一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器

1.本实用新型属于飞行模拟器，具体地说，涉及一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器。


背景技术：

2.飞行模拟训练是培养飞行员飞行技能的有效途径之一，飞行模拟器既能够满足飞行员的飞行技能培养的需求，又能有效的解决真机训练带来的费用昂贵、危险系数大的缺点。大量飞行员的培养任务对飞行模拟器的品质和数量都提出了更高的要求。
3.传统的基于六自由度运动平台的飞行模拟器，通常由一个大型的六自由度运动平台和一个飞行模拟器座舱组成，飞行模拟器座舱内部通常按照实物大小进行建造，视景系统通常由投影幕及投影系统组成。要给飞行员提供逼真的飞行训练环境，投影幕的视场角就要尽可能做大，因此，常见的投影幕有环幕和球幕。舱内设备、视景系统和座舱外壳构成整个模拟座舱，这就导致座舱体积大，质量大。大体积座舱又需要大型的六自由度运动平台支撑。因此传统的基于六自由度运动平台的飞行模拟器，通常占地面积大、自身体积大，对安装场所要求较高，通常需要专门建设。同时这种模拟器的生产成本高、生产周期长、安装和维护难度大、运输困难，建造数量受到严重限制，不便于大批量部署，无法充分满足飞行员大量的模拟训练需求。


