一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法
【專利摘要】本發(fā)明提供的一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法，所述艦載直升機(jī)飛行模擬器包括飛行性能仿真系統(tǒng)、操縱采樣系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和艦船模擬系統(tǒng)；在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)位置關(guān)系時(shí)，采用了把起落架在直升機(jī)體系下的坐標(biāo)直接轉(zhuǎn)換到船體系下，能夠更簡(jiǎn)潔、更準(zhǔn)確的判斷直升機(jī)起落架是否在甲板上方，是否受到壓縮，并方便直接計(jì)算壓縮量大小。在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)速度關(guān)系時(shí)，把艦船速度通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換投影到直升機(jī)機(jī)體軸系上，方便把直升機(jī)起落架受到的力、對(duì)直升機(jī)的作用力矩直接投影到直升機(jī)體系上，提高艦載直升機(jī)模擬器著艦過(guò)程的逼真度。
【專利說(shuō)明】一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于飛行仿真領(lǐng)域。本發(fā)明公開(kāi)一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法。
【背景技術(shù)】
[0002]艦載直升機(jī)著艦訓(xùn)練的難度和風(fēng)險(xiǎn)大。因此，進(jìn)行艦載直升機(jī)著艦仿真研究，建設(shè)艦載直升機(jī)地面飛行模擬器，開(kāi)展艦載直升機(jī)著艦地面飛行模擬，對(duì)飛行員訓(xùn)練具有極為重要的意義。如何建立能夠準(zhǔn)確模擬直升機(jī)著艦的數(shù)學(xué)模型，并在飛行模擬器上進(jìn)行實(shí)現(xiàn)是一個(gè)急待解決的難題。在艦載直升機(jī)著艦仿真過(guò)程中主要的技術(shù)難點(diǎn)有:計(jì)算直升機(jī)起落架與與艦船甲板的相對(duì)位置關(guān)系；直升機(jī)與甲板碰撞時(shí)起落架受力建模。目前，從科技查新檢索到國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)上看，直升機(jī)著艦仿真一般集中在著艦自動(dòng)控制仿真、純數(shù)字仿真領(lǐng)域。實(shí)際應(yīng)用于飛行模擬器中的仿真方法暫時(shí)還沒(méi)被查到。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決已有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法。該方法能在模擬器中依據(jù)艦載直升機(jī)起落架與艦船運(yùn)動(dòng)甲板相對(duì)位置關(guān)系，實(shí)時(shí)計(jì)算艦載直升機(jī)著艦過(guò)程中運(yùn)動(dòng)甲板對(duì)直升機(jī)的力、力矩作用，提高艦載直升機(jī)模擬器著艦過(guò)程逼真度。
[0004]本發(fā)明提供的一種艦載直升機(jī)飛行模擬器著艦仿真方法，使用的艦載直升機(jī)飛行模擬器，包括飛行性能仿真系統(tǒng)、操縱采樣系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和艦船t吳擬系統(tǒng)；
[0005]主解算計(jì)算機(jī)分別與操縱采樣計(jì)算機(jī)、艦船仿真計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)、儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)、成像計(jì)算機(jī)連接，艦船仿真計(jì)算機(jī)還與成像計(jì)算機(jī)連接；
[0006]所述的飛行性能仿真系統(tǒng)是由進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行性能計(jì)算的主解算計(jì)算機(jī)構(gòu)成，該主解算計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和運(yùn)行解算艦載直升機(jī)飛行參數(shù)的飛行程序，主解算計(jì)算機(jī)中還存儲(chǔ)和運(yùn)行艦載直升機(jī)飛行模擬器著艦仿真方法的軟件程序；
[0007]所述的操縱采樣系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器的駕駛艙操縱設(shè)備及與其連接的操縱采樣計(jì)算機(jī)構(gòu)成；駕駛艙操縱設(shè)備包括駕駛桿、腳蹬和總距；操縱采樣計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和運(yùn)行操縱系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；
