[發明專利]能懸停航空器的旋翼尾流在航空器本身上產生的空氣動力載荷的效應的實時模擬系統及其方法

有效

• 申請號: 201280045296.8
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN103930940A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 里卡爾多·比安科·門戈蒂;弗朗切斯科·斯科爾切萊蒂
• 申請（專利權）人: 奧格斯塔韋斯蘭股份公司
• 主分類號: G09B9/08
• 分類號: G09B9/08;G09B9/46
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李靜

技術領域

本發明涉及能懸停（hover-capable）航空器（特別是直升飛機或者推力換向式飛機）的旋翼尾流（rotor-wake）在航空器本身上產生的空氣動力載荷的效應的實時模擬系統。

本發明還涉及由處理單元支持以實時模擬能懸停航空器的旋翼尾流在航空器本身上產生的空氣動力載荷的效應的方法。

背景技術

在航空學領域中，飛行模擬系統是已知的，其主要包括：

-用于將被訓練的飛行員的駕駛艙座椅；

-多個控制裝置，該多個控制裝置可被飛行員操作以做出機動動作（manoeuvre，特技飛行）和設定模擬飛行狀態；

-圖形界面，例如顯示屏，可由飛行員觀察并且能夠例如通過改變模擬視場并且通過模擬飛行儀表上的讀數而為飛行員提供飛行的模擬視覺表示；以及

-多個致動器，該多個致動器能夠在駕駛艙座椅上施加模擬空氣動力載荷，這些模擬空氣動力載荷由飛行員通過控制裝置模擬的機動動作和飛行狀態確定。

模擬系統還包括處理單元，該處理單元被配置成：

-接收作為輸入的與機動動作和模擬飛行狀態相關的指令；

-計算由上述指令導致的模擬空氣動力載荷的值；以及

-產生用于圖形界面和致動器的一系列控制信號，以便更新模擬飛行的視覺表示和模擬空氣動力載荷兩者。

而且已知的是，旋翼尾流與航空器的相互作用影響旋翼飛機、機身和空氣動力控制表面上的局部速度，產生在飛行的各個階段期間航空器承受的空氣動力載荷的變化。

為了模擬旋翼尾流與航空器的相互作用，已知的是：

-實驗性地測量與給定的機動動作和飛行狀態相關的航空器上的空氣動力載荷；以及

-在處理單元上存儲這些與給定的機動動作和飛行狀態相關的空氣動力載荷。

根據這個技術，處理單元控制圖形界面和致動器，使得視覺表示和模擬空氣動力載荷兩者都類似于存儲在單元上的用于與由飛行員通過控制裝置模擬的那些近似相同的機動動作和飛行狀態的那些。

上述技術是特別昂貴的，因為它需要執行在空氣動力飛行載荷的模擬中被不可避免地近似的許多飛行試驗，由于視覺表示和模擬空氣動力載荷兩者都與由飛行員通過控制裝置模擬的那些僅大概類似的機動動作和飛行狀態相關。

根據另一個技術，處理單元被配置成計算旋翼的尾流的情況的數學模型。處理單元基于由飛行員模擬的指令和該處理單元的存儲數學模型在駕駛艙座椅上產生模擬空氣動力載荷。

數學模型的第一實例由在文獻中被稱為“預定尾流”模型的模型表示。對于處理單元，這些模型計算起來是特別簡單的。

通過這樣的方法，處理單元能夠用由飛行員給出的模擬指令以大致同時的方式產生視覺表示和/或飛行員的駕駛艙座椅上的模擬飛行載荷。

換句話說，模擬系統可基本實時模擬由旋翼尾流在航空器上產生的飛行載荷。

但是，由于“預定尾流”模型簡單的原因，模擬飛行載荷是近似的，并且因此不是非常代表真實飛行載荷。結果就是模擬器的模擬能力減弱。

雖然旋翼尾流的非常精確的數學模型是已知的（例如從計算流體動力學中），但是它們是極其復雜的并且因此在處理單元上將需要大量的處理時間。

因此，這些非常精確的數學模型的使用將不會有效地允許如在飛行模擬器中所要求的那樣實時模擬由旋翼尾流在航空器上產生的飛行載荷。

在本領域中感到需要一種用于能夠懸停的航空器的飛行模擬系統，該系統能夠大致實時地并且以高精確度地產生與旋翼尾流和航空器的相互作用相關的模擬空氣動力載荷。

航空器飛行模擬系統例如從RU2367026和GB802213中已知。

發明的公開內容

本發明的目的是實現由能懸停航空器的旋翼尾流在航空器本身上產生的空氣動力載荷的實時模擬系統，其使上述需求能夠以簡單且便宜的方式滿足。

上述目的通過本發明實現，由此本發明涉及一種由能懸停航空器的旋翼尾流在航空器本身上產生的空氣動力載荷的實時模擬系統，包括：

-用于飛行員的駕駛艙座椅；

-所述航空器的至少一個模擬控制裝置，該至少一個模擬控制裝置能夠從所述飛行員接收模擬指令以模擬所述航空器的飛行狀態；

-模擬裝置，該模擬裝置能夠產生從駕駛艙座椅可感覺到的所述飛行狀態的模擬表示；

-處理單元，該處理單元被配置成接收作為輸入的與通過所述控制裝置給出的所述指令相關的第一信號并被配置成產生和輸出與所述模擬空氣動力載荷相關的用于所述模擬裝置的第二控制信號；