技术实现要素：

4.本实用新型针对现有的基于六自由度运动平台的飞行模拟器座舱体积较大，存在对安装环境要求高、生产成本高、体积大、安装和维护难度大、运输困难等一系列问题，提出了一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器，可以解决上述问题。
5.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
6.一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器，包括：
7.底座；
8.动力机构，其具有多个，所述动力机构具有伸缩杆，所述动力机构设置在所述底座上；
9.工作平台，其位于所述底座的上方，分别与各动力机构的伸缩杆相铰接；
10.飞行模拟控制模块，其设置在所述工作平台上；
11.座椅，其设置在所述工作平台上；
12.视景仿真模块，其设置在所述底座上，与所述飞行模拟控制模块通信；
13.vr头戴显示器，其与所述视景仿真模块无线通信；
14.方向舵，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的前方；
15.油门杆，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的一侧；
16.驾驶杆，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的前方。
17.进一步的，所述动力机构具有六个，分别用于控制所述工作平台的六个自由度的
运动。
18.进一步的，所述动力机构通过下铰支座与所述底座连接，所述下铰支座与所述底座固定，所述动力机构与所述下铰支座相铰接。
19.进一步的，所述下铰支座具有三个，每个下铰支座上连接有两个动力机构。
20.进一步的，所述动力机构通过上铰支座与所述工作平台连接，所述上铰支座与所述工作平台固定，所述动力机构的伸缩杆与所述上铰支座相铰接。
21.进一步的，所述六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括座椅滑轨和锁定机构，所述座椅通过所述座椅滑轨设置在所述工作平台上，所述座椅滑轨与所述工作平台固定，所述座椅可沿所述座椅滑轨的长度方向运动，所述锁定机构用于将所述座椅与所述座椅滑轨锁定或者解除锁定。
22.进一步的，所述工作平台上围挡有护栏，所述护栏为非闭合结构，留有出入口。
23.进一步的，所述六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括登机梯，所述登机梯的顶部与所述出入口相衔接。
24.进一步的，所述登机梯的底部安装有若干个带刹车万向轮，所述登机梯的两侧安装有安全扶手，所述安全扶手固定在所述登机梯上方两侧。
25.进一步的，所述出入口位于所述座椅的后方。
26.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
27.本实用新型的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，底座上通过多个动力机构支撑工作平台的方式，动力机构能够伸缩运动，可为上工作平台提供侧向、纵向、垂向、俯仰、横滚、偏航六个自由度的运动，在保证了安全性的同时，可以模拟飞行过程中的各种起飞、加速、颠簸、移动、旋转等状态。
28.通过设置vr头戴显示器，通过vr视景仿真系统替代了传统的视景系统，飞行员通过vr头戴显示器，不但可以清楚的观察到模拟座舱舱内机载设备和舱外环境，而且给飞行员提供了更大的视场角，因此无需建造体积庞大的模拟座舱，并且提升了飞行模拟器的逼真度和沉浸感。
29.本实用新型的飞行模拟器对安装条件要求较低，占地面积小、设备高度低，具有小型化、轻量化、精度高、沉浸感强、无污染等特点，实现了大型多功能飞行模拟器的小型化。
30.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
31.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
32.图1 是本实用新型提出的六自由度固定翼飞机飞行模拟器的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
33.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
34.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
35.实施例一
36.本实施例提出了一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器，如图1所示，包括底座11、动力机构12、工作平台13、飞行模拟控制模块14、座椅15、视景仿真模块16、vr头戴显示器17、方向舵18、油门杆19以及驾驶杆20。动力机构12具有多个，动力机构12具有伸缩杆，动力机构12设置在底座11上，由底座11支撑。工作平台13位于底座的上方，分别与各动力机构12的伸缩杆相铰接。
37.飞行模拟控制模块14设置在工作平台13上，座椅15设置在工作平台13上。视景仿真模块16设置在底座11上，与飞行模拟控制模块14通信；vr头戴显示器17与视景仿真模块16无线通信；方向舵18设置在工作平台13上，且位于座椅15的前方；油门杆19设置在工作平台13上，且位于座椅15的一侧；驾驶杆20设置在工作平台13上，且位于座椅15的前方，模拟真实的驾驶杆20与座椅15的相对位置，提升了飞行模拟器的逼真度和沉浸感。
38.该多个动力机构12分别与飞行模拟控制模块14连接，用于接受飞行模拟控制模块14的控制执行动作，可提供侧向、纵向、垂向、俯仰、横滚、偏航六个自由度的运动，带动工作平台13动作，能够模拟地面滑行过程中的滑跑、加减速、转弯、刹车等状态，飞行过程中起飞、加减速、侧滑、俯冲、爬升、盘旋、失速等状态，模拟失速抖动、收放起落架等状态。为飞行员在飞行训练过程中提供了丰富的运动暗示和运动感觉。
39.通过设置方向舵18、油门杆19以及驾驶杆20，给训练人员提供了逼真的飞行操控感觉。各种操纵件设置了操纵阻尼，保证驾驶员的操纵力感、操纵位置感及行程与真机一致。
40.驾驶杆20由两个力矩电机驱动，力矩电机与飞行模拟控制模块14连接，并接受其控制，分别用于驱动驾驶杆20的俯仰和横滚操纵杆力，可模拟飞机在飞行、地面滑行过程中的力感，驾驶杆操纵手柄采用实装原件，光标控制器与实装一致。力矩电机设置在工作平台13上。
41.油门杆19安装在工作平台13上，安装位置和高度与真机完全一致，且采用实装原件。油门杆19通过动作检测模块与飞行模拟控制模块14连接，动作检测模块能够检测油门杆19的动作，并发送给飞行模拟控制模块14，训练人员通过操纵油门杆19，飞行模拟控制模块14解析动作，并控制动力机构12动作，从而模拟飞机的加速或减速运动。
42.方向舵18由方向舵踏板、方向舵传动机构、力矩电机、脚刹阻尼缸和角度传感器组
成，方向舵组件参照真机运动行程。方向舵18的组件电控部分分别与飞行模拟控制模块14连接，与飞行模拟控制模块14进行通信。
43.本实施例中动力机构12具有六个，可采用气动缸式或者电动缸式伸缩杆实现，分别用于控制工作平台的六个自由度的运动。本实施例中以电动缸式六自由度运动平台为例进行说明。
44.如图1所示，动力机构12通过下铰支座21与底座11连接，下铰支座21与底座11固定，动力机构12与下铰支座21相铰接。