[0008]所述的六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)及與其連接的六個(gè)電動(dòng)缸(7，8，9，10，11，12)構(gòu)成的提供實(shí)時(shí)六自由度瞬時(shí)過(guò)載的仿真系統(tǒng)，由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)提供操作信息；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)行六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；
[0009]所述的儀表系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器座艙內(nèi)的指示儀表及與其連接的儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)組成，由儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)向指示儀表提供操作信息；指示儀表包括空速表、高度表、地平儀、升降速度表、過(guò)載指示器和羅盤(pán)；儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)行儀表系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；
[0010]所述的顯示系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)顯示直升機(jī)飛行模擬器的三維場(chǎng)景和艦船三維模型的圖形工作站及投影器、顯示屏及及與之連接的成像計(jì)算機(jī)組成，由成像計(jì)算機(jī)提供操作信息；成像計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)行顯示系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；
[0011]所述的艦船模擬系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)解算艦船六自由度運(yùn)動(dòng)模型的艦船仿真計(jì)算機(jī)構(gòu)成，艦船仿真計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)和運(yùn)行艦船模擬系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；
[0012]所述的著艦仿真方法，按照主解算計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)和運(yùn)行的艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真的軟件程序進(jìn)行，先介紹所述的著艦仿真軟件流程，其步驟和條件如下:
[0013]步驟095，系統(tǒng)初始化；在系統(tǒng)初始化階段定義坐標(biāo)系，所使用的坐標(biāo)系有:直升機(jī)體系、直升機(jī)體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、船體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系和船體系；
[0014]步驟100，接收信號(hào):主解算計(jì)算機(jī)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收操縱采樣計(jì)算機(jī)的操縱采樣信號(hào)和艦船仿真計(jì)算機(jī)的艦船位置、角度、線速度、角速度信號(hào)；
[0015]步驟105，參數(shù)轉(zhuǎn)換:主解算計(jì)算機(jī)把接收到艦船仿真計(jì)算機(jī)發(fā)出的艦船角度、線速度、角速度參數(shù)轉(zhuǎn)換為符合著艦仿真計(jì)算要求的參數(shù)；
[0016]步驟110，起落架坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:主解算計(jì)算機(jī)將直升機(jī)前、左、右三個(gè)起落架在直升機(jī)體系下坐標(biāo)變換到船體系下；
[0017]步驟115，判斷起落架相對(duì)甲板位置關(guān)系:在船體系下能夠更簡(jiǎn)潔、更準(zhǔn)確的判斷直升機(jī)起落架是否處于甲板上方、是否受到甲板壓縮、壓縮量多大；
[0018]步驟120，艦船線速度、角速度信號(hào)變換到直升機(jī)體系下:主解算計(jì)算機(jī)將轉(zhuǎn)換過(guò)的艦船線速度、角速度信號(hào)變換到直升機(jī)體系下，該轉(zhuǎn)換的目的是:在直升機(jī)體系下計(jì)算直升機(jī)與艦船的相對(duì)速度、相對(duì)角速度，計(jì)算結(jié)果不用坐標(biāo)變換直接就可以用來(lái)計(jì)算起落架受到的力、力矩；
[0019]步驟125，計(jì)算飛機(jī)與艦船相對(duì)速度、相對(duì)角速度；
[0020]步驟130，計(jì)算直升機(jī)起落架的力、力矩:主解算計(jì)算機(jī)在船體系下，判斷直升機(jī)起落架是否受力，受力的話，在直升機(jī)體系下計(jì)算直升機(jī)起落架的力、力矩；
[0021]步驟135，計(jì)算飛行狀態(tài)參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)中的飛行程序依據(jù)直升機(jī)受到總的力、力矩計(jì)算出飛行加速度、速度、經(jīng)度、緯度、高度、角速度、角度諸多飛行狀態(tài)參數(shù)；
[0022]步驟140，主解算計(jì)算機(jī)向六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)發(fā)送參數(shù):
