行机运动系统的工作状态决定了整个飞行运行的效率，运动系统必须与飞行机结构相结合装配。先进的飞行模拟器的运动系统有六个自由度，即在三维坐标系中绕三个轴的旋转和沿三个轴的直线位移。主要有六个液压伺服作动器和一个支撑平台，平台上安装有模拟座舱。六个作动器的协调运动可带动平台，使座舱模拟飞机的运动变化。

3.视觉系统

用于模拟飞行员看到的座舱外景象，使飞行员能够判断飞机的姿态、位置、高度、速度、天气等。先进的视景系统利用计算机生成座舱外的景象，再通过投影和显示装置显示出来。飞行模拟器的视景范围虽然是虚拟的，但也为飞行员提供了真实的操作场景。

空中和地面自然景色和地理环境的变化需要借助三维可视化战场环境数据库。该虚拟三维战场环境数据库是利用地理信息系统、三维动态可视化仿真、场景建模、图形图像处理等技术，整合数字高程卫星遥感影像、物理纹理、人文特征等数据源生成的。它可以再现现实环境中的山脉、河流、森林、海洋、天空等自然地形地貌和城镇、建筑、桥梁、道路、铁路、机场等人文景观，同时提供雾、雨、雪等各种气候条件下的昼夜场景，营造出险峻而又近乎真实的三维战场环境。外部环境模拟可以为受训人员提供各种飞行条件下更加逼真的飞行视觉和临场感，提高训练质量和受训人员对环境的认知效率。

4.计算系统

计算机系统是飞行模拟器的神经中枢。飞行模拟器是一个实时仿真控制系统，实时性要求高，需要通信的信息量大，精度要求高。计算机系统负责整个模拟器中各系统的数学模型的求解和控制。现代飞行模拟器通常由多台计算机组成网络，每台计算机分别处理不同的信息，并不断地相互通信，使整个模拟器协调运行。

5. 讲师控制台

它是飞行模拟器的监控中心，主要用于监视和控制飞行训练。它不仅能及时显示飞机的各项飞行参数和飞行轨迹，还能设定各种飞行条件，如风速、风向、温度、气压、起始位置等。此外，还可设定各种故障，以训练飞行员判断和处理故障的能力。先进的教练站还具有维修检测、评估和识别功能。

航空飞行离不开地面指挥中心的全过程管控，教员控制台也是飞行模拟器涉及的主要内容，重点是按照飞行要求执行控制指令，保持航天飞行与地面控制的一致性。

3 飞行模拟器主要技术及难点

1.传感技术

重点研究传感器信号的处理与识别技术、方法与装置，结合自校准、自诊断、自学习、自决策、自适应、自组织等人工智能技术，发展支撑智能制造、智能机器和智能制造系统发展的智能传感器技术体系。对于飞行模拟器而言，其本身就是对人工操作的全面模拟，传感器系统可以感知人工动作信号，为飞行器操控提供正确引导。未来融入传感器技术的模拟器将拥有更加便捷的操作性能，为驾驶员创造更加逼真的飞行场景。

2. 无线技术

飞行模拟器可以模拟的对象很多，主要集中于各类飞行设备，包括：飞机、卫星、导弹等，其中大部分集中在军事技术改造上。地面指挥中心远程操控飞机，必须通过超远程无线操控平台操控，才能让飞信信号准确传输。模拟器配备超远程无线技术是必不可少的。无线图像监控系统工作频率较高，波长较短，绕射能力较差，发射时必须满足视距条件，即接收与发射天线之间不能有遮挡，有遮挡时可增加绕射功率或设置中继站。

3. 数字技术

数字技术是与电子计算机相联系的一门科学技术，它利用一定的设备把各种信息，包括图片、文字、声音、图像等转换成电子计算机可以识别的二进制数“0”和“1”，然后进行计算、处理、存储、传输、传播和还原。信息化是人类社会活动的必然趋势，计算机在推动信息化发展中起着重要作用，帮助用户解决高速计算中遇到的各种问题。软件是在硬件上运行计算机程序或指令的数据集，对数字模拟器的整体功能有很大影响。

4.人机技术

目前，飞行模拟已成为航空科学技术研究中必不可少的组成部分。任何航空飞行在正式进入飞行动态前，都必须事先进行模拟，确认无误后才能正式进入飞行动态。模拟不仅降低了正式飞行的危险系数，而且大大提高了飞机的可调度性。 ④飞机在执行飞行任务时，所有操作均由飞行员完成，人机技术的选择是飞机操控技术的关键。例如，根据人机工程学系统，飞机客舱座椅可灵活调整，使飞行员处于最舒适的操控状态，有助于提高飞行机的运行效率。

