摘 要 飞行训练的模拟器是为了平时对飞行员进行培训而专门研制的训练设备，其中，实时控制系统技术是模拟器的核心技术。本文简要地介绍了飞行训练的模拟器的分类以及组成，针对飞行训练的模拟器的设计和实时控制的方式的研究提出了相应的意见和建议。
关键词 飞行训练模拟器；设计；实时控制；方式
1 飞行模拟器的概述
飞行训练的模拟器大概分为研究型、训练型、工程型三个种类。研究型的飞行训练模拟器是专门用于研究的新的机型，在航空领域发展的过程中的新型的理论、技术、方法、概念等的研究以及对于飞机在发生事故之后对系统的故障和事故发生的分析和复现。研究型的飞行训练模拟器还产生了许多关于飞行的品质的研究成果，除此之外，它也具备了飞行训练的模拟功能。也就是说，研究型的飞行模拟器所具备的先机技术和功能引领着整个飞行模拟器的发展，一台完整的用于研究的模拟器就相当于一架可以在地面进行“飞行”的飞机。训练型的飞行模拟器是用来对飞行员和空勤人员进行专门的飞行技能和模拟飞行的练习器。这种飞行模拟器是根据相似的动力学、信息以及环境等原理设计制造的，飞行员在进行模拟的飞行训练的时候，模拟器可以根据飞行员的视觉、听觉、嗅觉、触觉、飞机的飞行姿态、飞行过程中的环境变化等等因素真实的模拟展现出来，从而达到满意的训练效果。这种模拟的飞行训练的优点特别多，经济、节能、不受气候条件和场地的限制，并且在一定程度上缩短了训练的周期，使训练变得有针对性，提升的效果相当显著。工程型的飞行训练模拟器被用于新的机型及其系统的验证、演示和设计中，实际上这是一个不断研发的过程，研究程序由简入繁，逐渐形成完整的飞行训练的模拟系统[1]。
2 实时控制硬件组成和设计
2.1 硬件组成
主控计算机是飞行训练模拟器的控制系统的主要的硬件配置，然后通过接口的技术和控制运动系统、视景图形、教员控制、舱载以及音响合成计算机联网，把接口和手控操纵以及仪表显示的系统相互连接。整个飞行训练模拟器的指挥中心就是教员控制台，其主要负责设置平时的飞行训练科目、故障、飞行环境等，在设置完毕之后通过网络接口向主控设备发出相应的指令。舱载计算机的作用是完成飞行器的制导、导航和控制在飞行的过程中的程序。手控的操作系统就需要飞行员参与到实际的操作中，把手控信号传给主控设备。
2.2 选择适合的主控机
用于进行飞行训练的模拟器实际上是由一个很复杂的系统所构成的，为了使飞机在飞行时的状态和过程得到再现，这对主控机的要求很高，主控机在计算、实时控制以及通讯方面的任务就相当的重，并且模拟机的运行时间比较长，在运行的时候人员和机器的交互较为频繁，这就需要在选择主控机的时候要充分地考虑到其运行速度、可靠性、安全性、容量等因素。
2.3 接口系统设计
飞行训练模拟器的硬件设计的另外一个重点就是设计接口系统，由于主控设备和视景图形计算机、仪表系统、舱载计算机、教员台计算机等等都有许多信息的交互，所以，设计一个良好的接口系统变得极其重要。在许多飞行训练模拟器的初期研发过程中，接口系统是以总线传输的形式进行工作，传输的速率比较高，但是线路网庞大复杂，缺乏可靠性和可维护性，用户体验较差。在进入80年代后期，网络的不断发展也对接口系统带来了改变，传统的总线传输变为实时网络传输，现在的飞行训练模拟器的网络接口的应用使得整个系统的先进性、可扩展性以及可维修性都得到了很大程度的保证[2]。
3 实时控制软件组成和设计原理
3.1 实时管理软件
管理软件的作用是要对飞行训练模拟器的实时系统实行模块管理、速率块的调度以及中断调用，还要随时对系统进行维护、监测和修改，评估分析训练的效果。在所有的仿真软件中，由于每个描述物理运动过程的模块的变化率各不相同，所以它们的解算出的迭代速率同样有区别。在对实时的仿真软件进行设计的时候，我们一般采用20ms的帧周期，但是这样做会使得一部分快变的模块造成发散性计算，使系统变得不稳定；对于其他的慢变的模块来说，又带来了机时方面的浪费。因此，只有通过速率快调度才可以把不同的速率的帧作业进行实时的分配，和模型进行实时切换的时候才能保证整个系统的实时性。在飞行训练模拟器的系统的运行过程中，很多时候会由于软件、硬件或者其他的一些未知的因素，给整个系统带来无法控制的故障，严重地影响到飞行员或者其他空勤人员的训练效果，甚至会使训练不得不终止[3]。
3.2 实时仿真软件的组成
飞行训练模拟器的实时仿真软件是把飞行器在飞行的过程中的各种状态用数字化形式加以展现，它属于实时控制软件的重要部分。在设计飞行训练模拟器的仿真软件的时候，要按照以下几个步骤进行设计：第一，要把实际的飞行的过程进行系统的分析，制定相应的系统模块的规范，把仿真的内容进行模块化；第二，建立数学模型，对每个最小模块进行描述；第三，根据数学模块选择适应的仿真算法；第四，建立起仿真的流程，着手仿真软件的设计。
3.3 實时仿真软件的设计
仿真软件的设计是以仿真流程图为基础进行设计的，在设计仿真的流程图的时候，要把被仿真的内容的工作工程明确了，再根据不同的模块把它们综合起来。实时的仿真软件的设计也有很大的难度，不仅需要对选择的计算机的功能有深入的了解，还需要具备扎实的软件设计的基础。实时仿真软件的设计通常以模块作为独立的单元，进行单独的设计和调试，编程选择的是高级语言，对部分模块则可以选择汇编语言和高级语言相结合。除此之外，还要建立离线的调试环境，包括信号的模拟显示和信号采集等等。最终，通过硬件和软件进行综合调试，形成完整的飞行训练模拟器的控制系统[4]。
4 结束语
随着信息技术的不断发展和更新，飞行训练模拟器的实时控制技术和现有的计算机的技术紧密结合，并且被应用到各个不同的领域中。虽然每个领域所涉猎的内容不同，但是对实时控制技术的使用是有共同点的，只是被控制对象的不同就要求我们的控制模型要有所变化。对于飞行训练用的模拟器来说，要实现实时控制技术，就要把计算机系统和数学模型有效地结合起来。
参考文献
[1] 刘超华.飞行训练模拟器座舱仪表及控制系统设计[D].哈尔滨：哈尔滨工程大学，2012.
[2] 晁建刚，陈善广，薛亮，等.航天飞行训练模拟器技术研究与工程实施[J].航天医学与医学工程，20014，21（3）：233-239.
[3] 范蓉，姚嘉陵.基于IData的飞行训练模拟器座舱设备仿真[J].指挥控制与仿真，2013，35（6）：113-118.
[4] 商旭升，李江红，逄妍立，等.舰载机多机协同飞行训练模拟器设计与实现[J].计算机仿真，2013，30（7）：110-114.