[0023]主解算計(jì)算機(jī)將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)去控制平臺(tái)六個(gè)電動(dòng)缸的長(zhǎng)度，輸送到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)的飛行狀態(tài)參數(shù)有:直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸Z上分量；直升機(jī)線速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)線速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)線速度在機(jī)體軸Z上分量；直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸Z上分量；俯仰角，滾轉(zhuǎn)角，偏航角；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)根據(jù)飛行狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算六個(gè)電動(dòng)缸每一根的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位置和姿態(tài)；
[0024]步驟145，主解算計(jì)算機(jī)向儀表系統(tǒng)發(fā)送參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到儀表系統(tǒng)的儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)直升機(jī)飛行模擬器的儀表工作，指示對(duì)應(yīng)的參數(shù)值；所述的儀表有:空速表，高度表，地平儀，升降速度表，過(guò)載指示器，羅盤(pán)；輸送到儀表系統(tǒng)的飛行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)有:直升機(jī)空速，高度，俯仰角、滾轉(zhuǎn)角，升降速度、過(guò)載，航向角；
[0025]步驟150，主解算計(jì)算機(jī)向顯示系統(tǒng)發(fā)送參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到顯示系統(tǒng)的成像計(jì)算機(jī)，通過(guò)投影器、屏幕顯示飛行員視角觀察到的艦載直升機(jī)著艦時(shí)三維場(chǎng)景；輸送到顯示系統(tǒng)的飛行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)有:直升機(jī)經(jīng)度，緯度，高度，俯仰角、滾轉(zhuǎn)角，航向角；
[0026]步驟155，如果繼續(xù)，重復(fù)步驟105至步驟150 ;否則，進(jìn)行步驟160 ；
[0027]步驟160，結(jié)束。
[0028]有益效果:本發(fā)明提供的一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法，在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)位置關(guān)系時(shí)，采用了把起落架在直升機(jī)體系下的坐標(biāo)直接轉(zhuǎn)換到船體系下，能夠更簡(jiǎn)潔、更準(zhǔn)確的判斷直升機(jī)起落架是否在甲板上方，是否受到壓縮，并方便直接計(jì)算壓縮量大小。在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)速度關(guān)系時(shí)，把艦船速度通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換投影到直升機(jī)機(jī)體軸系上，方便把直升機(jī)起落架受到的力、對(duì)直升機(jī)的作用力矩直接投影到直升機(jī)體系上，提高艦載直升機(jī)模擬器著艦過(guò)程的逼真度。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1是本發(fā)明的艦載直升機(jī)飛行模擬器結(jié)構(gòu)方框示意圖。
[0030]圖2是本發(fā)明的艦載直升機(jī)飛行模擬器軟件流程圖。
[0031]圖3是本發(fā)明的艦載直升機(jī)的機(jī)輪支撐力計(jì)算流程圖。
[0032]圖4是本發(fā)明的艦載直升機(jī)的機(jī)輪縱向摩擦力計(jì)算流程圖。
[0033]圖5是本發(fā)明的艦載直升機(jī)的機(jī)輪側(cè)向摩擦力計(jì)算流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0035]該方法在模擬艦載直升機(jī)著艦過(guò)程時(shí)，需要對(duì)直升機(jī)、艦船兩個(gè)六自由度仿真模型做出相對(duì)位置、相對(duì)速度做出判斷，以便計(jì)算直升機(jī)著艦時(shí)的力、力矩。在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)位置關(guān)系時(shí)，采用了把起落架在直升機(jī)體系下的坐標(biāo)直接轉(zhuǎn)換到船體系下。在判斷直升機(jī)與艦船甲板相對(duì)速度關(guān)系時(shí)，把艦船速度通過(guò)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換投影到直升機(jī)體系上，把直升機(jī)起落架受到的力、對(duì)直升機(jī)作用力矩直接投影到直升機(jī)體系上。所以本方法涉及多個(gè)坐標(biāo)系及坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換。實(shí)施例1如圖1所示，一種艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真方法，使用的艦載直升機(jī)飛行模擬器，包括飛行性能仿真系統(tǒng)、操縱采樣系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和艦船模擬系統(tǒng)；
