摘要 本文重点介绍美国AC 120—63直升机模拟器鉴定标准编制的演变过程。通过现行标准与过去直升机模拟器标准（草稿）的一些对比，可以了解现行直升机模拟器的一些特点以及今后模拟器标准的发展趋势。对要求的试验项目、等级划分以及注意事项等方面的问题作了若干对比和分析。所讨论的内容涉及直升机模拟器鉴定标准的各个方面（包括视景系统、运动系统以及其他要求）。文内还提出了若干作者对标准要求和规定的看法，可提供同行们参考。对直升机模拟器的研制以及国内相应规范的制定也可能会有借鉴作用。
关键词 飞行模拟器 模拟器标准 直升机
飞行模拟器从某种意义上来说是比实际飞机更好的训练工具，因为它可提供比实际飞机能完成更深层次的训练（对试飞员来说能做过去想做而不敢做的许多高难动作，如空中停车，操纵面的突然短缺，发动机起火，起飞着陆时飞控系统出现问题或人机闭环耦合，低高度飞行，超音速飞行的噪音，昂贵的武器发射和电子侦察与搜索以及能遇到许多原来未知的、意想不到的非常规的事件），以及能从模拟器至实际飞机过渡过程中提供知识和行为的充分改装。
随着模拟技术的进步，飞行模拟器的训练能力也在不断的增强。FAA新出版的规范允许在已批准的训练大纲范围内增加飞行模拟器的使用。但直至1990年美国联邦航空条例（FAR）的文件并没有提出在直升机模拟器上要求飞行乘员的训练和检查，因此当时限制了直升机飞行模拟器的使用。上世纪90年代已使用的那些直升机模拟器已根据标准草稿进行了评定和批准，但是免除了FAA对任何训练和检查的批准。
90年代以前一个组织机构上的原因是在美国民用直升机的运输和使用大部分都是由小公司经营的（根据过去大量资料分析，美国在模拟器使用上是先空军，其次海军，最后才是陆军，军用直升机是属于陆军管的，并且是先研究机构，后设计单位），没有像大型民用运输机那样都有大公司经管，规模庞大，应用广泛，因而组织机构严密，早在1969年12月FAA就颁布了AC 121-14“飞行模拟器鉴定和批准”。虽然从上世纪50年代开始，直升机模拟器已开始使用，至60年代中期已研制了大量的直升机模拟器。但直升机模拟器一直没有颁布相应的标准。一直仅参考固定翼飞机的飞行模拟器标准，但随着直升机的用途越来越广泛，不尽在军事上（如在沙漠风暴和海湾战争中的应用），而且在民用上直升机的数量也越来越多。
对旋翼机工业增长的预测，看好了直升机，对直升机模拟器也戏剧性的增加了兴趣。于是，美国FAA建议建立新的规则，并授权和调整经过鉴定合格的训练中心。新规则的目的是增加模拟器的使用；取消模拟器需要例外；标准训练以及标准化FAA对训练的监督。同时直升机，偏转翼机和偏转旋翼机，有垂直飞行和实际上无限机动的能力，又有无数的商业作用，巨大的经济和社会效益，又加上直升机的特殊性。从某种意义上来说其操纵难度比固定翼机更大。上述种种原因使直升机模拟器的需求变得更为迫切。但由于直升机需要贴地飞行，在十分靠近地面的高度上作剧烈的机动时，需要为驾驶员提供大的模拟视场，详细的景象及其动态性能，而在当时视景系统的能力是不具备的，这可能也是迟迟没有制定相应规范的技术原因之一。模拟数据的来源问题也可能是另一个技术上的原因。因为获得试飞数据需要大量的投资，而且难度也很大。一般小单位，投资不起数据的费用和高级模拟器研制的费用。因此基于上述组织管理和技术上的原因，直到1990年FAA才出版了AC120-XX直升机模拟器鉴定（草稿）（以下简称“草稿”）（主要参考AC 120-40B）经过四年的试用才正式颁布了AC 120-63直升机模拟器鉴定标准（以下简称现行标准）（主要参考AC 120-40C）。
下面对新旧直升机模拟器鉴定标准演变过程中的主要问题作一些讨论和分析：
1 现行规范的目标
AC 120-63的主要目标是用尽可能多的客观测试代替主观测试。因此需要大量的飞行试验数据来支持模拟器的鉴定。这对测试设计员，试飞工程师和试飞员提出了一系列的挑战，必须克服各种困难来适应这种情况。一般试飞大纲或试飞大纲的补充试飞大纲应包括满足AC 120-63对验证数据的要求。飞行试验计划和测试设施也应符合所有所需机动和参数的要求。尤其是要符合直升机在低速飞行和起飞着陆过程中的空速和风向的测量要求。对于面向特殊任务的直升机还应该进行适应任务的那些机动和测定相应的参数，这就大大增加了研制模拟器所需的试验工作量。
