航空工业虚拟现实机仿真技术发展过程探讨
2 未来发展趋势
随着计算机技术的发展,未来国内航空业对仿真技术的要求更高。仿真技术应用应当是主要的需求。建立飞机各系统各分系统的模型用于飞机的设计开发和改进有很大的吸引力。而为建立模型使用的工具技术的进步,将是未来发展的主题。其中模型建立的方法也是研究的热点,因为现在模型的建立已经不是过去微分方程所能解决的了的。模型的建立已经涉及到所有的数学方法。复杂系统的仿真。例如面向飞机外型飞机空气动力模型的建立;飞机尾旋模型;计算机上的数字风洞试验;各类场的模型。
面向对象的飞机整体的模型将仿真的内容扩大到飞机的全寿命周期。虚拟产品的生产将成为产品设计的第一步,从产品的设计开始仿真就将对未来为航空工业提供有力的支持。模型的规范与标准化将使仿真模型作为航空产品设计开发和使用的重要的工具。使用分布式的仿真系统将是未来的主流,计算机的速度已经不是主要的问题。仿真支撑软件将由管理型向服务型转化,模型就向鱼入水一样在支撑软件的服务下运行。
3 主要进展
3.1 产品的使用与训练仿真
为了节省训练费用、提高训练效益,国内装备的训练模拟设备发展也十分迅速。几乎所有复杂的新装备都有使用训练模拟设备。在军队和地方各航空学校都建立了飞行模拟训练机构,配有各类教练飞机的训练模拟器。除民用航空飞行训练的模拟器是进口设备,这些模拟器中,所有新研制的飞机的模拟器全部由国内各集团的飞机设计所设计生产。另外空军有3个研究所也承担并完成了其他国产和进口机型的模拟器的设计生产工作。在设计开发和生产中的关键技术已经全部解决。各设计生产单位之间的技术合作频繁,已经形成通过技术优势互补来开发模拟器的态势。模拟器的设计生产能力已经超过国内需求,并部分出口到友好国家,包括埃及、巴基斯坦、坦桑尼亚等。
仿真技术主要可以用于:使用培训过程;如各类操作模拟器、飞行模拟器、软件使用培训教材。使用管理过程;如使用操作设备中的软件、计算机管理系统、航行调度系统软件等。使用维修过程;如远程维修,离线故障仿真,使用寿命延长与管理。服务过程;为下级用户提供各类虚拟服务。
各空军已经目前有关维修模拟设备的研究也有10年的历史。正逐步融入各院校的教学科研工作。这一系列技术的应用,适当的提高了航空产品各阶段的效益。从而部分的提高了航空产品的质量。
3.2 工程仿真
在航空新产品的研制开发、生产、过程中,仿真技术的比重逐步增加,技术逐步成熟,日益普及。航空界为了降低研制成本、加快研制进度、降低研制风险。在产品的设计开发阶段已经大量采用了计算机技术与系统仿真技术。
目前在所有的飞机设计中,都有工程仿真试验设备支持。包括飞机操控系统、武器装备、综合导航与座舱显示系统、雷达、无线电、飞机动力系统。与仿真理论研究不同的地方是;这些仿真系统有些是采用纯计算机仿真,更多的是采用半实物仿真。而且仿真采用的实物或计算机模型是可以根据要求进行互换的。
在产品的需求分析过程一般又称为论证过程中仿真技术已经是论证工作验证的主要手段,目前在各设计单位,许多技术都需要建立仿真系统进行验证。其验证的可信性取决于仿真技术的准确性。而与用户的沟通主要是输入用户的各类信息,向用户返回仿真产生的各类信息,比如飞机的三维设计外型,飞机的控制品质、平显画面等。
设计开发阶段,采用计算机系统辅助设计与开发各系统与分系统,比较无计算机辅助设计,工作效率可以提高数倍以上。对于设计过程的系统特性分析过程,在系统没有制造出来之前,就希望对控制系统的稳定性、操纵性进行分析。以便得到更优良的设计,否则需要大量的叠代设计与返工。计算机仿真技术正在用于各类设计过程;电子线路CAD、机械CAD,可靠性、维修性、保障性建模与分析。系统特性分析过程;控制系统的稳定性、操纵性建模与分析。大系统组成接口分析过程;在系统分析过程中产生各种模拟驱动信息。加工过程设计;工艺仿真与设计、装配仿真与设计。设计制造验证;虚拟制造过程控制与验证、技术指标验证、设计效果验证。