[0036]主解算計(jì)算機(jī)(I)分別與操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)、艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)、儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)、成像計(jì)算機(jī)(6)連接，艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)還與成像計(jì)算機(jī)
(6)連接；
[0037]所述的飛行性能仿真系統(tǒng)是由進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行性能計(jì)算的主解算計(jì)算機(jī)(I)構(gòu)成，該主解算計(jì)算機(jī)(I)中存儲(chǔ)和運(yùn)行解算艦載直升機(jī)飛行參數(shù)的飛行程序，主解算計(jì)算機(jī)
(I)中還存儲(chǔ)和運(yùn)行艦載直升機(jī)飛行模擬器著艦仿真方法的軟件程序；
[0038]所述的操縱采樣系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器的駕駛艙操縱設(shè)備及與其連接的操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)構(gòu)成；駕駛艙操縱設(shè)備包括駕駛桿、腳蹬和總距；操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)中存儲(chǔ)和運(yùn)行操縱系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊；
[0039]所述的六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)⑷和與之連接的六個(gè)電動(dòng)缸(7，8，9，10，11，12)構(gòu)成的提供實(shí)時(shí)六自由度瞬時(shí)過(guò)載的仿真系統(tǒng)，由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)提供操作信息；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)存儲(chǔ)和運(yùn)行六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊；
[0040]所述的儀表系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器座艙內(nèi)的指示儀表及與其連接的儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)組成，由儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)向指示儀表提供操作信息；指示儀表包括空速表、高度表、地平儀、升降速度表、過(guò)載指示器和羅盤(pán)；儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)存儲(chǔ)和運(yùn)行儀表系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊；
[0041]所述的顯示系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)顯示直升機(jī)飛行模擬器的三維場(chǎng)景和艦船三維模型的圖形工作站及投影器、顯示屏及與之連接的成像計(jì)算機(jī)(6)組成，由成像計(jì)算機(jī)提供操作信息；成像計(jì)算機(jī)(6)存儲(chǔ)和運(yùn)行顯示系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊；
[0042]所述的艦船模擬系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)解算艦船六自由度運(yùn)動(dòng)模型的艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)構(gòu)成，艦船仿真計(jì)算機(jī) (3)存儲(chǔ)和運(yùn)行艦船模擬系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)
(I)進(jìn)行通訊:
[0043]所述的的著艦仿真方法，按照主解算計(jì)算機(jī)(I)中存儲(chǔ)和運(yùn)行的艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真的軟件程序進(jìn)行(所述的著艦仿真軟件流程圖如圖2所示)，其步驟和條件如下:
[0044]步驟095，系統(tǒng)初始化；在系統(tǒng)初始化階段定義坐標(biāo)系，所使用的坐標(biāo)系有:直升機(jī)體系、直升機(jī)體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、船體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系和船體系。
