马颖学，贾居海 北京蓝天航空科技有限责任公司
摘要：本文对MA60 飞机飞行模拟机的总体工作行了简要的介绍，包括系统的划分和总体工作的几个重要阶段说明，并对研制过程中的关键技术突破进行了阐述。本文旨在对国内首台满足C 级标准的高等级模拟机的总体研制工作进行一个客观的回顾，以便对类似模拟机的研制起到应有的促进作用。
关键词：飞机飞行模拟机，等级鉴定，嵌入式系统，航电设备，QTG，工程仿真。
1 前言
MA60 飞机飞行模拟机是一台满足GB15024-94 和GB/T15025-94 C 级标准要求的全动飞行模拟机，该模拟机作为一台大型训练设备，包括20 个相对独立的分系统，即平台座舱结构、通信系统、导航系统、座舱仪表系统、自动飞行控制系统、座舱电气和照明系统、主计算机和实时管理系统、接口系统、总线路系统、音响系统、教员台系统、六自由度运动系统、视景系统、操纵负荷系统、飞行仿真系统、动力仿真系统、飞机仿真系统、电源管理系统、防火与安全保障系统和QTG 测试软件系统。
MA60 飞机飞行模拟机是国内首台满足中国民航C 级标准要求的模拟机，因此贯穿总体工作的重点是认真考虑对C 级标准的满足，保证了该模拟机根据模拟机鉴定测试标准GB/T15025-94 进行测试鉴定顺利通过，同时也填补了国内自行研制高档次等级模拟机的空白。
MA60 飞机飞行模拟机的成功研制是我国仿真事业的一大壮举，标志着我国模拟机研制水平已经踏上了一个新高度，充分显示了航空工业部门所具备的强大技术潜力。
2 总体工作的几个重要阶段
回顾MA60 飞机飞行模拟机研制的全过程，可以概括为以下几个重要阶段：第一阶段，即总体设计阶段。该阶段的主要工作是认真消化了全套飞机说明资料和图纸，在飞机厂商的配合下掌握了该型号飞机所能提供的气动模型和数据包状况，经过仔细研究了C 级标准的详细要求，制定了详细准确的总体设计方案，并提出所需的进口航材和飞机部件清单，完成进口设备选型报告和技术要求。特别要说明的是，在这一阶段明确了C 级鉴定测试所必需的58 项试飞科目要求，指出现有飞机试飞数据的不足，完成了补充试飞科目需求。最终确定了总体设计方案，这一阶段的工作为日后的研制工作奠定了坚实的基础。
第二阶段，是分系统方案设计和工程设计阶段。根据总体设计方案确定的20 个分系统和准确的技术要求，蓝天公司认真完成了所有分系统的详细设计方案，对需要进口的分系统设备提出了准确的技术要求，并在此基础上完成了各系统的工程设计工作。在这个阶段最重要的一项工作当属试飞数据、气动模型和飞机数据需求清单的确定，并编制完成了完善的补充试飞计划。
第三阶段，即生产阶段。根据工程设计的结果，在这一阶段进行了硬件的加工和生产，软件程序的编制、代码调试，并对到货的航材设备进行了全面的测试，包括通电检查、协议测试等。
在这一阶段中应该是卓有成效的，会同飞机厂商完成了补充试飞工作，并进行了大量的数据整理、拟合、适配和工程仿真工作，为日后的联调工作奠定了基础。此外还完成了35 种245 块电路板、5 个电子套架、10 个电源箱和照明电源的生产调试，完成了351 条总计3500 米电缆的制作和集成安装。
第四阶段，模拟机软硬件集成阶段。由于第三阶段工作准备的较为充分，所以系统集成阶段进展非常顺利，实现了飞机座舱功能和基本飞行逻辑功能的正确仿真。
第五阶段，模拟机的性能调试、数据完善、验收和鉴定阶段。回顾整个研制过程，这一阶段的工作是最为艰苦的，也可以说是模拟机攻坚的一年。从粗调到细调，从试飞调试到鉴定调试，最终完成了模拟机的出厂验收、QTG 鉴定测试，正式取得了中国民航总局颁发的C 级证书。
3 关键技术突破
MA60 飞机飞行模拟机作为国内首台C 级模拟机，在研制过程遇到了很多技术难点和困难，经过广大技术人员的不懈努力，攻克的大量的关键技术难题，在这里不可能逐项叙述，只对其中的一些主要内容进行必要的说明。