45.由于六个动力机构12分别用于提供六个不同方向的运动，为了节约下铰支座21的使用数量，节约成本，同时减少装配复杂度，优选下铰支座21具有三个，每个下铰支座21上连接有两个动力机构。连接在同一下铰支座21上的两个动力机构的伸缩杆的长度方向不同，工作时互补干涉。
46.动力机构12通过上铰支座（角度原因图中未示出）与工作平台13连接，上铰支座与工作平台13固定，动力机构12的伸缩杆121与上铰支座相铰接。与下铰支座21的设置原理相类似，每个下铰支座上可连接有两个动力机构的伸缩杆。通过六根电动缸式伸缩杆的运动，可为上工作平台13提供侧向、纵向、垂向、俯仰、横滚、偏航六个自由度的运动，在保证了安全性的同时，可以模拟飞行过程中的各种起飞、加速、颠簸、移动、旋转等状态，大大增强了飞行员在飞行训练过程中的体验感觉。
47.通过设置vr头戴显示器17，采用vr技术，通过vr视景仿真系统替代了传统的视景系统，飞行员通过vr头戴显示器，不但可以清楚的观察到模拟座舱舱内机载设备和舱外环境，而且给飞行员提供了更大的视场角，因此无需建造体积庞大的模拟座舱，并且提升了飞行模拟器的逼真度和沉浸感。
48.本实施例的六自由度固定翼飞机飞行模拟器对安装条件要求较低，占地面积小、设备高度低，具有小型化、轻量化、精度高、沉浸感强、无污染等特点，实现了大型多功能飞行模拟器的小型化。
49.优选本实施例的六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括座椅滑轨22和锁定机构（角度原因图中未示出），座椅15通过座椅滑轨22设置在工作平台13上，座椅滑轨22与工作平台13固定，座椅15可沿座椅滑轨22的长度方向运动，锁定机构用于将座椅15与座椅滑轨22锁定或者解除锁定。座椅15与方向舵18之间的前后距离可通过座椅滑轨22进行调整，其最小距离与实装一致。座椅15可加装五点式安全带，与实装一致。
50.锁定机构可采用锁销实现，可以理解的，座椅滑轨22上应当带有与锁销相匹配的锁孔，当锁销插入至锁孔中时，用于将座椅15与座椅滑轨22锁定。当锁销从锁孔中拔出时，用于将座椅15与座椅滑轨22解除锁定。
51.为了能够实现工作平台13的一定动作幅度，工作平台13距离底座11具有一定的高度，且为了缩小本飞行模拟器的体积，工作平台13的面积较小，为了防止训练人员从工作平台13上跌落而产生不必要的伤害，优选在工作平台13上围挡有护栏23，护栏23为非闭合结构，留有出入口231，用于进入工作平台13或者离开工作平台13。
52.为了方便登上或者从工作平台13上下来，优选本六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括登机梯24，登机梯24的顶部与出入口231相衔接。训练人员可通过登机梯24上下工作平台13。
53.登机梯24的底部安装有若干个带刹车万向轮，登机梯24的两侧安装有安全扶手241，安全扶手241固定在登机梯24的上方两侧，保证用户上、下的安全。通过设置带刹车万向轮，模拟器开启之前，将登机梯24移走，距离运动平台1米以外，防止干涉运动平台的正常运行。而且可以多个工作平台13共用一个登机梯24，方便转移，节约成本。当使用时通过将万向轮刹住，防止其移动，保障用户安全。
54.出入口231位于座椅15的后方，由于座椅15具有椅背，训练人员最不容易从座椅15的后方跌落，保证安全的同时，为座椅15的前方和两侧分别留有足够的空间装配训练器具。
55.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，包括：底座；动力机构，其具有多个，所述动力机构具有伸缩杆，所述动力机构设置在所述底座上；工作平台，其位于所述底座的上方，分别与各动力机构的伸缩杆相铰接；飞行模拟控制模块，其设置在所述工作平台上；座椅，其设置在所述工作平台上；视景仿真模块，其设置在所述底座上，与所述飞行模拟控制模块通信；vr头戴显示器，其与所述视景仿真模块无线通信；方向舵，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的前方；油门杆，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的一侧；驾驶杆，其设置在所述工作平台上，且位于所述座椅的前方。2.根据权利要求1所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述动力机构具有六个，分别用于控制所述工作平台的六个自由度的运动。3.根据权利要求2所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述动力机构通过下铰支座与所述底座连接，所述下铰支座与所述底座固定，所述动力机构与所述下铰支座相铰接。4.根据权利要求3所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于， 所述下铰支座具有三个，每个下铰支座上连接有两个动力机构。5.根据权利要求1所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述动力机构通过上铰支座与所述工作平台连接，所述上铰支座与所述工作平台固定，所述动力机构的伸缩杆与所述上铰支座相铰接。6.根据权利要求1-5任一项所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括座椅滑轨和锁定机构，所述座椅通过所述座椅滑轨设置在所述工作平台上，所述座椅滑轨与所述工作平台固定，所述座椅可沿所述座椅滑轨的长度方向运动，所述锁定机构用于将所述座椅与所述座椅滑轨锁定或者解除锁定。7.根据权利要求1-5任一项所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述工作平台上围挡有护栏，所述护栏为非闭合结构，留有出入口。8.根据权利要求7所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述六自由度固定翼飞机飞行模拟器还包括登机梯，所述登机梯的顶部与所述出入口相衔接。9.根据权利要求8所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述登机梯的底部安装有若干个带刹车万向轮，所述登机梯的两侧安装有安全扶手，所述安全扶手固定在所述登机梯上方两侧。10.根据权利要求7所述的六自由度固定翼飞机飞行模拟器，其特征在于，所述出入口位于所述座椅的后方。

技术总结
本实用新型公开了一种六自由度固定翼飞机飞行模拟器，包括：底座；动力机构，其具有多个，动力机构具有伸缩杆，动力机构设置在底座上；工作平台，其位于底座的上方，分别与各动力机构的伸缩杆相铰接；飞行模拟控制模块，其设置在工作平台上；座椅，其设置在工作平台上；视景仿真模块，其设置在底座上；VR头戴显示器，其与视景仿真模块无线通信；方向舵，其设置在工作平台上，且位于座椅的前方；油门杆，其设置在工作平台上，且位于座椅的一侧；驾驶杆，其设置在工作平台上。本实用新型的飞行模拟器对安装条件要求较低，占地面积小、设备高度低，具有小型化、轻量化、精度高、沉浸感强、无污染等特点，实现了大型多功能飞行模拟器的小型化。实现了大型多功能飞行模拟器的小型化。实现了大型多功能飞行模拟器的小型化。


技术研发人员：胡文婷 王志乐 孙忠云 周秀芝 孙文柱
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军航空大学青岛校区
技术研发日：2021.11.25
技术公布日：2022/5/25