[0045]a.各坐標(biāo)系的定義如下:
[0046]a.1直升機(jī)體系(oxht yht zht):原點(diǎn)ο位于飛行器質(zhì)心,oxht沿飛機(jī)縱軸指向前方，oyht在飛機(jī)對(duì)稱面內(nèi)垂直于oxht指向上方，ozht垂直于飛機(jī)對(duì)稱面指向右方。
[0047]a.2直升機(jī)體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系(oxhf yhf zhf):原點(diǎn)ο位于飛行器質(zhì)心，oxhf沿指向正北方，oyhf沿當(dāng)?shù)劂U垂線指向上方，Ozhf指向東方。根據(jù)此定義該坐標(biāo)系可稱為“北-上-東”坐標(biāo)系。由于大地是球體，當(dāng)飛行器運(yùn)動(dòng)時(shí)，該坐標(biāo)系原點(diǎn)與指向是變化的。
[0048]a.3地心坐標(biāo)系(oxc y。zc):原點(diǎn)位于地心,與地球一起旋轉(zhuǎn)。oy。在赤道平面內(nèi)通過(guò)λ = O的子午線，οζ。在赤道平面內(nèi)通過(guò)東經(jīng)λ = 90度子午線，οχ。垂直于赤道平面指向北極(地球半徑rd:6371288米，地理經(jīng)度λ:從格林威洽子午線算起，東經(jīng)為正，西經(jīng)為負(fù)，定義域?yàn)?180° ( λ <180°，地理緯度；從赤道算起，北緯為正，南緯為負(fù)。定義域?yàn)?C1.--)。
[0049]a.4船體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系(oxtf ytf ztf):原點(diǎn)位于船體重心,oxtf沿指向正北方，oytf沿當(dāng)?shù)劂U垂線指向上方，oztf指向東方:根據(jù)此定義該坐標(biāo)系可稱為“北-上-東”坐標(biāo)系。
[0050]a.5船體系(Oxsrt yst zst):原點(diǎn)位于船體重心，oxst指向船首方向，oyst在船體對(duì)稱面內(nèi)垂直于oxst指向上，ozst垂直于xstyst平面指向右。
[0051]步驟100，接收信號(hào):主解算計(jì)算機(jī)(I)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)的操縱采樣信號(hào)和艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)的艦船位置、角度、線速度、角速度信號(hào)。[0052]步驟105，參數(shù)轉(zhuǎn)換按如下步驟進(jìn)行:
[0053]b.1艦船模擬系統(tǒng)參數(shù)轉(zhuǎn)換
[0054]主解算計(jì)算機(jī)(I)把接收到的艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)發(fā)出的在艦船模擬系統(tǒng)坐標(biāo)系下定義的速度、角速度、角度參數(shù)轉(zhuǎn)換為符合著艦仿真計(jì)算要求的參數(shù)。
[0055]b.1.1艦船模擬系統(tǒng)的坐標(biāo)系及參數(shù)定義
[0056](I)船體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系(OXtf' ytf' Ztf1 ):原點(diǎn)位于船體重心，OXtf'指向正北方，oytf,指向東方，Ozt/沿當(dāng)?shù)劂U垂線指向球心方向。根據(jù)此定義該坐標(biāo)系可稱為“北-東-下”坐標(biāo)系。
[0057](2)船體系(oxs/ yst' Zst 1 ):原點(diǎn)位于船體重心，OXst'沿指向船首方向，oyst/垂直于船對(duì)稱面指向右，Ozst'垂直于Xst' yst'平面指向下(符合右手定則)。
[0058]
[0059]
[0060](3)橫擺角(滾轉(zhuǎn)角.<):繞船體..向右傾斜為正。單位弧度。
[0061](4)縱搖角(俯仰角< ):繞船體,向下低頭為正。單位弧度。
[0062](5)艏擺角(偏航角)繞船體二/,向右偏航為正。單位弧度。
[0063](6)速度在船體軸的分量:? ,沿坐標(biāo)軸正方向?yàn)檎?，單位m/s
[0064](7)角速度在船體軸的分量:' ,沿坐標(biāo)軸正方向?yàn)檎?，單位rad/s
[0065](8)艦船重心偏離地球面的距離Alts,向上為下，向下為負(fù)，單位米。
[0066](9)甲板寬度WIDE、甲板長(zhǎng)度LONG、甲板距重心距離DIS,單位米。
[0067]b.1.2參數(shù)轉(zhuǎn)換
[0068]參數(shù)轉(zhuǎn)換由主解計(jì)算機(jī)(I)完成，轉(zhuǎn)換結(jié)果供步驟b.2.4，b.3.1，
[0069]b.3.2 計(jì)算用。
[0070](I)輸入數(shù)據(jù):由艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出的艦船橫擺角Y ’ 3，縱搖角θ' z，艏擺角Ψ' z，速度在船體軸的分量:VX' st，vy' st，vz' st，角速度在船體軸的分量:WX' st，wy' st,wz' st)；
[0071](2)輸出數(shù)據(jù):符合著艦計(jì)算要求的艦船角度(0s、Ys、Vs)、速度(vxst，vyst,VZst)、角速度(WXst，wyst，WZst):
[0072](3)算法:
[0073]
【權(quán)利要求】
