飞行模拟器是一种人工重建飞行器飞行和飞行环境的设备,用于飞行员训练、设计或其他目的。它不仅包括复制影响飞行的方程,还模拟飞行控制的应用效果、其他飞行系统的影响,以及飞机面对空气密度、气流扰动、风切变、云、降水等外部因素的反应。飞行模拟的用途多种多样,主要用于飞行训练、飞机的设计开发,还有对飞行器特性和控制操纵品质的研究。
在过去的规范中,「飞行模拟器」专指能够非常接近模拟飞行器行为的设备,而随着时间的推移,这个术语的定义也在变化。
飞行模拟的历史可以追溯到1910年,当时法国的指挥官Clolus和Laffont以及中尉Clavenad的倡议下,首次建立了用于军用飞机的地面训练飞行器。由Antoinette公司制造的「Tonneau Antoinette」被认为是飞行模拟器的先驱。
在第一次世界大战中,飞行员或专业空中射手的空中射击训练是一个关键领域。地上的模拟器被研制出来,这样新飞行员可以学习如何射击移动目标,这需要技术和练习。
Edwin Link于1927年在美国纽约布辛汉顿开始生产的Link训练器成为最著名的早期飞行模拟器。这是一种基本的金属框架飞行模拟器,通常以其知名的蓝色进行涂装。 Link的设计初衷就是为了解决当时飞行员在接受实际飞行训练上所面对的限制,并提供一个无论天气如何都能进行实训的环境。
Link训练器的设计具有一个充气的运动平台,这个平台能够提供竖直和横滚的触感,让飞行员能够在安全的环境中进行仪器飞行训练。
在第二次世界大战中,Link训练器成为用来训练新飞行员的主要设备。大约有10,000台Link训练器被制造出来,成功培训了500,000名来自同盟国的新飞行员。
1954年,美国联合航空公司以300万美元的价格从Curtiss-Wright购买了四台飞行模拟器。这代表着现代商用飞行模拟器的开始,当时的模拟器不仅具备视觉、声音和运动功能,还带有更复杂的模拟技术。
随着需求的增长,模拟器制造商正在整合并垂直整合,以应对持续的训练需求。根据CAE的预测,在2017至2027年间,将需要255,000名新的航空公司飞行员。
目前最大的飞行模拟器制造商是加拿大的CAE Inc.,其市场占有率达到70%,年收入为28亿美元。
飞行模拟器的主要用途是飞行训练,从基本的驾驶举措到更高级的仪器飞行训练都是训练的范畴。在飞机设计过程中,飞行模拟器也能替代实际的飞行测试,这使得开发过程中的错误可以更早被发现,减少风险和成本。
随着航空技术和飞行器系统日益复杂,飞机维护模拟器愈发受到青睐,成为培训飞行器维护人员的重要工具。
在飞行模拟的质量控制中,飞行模拟器的分类和认证流程变得尤为重要。美国联邦航空局对于训练设备的认证有着严格的规定,不同等级的模拟器需要符合相应的标准,在设计时也需考虑实际飞行的准确性。
空中模拟的技术基础涉及到数学模型的生动计算,这些方程式水准决定了模拟飞行的真实感和即时性。由于飞行模拟器的功能需要持续更新和提升,因此许多航空公司和训练机构选择投资自有的训练中心,这不仅提高了运营的效率,也能够与供应商进一步提升竞争优势。
随着飞行模拟技术的进步,未来的飞行模拟器必然将展示出更高的准确性与更多的应用场景,这让我们不禁思索:在虚拟与现实的交错中,飞行模拟器将在飞行训练中扮演什么样的角色?