飞行模拟器的核心是内部的飞行气动数据表，由于模拟器一般是针对某一机型开发的，因此真实模拟的价值在于拥有一套经过飞行验证和修正的相对真实的数据。

分为三个方面：1、模拟飞机本身的运行情况 2、模拟操作后的飞行状态 3、模拟飞行状态变化后的心理。

1. 模拟飞行器本身的运行。比如拉杆引起的气动面运动，这方面基本可以做到完全真实。具体原因我就不详细说了。

2、操作后飞行状态模拟。这一方面是目前模拟器最大的不足。比如飞机在匀速飞行，风速为X米/秒，此时风向突然改变，飞行员操作飞机保持航向，模拟器上的操作可能与实际情况有出入。根本原因是目前模拟器所依赖的计算机的计算模型和计算能力远远达不到真实模拟的要求，导致模拟的飞机姿态变化量与实际情况不符。在实际飞行中，这些数据可以通过传感器实时测量，以修正飞行控制系统。俗话说“人类可以列出复杂的方程式来计算流体力学，但永远无法像鸟儿一样了解风向。”

3、飞行状态变化后的心理模拟。

国内外飞机制造商在生产飞机时并不生产相应的模拟器，而是将各型号飞机相关信息的“数据包”卖给专业的飞行模拟器制造公司。航空公司只能从模拟器制造商处采购飞行模拟器，各大模拟器制造商必须与飞机制造商紧密合作才能获得相关数据。

4 飞行模拟器市场

2014年我国民航业注册运输飞机总数达到2370架，较上年的2145架增长10.49%。2010年至2014年，我国民航运输飞机总数呈现稳步增长趋势，年均增幅超过10%。根据中国民航局《民航“十二五”规划》，到2015年，我国民航运输机队规模将增至2750架，飞行员数量将由2010年的2.4万人增加到4万人。通常每增加20-25架飞机，就需要增加一台航空模拟设备。

中国民航局预测，2020年、2030年，我国民航运输飞机数量将分别达到3140架、5200架，需飞行模拟器分别157台、260台。而目前飞行模拟器数量仅有130余台，到2030年缺口将达到130台。若每台模拟器造价8000万元，2030年新增市场规模将高达100亿元。

据了解，目前民航使用的各机型D级飞行模拟器每台售价在1200万至1500万美元左右，且该类飞行模拟器的售后服务不便、不及时，零配件、耗材价格也十分昂贵，导致上述飞行模拟器运行效率不理想，运营成本极高，每小时的培训费用高达3000元人民币。

飞机飞行模拟器的正常使用周期为二十年，即每年4000小时，除去人工成本，每年模拟器进口备件费用在200万至400万元左右。目前，由于国产飞机飞行模拟器数量不足，每年运行时间普遍超过5500小时，模拟器基本都是“带病”运行，这大大缩短了飞机飞行模拟器的正常使用周期，另一方面也增加了国内航空公司对飞机飞行模拟器的需求。

飞行模拟机已成为民航飞行员培训体系的重要组成部分，不仅新飞行员在装备新机型时需要使用飞行模拟机进行飞行训练，经验丰富的飞行员每年也必须接受定期的技术培训和考核，只有这样才能保证航班安全落地、降低运营成本、提高运输效率。在飞行员复训方面，每人每年复训时间为25小时。此外，D级飞行模拟机不仅能完成飞行员在正常飞行条件下的飞行操作训练，还能完成相当一部分在实飞中无法完成的危险飞行训练课目，如空中发动机起火导致单发着陆等，训练任务覆盖率达99%。

市场需求，ARJ21新型支线客机，ERJ21支线客机，空客320，新舟60及其后继机型kaiyun下载app下载安装手机版，运8及其后继运输机，以及新推出的大型客机。

特別報告如下

1. 警用航空

中国各地公安机关自上世纪90年代初开始配备警用直升机。1993年，我国第一支警用航空大队——武汉市公安局警用航空大队成立。截至2019年底，全国24个省、自治区、直辖市已组建40支警用航空大队，配备警用直升机约67架，警用航空飞行员100余人。

2. 空中护林

2019年农业共完成人工增雨、航空喷洒（撒药）、气象探测、渔业飞行、持有专项适航证的航空喷洒（撒药）等飞行5.23万小时、13.3万架次。全年共有102家企业参与农业航空服务，平均飞行时间为512.75小时。

3. 空中游览

全年空中游览作业共完成2.16万小时、10.33万​​架次、运送旅客22.86万人次，全国共有148家公司参与作业，平均飞行时间145.86小时。生产效率方面，空中游览每小时平均运送旅客10.6人次，起降平均运送旅客2.21人次。

4. 商业模式探讨

看

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