1.一種艦載直升機(jī)飛行模擬器著艦仿真方法，其步驟和條件如下: 使用的艦載直升機(jī)飛行模擬器，包括飛行性能仿真系統(tǒng)、操縱采樣系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、儀表系統(tǒng)和艦船模擬系統(tǒng)； 主解算計(jì)算機(jī)(I)分別與操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)、艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)、運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)、儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)、成像計(jì)算機(jī)(6)連接，艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)還與成像計(jì)算機(jī)(6)連接; 所述的飛行性能仿真系統(tǒng)是由進(jìn)行實(shí)時(shí)飛行性能計(jì)算的主解算計(jì)算機(jī)(I)構(gòu)成，該主解算計(jì)算機(jī)(I)中存儲(chǔ)和運(yùn)行解算艦載直升機(jī)飛行參數(shù)的飛行程序，主解算計(jì)算機(jī)(I)中還存儲(chǔ)和運(yùn)行艦載直升機(jī)飛行模擬器著艦仿真方法的軟件程序； 所述的操縱采樣系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器的駕駛艙操縱設(shè)備及與其連接的操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)構(gòu)成；駕駛艙操縱設(shè)備包括駕駛桿、腳蹬和總距；操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)中存儲(chǔ)和運(yùn)行操縱系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊； 所述的六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)及與其連接的六個(gè)電動(dòng)缸(7，8，9，10，11，12)構(gòu)成的提供實(shí)時(shí)六自由度瞬時(shí)過(guò)載的仿真系統(tǒng)，由運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)提供操作信息；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)存儲(chǔ)和運(yùn)行六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊； 所述的儀表系統(tǒng)是由艦載直升機(jī)飛行模擬器座艙內(nèi)的指示儀表及與其連接的儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)組成，由儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)向指示儀表提供操作信息；指示儀表包括空速表、高度表、地平儀、升降速度表、過(guò)載指示器和羅盤(pán)；儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)存儲(chǔ)和運(yùn)行儀表系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊； 所述的顯示系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)顯示直升機(jī)飛行模擬器的三維場(chǎng)景和艦船三維模型的圖形工作站及投影器、顯示屏及與之連接的成像計(jì)算機(jī)(6)組成，由成像計(jì)算機(jī)提供操作信息；成像計(jì)算機(jī)(6)存儲(chǔ)和運(yùn)行顯示系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊；所述的艦船模擬系統(tǒng)是由實(shí)時(shí)解算艦船六自由度運(yùn)動(dòng)模型的艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)構(gòu)成，艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)存儲(chǔ)和運(yùn)行艦船模擬系統(tǒng)的操作軟件程序，并與主解算計(jì)算機(jī)(I)進(jìn)行通訊； 所述的著艦仿真方法，按照主解算計(jì)算機(jī)(I)中存儲(chǔ)和運(yùn)行的艦載直升機(jī)飛行模擬器的著艦仿真的軟件程序進(jìn)行，其步驟和條件如下: 定義坐標(biāo)系，所使用的坐標(biāo)系有:直升機(jī)體系、直升機(jī)體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系、地心坐標(biāo)系、船體浮動(dòng)地球坐標(biāo)系和船體系； 接收信號(hào):主解算計(jì)算機(jī)(1)，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收操縱操縱采樣計(jì)算機(jī)(2)的操縱采樣信號(hào)和艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)的艦船位置、角度、線速度、角速度信號(hào)； 參數(shù)轉(zhuǎn)換:主解算計(jì)算機(jī)(I)把接收到艦船仿真計(jì)算機(jī)(3)發(fā)出的艦船角度、線速度、角速度參數(shù)轉(zhuǎn)換為符合著艦仿真計(jì)算要求的參數(shù)； 