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词条 模拟器运动系统
释义

在有人驾驶的模拟器之中用来给驾驶员提供运动感觉的模拟系统。它是模拟器中重要的模拟系统之一。通过这种系统,驾驶员可以大致感觉到所操纵的运动装备(如飞机、飞船、坦克、舰船、汽车……等)的加速度大小和方向,在某种特定情况下也可感觉其姿态。

种类

根据不同的分类方法,运动系统有很多种。

1. 按照它的基本结构,主要可分为平台式运动系统、过载座椅、抖振座椅3种。

1.1 平台式运动系统。这种系统的基本结构是一个由作动筒驱动的运动平台,模拟座舱就安装在平台之上。平台运动时,带着座舱里的驾驶员运动,从而使驾驶员感觉到运动的情况。这是使用最多的一种运动系统,它主要提供瞬间的加速度感觉。

1.2 过载座椅。这是一种特殊的模拟座椅,能够提供持续的加速度感觉。它是在其坐垫和靠背上安装了一些垫块,还有一些绑带。当有一比较大的运动加速度时,这些垫块和绑带就会挤拉驾驶员的身体,使其感觉运动的加速度方向和大小。

1.3 抖振座椅。这是一种可以使座椅抖振的模拟装置,能够提供高频低幅的振动感示。

2. 按照它的驱动能源,主要可分为液压式运动系统和电动式2种。

2.1 液压式运动系统,即它的执行机构(如作动筒)是由高压油液驱动的。

2.2 电动式运动系统,即它的执行机构(如作动筒)是由电力驱动的。

3. 按照其运动自由度,主要可分为二自由度、三自由度、六自由度等运动系统。

3.1 二自由度运动系统。它可以有俯仰和倾斜运动,或是其它2个自由度。

3.2 三自由度运动系统。它可以有升降、俯仰和倾斜运动,或是其它3个自由度。

3.3 六自由度运动系统。它可以沿直角坐标系的3个轴做直线运动和绕3个轴的转动。

发展历史

从林克机(最早的飞行模拟器)诞生至上世纪50年代中期,所有的模拟器几乎都没有座舱运动系统。直到50年代末,航空公司才决定购买运动系统。1958年,英国的雷迪丰公司为Comet Ⅳ模拟器配置了一个自由度(俯仰)的运动系统。进入60年代以后,模拟器运动系统有了比较快的发展,运动范围也迅速扩大。诺斯罗普飞机公司的LAS/WAVS模拟器运动系统可使座舱垂直升降和左右摆动约6米。NASA埃姆斯研究中心的先进飞机飞行模拟器运动系统的升降范围是18米,摆动范围是28米。我国的第一台2自由度运动系统,是在1973年由某飞行学院研制成功的,安装在J5起落飞行模拟器之中。我国的第一台3自由度运动系统,是在1983年由北京航空学院与北京曙光电机厂等单位联合研制成功的,安装在J6大型飞行模拟器之中。我国的第一台6自由度运动系统,是在1986年由空军某器材厂研制成功的,安装在J7飞行模拟器之中。

早期的平台式运动系统都是由液压作动筒驱动的,直到21世纪,才出现了电动作动筒驱动的运动系统。

六自由度运动平台的主要性能指标

根据我国飞行模拟器六自由度运动系统的国家军用标准的规定,有以下主要指标:

1. 位移和速度:运动系统围绕中立位置运行的位移和速度。

表1 运动系统位移

自由度 位移量要求(不小于)

升降 土 64cm

侧向  土 8Ocm

纵向 土 8Ocm

俯仰 土 25

横滚 土 20

偏航 土 25

表2 运动系统速度

自由度 在中立点速度要求(不小于)

升降 土 6Om/S

侧向 土 6Om/S

纵向 土 6Om/S

俯仰 土 20 /S

横滚 土 20 /S

偏航 土 20 /S

2.加速度和角加速度:运动系统绕中立点运动应按表3规定的最低指标。

表3 运动系统线加速度和角加速度

自 由 度  六自由度最小线加速度和角加速度要求(不小于)

升 降  不低于±0.8g

侧 向  ±0.6g

纵 向  ±0.6g

俯 仰  ±60 / s

横 滚  ±60 / s

偏 航  ±60 / s

3.频率响应:六自由度的运动系统的闭环响应按表4规定,应测量平台对输入指令的闭环响应。

表4 运动系统闭环响应

频率范围(Hz) 最大相位( ) 最大衰减(dB)

0.1~0.5 -15 0.5 dB

0.5~1.0 -30 1.5 dB

1.0~1.7 -60 2.5 dB

1.7~5.0  可感到动感

4. 阻尼:对一个频率为0.2Hz,幅值为最大位移的5%的方波输入信号,平台每一个自由度位移的响应应无超调,或超调量不大于5 %,超调次数不大于1。

5.平滑度:当用频率为0.5Hz,幅值为最大位移的10%的正弦输入信号驱动任意一个或全部液压缸时,加速度瞬时噪音峰值不大于0.04g。

6.稳定性:运动系统在任何一个稳态位置或常值速度下,或当伺服机构在承受负载下,加速度大于0.015g峰值时,都必须保证稳定。

7.稳态精度:运动平台实际位置与指令要求位置之间的稳态误差应小于全量程的1% 。

8.阶跃响应:输入频率为O.2 Hz,幅值为每个自由度所要求位移的5%的方波信号,要求运动平台在小于O.05S内能响应方波信号的变化。

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更新时间:2024/11/15 19:33:39