（1）计算机系统的集成和嵌入式实时式软件设计
MA60 飞机飞行模拟机应该是一台大型的仿真控制设备，全套系统包括音响、教员台、操纵、视景、运动、QTG 测试、主仿真系统、总控系统等在内的十余台计算，在总体设计中确定了整个计算机系统采取“集中-分布”式的拓扑布局结构，其中包含了集中式总线、光纤实时网络、数据通讯网络等多种连接介质，系统的复杂程度可想而知。更为重要的是，从使用性、可靠性、维护性等角度考虑，该模拟机在国内首次采用了基于Tornado-Vxworks 的嵌入式实时操作系统作为计算机系统的基本运行平台，通过精确的软件策划和程序设计，实现了实时性、操作性等都非常理性的系统整合。
这套系统突破的以往模拟机研制中存在的开发、运行环境不可分割的限制，使模拟机产业化所必需的批生产成本降低更为显著。更为重要的是，这套系统的部分技术指标（例如整机传输延迟）超出国外同类产品的水平。
（2）航电设备的仿真和特殊总线接口驱动
MA60 飞机的许多机载航电设备采用的国际上先进电子设备，包括EFIS、气象雷达、GPS/综合导航管理、空中防撞、自动飞行、近地告警等。其中的许多设备在国内没有进行过仿真应用，并且无法从国外直接采购到可供模拟机使用的现成产品，系统的内部工作逻辑和计算模型不得而知，这些因素使得模拟机的航电仿真成为一大难题，这在最初总体方案设计过程中就已经意识到了，但是没有办法，只能攻关。通过努力，航电设备的仿真顺利完成，通过这个过程，我们也掌握了对目前民用飞机所用的大多数航电设备进行仿真的方法、算法。
对于航电仿真的另一个难题就是特殊总线接口，由于训练模拟器的主要仿真目标是飞行员在座舱内可见的设备，因此从降低研制成本角度考虑，研制过程中不使用不可见的机载计算机、控制器等设备，所以就不可避免对遇到无法掌握的系统内部接口和协议。通过对所采用的航电设备进行大量的、反复的测试，破译系统内部接口的电气特性和协议特性，设计生产专用的接口驱动板，编制驱动程序和协议生成代码，实现的航电设备的理想仿真，满足模拟机总体设计要求，有很好地控制了设备采购成本。
（3）数据的工程仿真和拟合
模拟机的一个重要指标就是性能的逼真度，而性能逼真度的关键是理想拟配的工程数据，国外训练模拟机的生产中可以直接采用工程模拟机的结果数据，但是MA60 飞机之间没有工程模拟机，而且飞机试飞数据完整性也不理想，这给模拟机的性能调试带来了困难。
对于这一问题，我们采用工程仿真计算的方式对飞机的各种试验数据（风洞数据、台架试验数据等）和试飞数据进行工程仿真和拟合，所有原始数据的总量达到了数百兆字节之多，这些数据中的部分内容甚至需要逐项修正，工作难度和工作轻度可想而知。
正是由于这样细致的工作，才保证MA60 飞机飞行模拟机具有高逼真度的飞行性能和操稳性能，同时也建立了一套完成的工程仿真数据包。
（4）QTG 测试软件
QTG 测试软件对于一般的模拟机并不是必需的，但是对于有等级要求的模拟机却是必不可少。C 级标准要求模拟机的首次鉴定工作和投入使用后的定期鉴定，必须能够提供方便、快速的自动测试软件，而且要求每个飞行测试科目必须由计算机自动驱动完成，不应由飞行员操作完成，这也就对QTG 软件的研制开发提出的很高的要求。国外的模拟机早已采用这样的系统对模拟机进行检测，但是在国内这样的软件却是首次开发、使用，我们在没有足够的参考资料的前提下，完全独立的开发出了基于窗口操作模式的软件系统，并支持鼠标输入和触摸控制，实现了对模拟机的自动测试驱动和检测，在技术水平上大大超过了国外产品的水平，而且这套软件不依赖于硬件环境，有很好的移植性。
结束语
目前MA60 飞机飞行模拟机的主要研制工作已经完成，希望我们研制出的MA60 飞机飞行模拟机在促进MA60 飞机销售中和对民航飞行员训练的过程中发挥更大的作用。