起落架坐標(biāo)轉(zhuǎn)換:主解算計(jì)算機(jī)(I)將直升機(jī)前、左、右三個(gè)起落架在直升機(jī)體系下坐標(biāo)變換到船體系下； 判斷起落架相對(duì)甲板位置關(guān)系:在船體系下能夠更簡(jiǎn)潔、更準(zhǔn)確的判斷直升機(jī)起落架是否處于甲板上方、是否受到甲板壓縮、壓縮量多大； 艦船線速度、角速度信號(hào)變換到直升機(jī)體系下主解算計(jì)算機(jī)(I)將轉(zhuǎn)換過(guò)的艦船線速度、角速度信號(hào)變換到直升機(jī)體系下，該轉(zhuǎn)換的目的是:在直升機(jī)體系下計(jì)算直升機(jī)與艦船的相對(duì)速度、相對(duì)角速度，計(jì)算結(jié)果不用坐標(biāo)變換直接就可以用來(lái)計(jì)算起落架受到的力、力矩； 計(jì)算飛機(jī)與艦船相對(duì)速度、相對(duì)角速度； 計(jì)算直升機(jī)起落架的力、力矩:主解算計(jì)算機(jī)(I)在船體系下，判斷直升機(jī)起落架是否受力，受力的話，在直升機(jī)體系下計(jì)算直升機(jī)起落架的力、力矩； 計(jì)算飛行狀態(tài)參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)(I)中的飛行程序依據(jù)直升機(jī)受到總的力、力矩計(jì)算出飛行加速度、速度、經(jīng)度、緯度、高度、角速度、角度諸多飛行狀態(tài)參數(shù)； 主解算計(jì)算機(jī)向六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)發(fā)送參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)(I)將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到六自由度運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)去控制平臺(tái)六個(gè)電動(dòng)缸的長(zhǎng)度，輸送到運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)(4)的飛行狀態(tài)參數(shù)有:直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)線加速度在機(jī)體軸Z上分量；直升機(jī)線速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)線速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)線速度在機(jī)體軸Z上分量；直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸X上分量，直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸Y上分量，直升機(jī)角加速度在機(jī)體軸Z上分量；俯仰角，滾轉(zhuǎn)角，偏航角；運(yùn)動(dòng)平臺(tái)計(jì)算機(jī)根據(jù)飛行狀態(tài)參數(shù)，計(jì)算六個(gè)電動(dòng)缸每一根的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使運(yùn)動(dòng)平臺(tái)產(chǎn)生位置和姿態(tài)； 主解算計(jì)算機(jī)向儀表系統(tǒng)發(fā)送參數(shù):主解算計(jì)算機(jī)(I)將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到儀表系統(tǒng)的儀表驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)(5)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)直升機(jī)飛行模擬器的儀表工作，指示對(duì)應(yīng)的參數(shù)值；所述的儀表有:空速表，高度表 ，地平儀，升降速度表，過(guò)載指示器，羅盤(pán)；輸送到儀表系統(tǒng)的飛行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)有:直升機(jī)空速，高度，俯仰角、滾轉(zhuǎn)角，升降速度、過(guò)載，航向角； 主解算計(jì)算機(jī)向顯示系統(tǒng)發(fā)送參數(shù):將飛行狀態(tài)參數(shù)輸送到顯示系統(tǒng)的成像計(jì)算機(jī)(6)，通過(guò)投影器、屏幕顯示飛行員視角觀察到的艦載直升機(jī)著艦時(shí)三維場(chǎng)景；輸送到顯示系統(tǒng)的飛行狀態(tài)參數(shù)數(shù)據(jù)有:直升機(jī)經(jīng)度，緯度，高度，俯仰角、滾轉(zhuǎn)角，航向角； 如果繼續(xù)，重復(fù)參數(shù)轉(zhuǎn)換步驟至主解算計(jì)算機(jī)(I)向顯示系統(tǒng)發(fā)送參數(shù)步驟；否則，結(jié)束。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103942085SQ201310744897
【公開(kāi)日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】李友毅, 李松維, 侯宇航, 張志春, 胥文, 徐坤, 蓋永軍, 何昀 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍空軍航空大學(xué)軍事仿真技術(shù)研究所