AC 120-63规范还强调了数据拟配和模拟的逼真度要求。模拟器要通过合格审定，涉及的直升机飞行包线的范围是十分广泛的，对气动力模型的开发也起到一定的促进作用。
2 主要区别
直升机模拟器鉴定规范现行标准和草稿的主要区别：
(1) 鉴定等级的要求由4级改为3级。A级虽保留，但不作任何规定，这说明完全放松了对A级的要求，但仍列出了A级的位置，可允许在必要时再提出要求，即增加了灵活性，也说明A级本身的不确定性。
(2) 在相关的参考文件中，也取消了所列标准或规范的具体版本号，增加了灵活性及今后规范本身的发展和引用的方便，还有利于保密。
(3) 删除、修改和增加了一些条款，特别是增加了一些限定和特殊情况的说明，在注释部分也作了更详细的说明。如对地面反应中的摩擦力作了具体规定。在座舱操纵动态特性部分，所测量的响应中增加了地面操纵，因为这时复杂的飞控系统，特别是人在环的操纵影响仍会起很重要的作用。
(4) 允许的容差普遍比过去严，但也有个别是放松的。
(5) 对一些没有太多实用意义，对模拟作用的影响不大，以及一般很难测量的数据没有提出要求。如地效影响方面没有提出直升机着陆前改平时的要求，也没有具体提出升力、阻力、俯仰力矩、配平和动力的要求。又如着陆表面条件中去掉了“接地区橡胶残留物的湿跑道”的要求。这一条对直升机确实必要性不大。
(6) 改正了一些错误的说法。如地面操纵特性中“操纵输入”过去写成“转向操纵输入”，显然原来的写法是不全面的，甚至是错误的。
(7) 在静动态试验中原依据的文件是“验收测试指南”（ATG），现改为“鉴定测试指南”（QTG），这是两个完全不同概念的文件，ATG是用户验收模拟器的依据，而QTG是FAA鉴定模拟器等级的依据。
美国一般对新提出的规范需要通过有代表性飞机的大量模拟试验和飞行试验来验证规范的可实行性和合理性。飞行试验研究院也在这方面做过一部分的验证试验工作。根据验证试验结果和飞行员的意见可以为规范的编制和修改提供新的依据。
3 视景系统要求
对该系统要求的主要区别是：
(1) 要求更加明确（包括要求的系统性，层次分明，而且不重复）。
(2) 在视景显示和运动的关系上说法有一定的变化。包括“视景从稳态扰动起的变化应发生在系统动态响应限制的100/150毫秒之内，但不能在总的运动开始变化之前发生”。“视景改变可以在运动响应开始之前，但运动加速度必须在包含不同信息的第一视场的景象完成之前”。也就是运动加速度的变化必须在视景景象变化之前。
(3) 明确了参数之间的关系，从视景的角度，运动系统是指加速度，而不是加速度变化率或运动的其他参数。这对没有运动的模拟器（相当A级）的性能评定和测试也都是有参考作用的。
(4) 删除了一些解释性的而不是定义性的内容。如“目的是校核模拟系统传递延迟是小于100/150毫秒，并且校核运动系统和视景系统感示信号相对于实际直升机的响应”。因为标准中已有一条“作为一种替代方法，传递延迟可以用作验证模拟器系统并不超过100/150毫秒的限制规定”。
(5) 对视景感示信号要目视估计部分，原写为：在起飞，低高度/低速机动，悬停和着陆过程中是“下沉率和景深感”。现改为在起飞和着陆过程中“高度的变化率，离地高度的高度直线位移和速率”。也就是应考虑垂直和水平两个方向的综合变化。
(6) 原规定跑道目视距离范围（RVR），现改为能见度（Visibility），因为能见度是清晰程度，亮度和距离等的综合影响的结果。
(7) 对视场角的要求有变化，不同等级要求也不同。对B级：光学系统能提供75°（水平）和30°（垂直）视场，改为视景系统能提供75°（水平）和30°（垂直）视场。因对视景系统提要求，而不是对视景系统的子系统提要求。过去C、D两级要求相同，都是“对每名驾驶员座位提供90°（水平）和40°（垂直）的视场”。
现行标准是：对C级：为每名驾驶员提供150°（水平）和40°（垂直）的视场，并强调了准直（或等效）的概念，而没有强调同时工作的要求。还注明了水平视场的中心线是在飞机机身航向的零度线上，这也就是说对双座要求可降低。相当每名驾驶员75°视场。对D级：为每名驾驶员提供180°（水平）和60°（垂直）的视场。
(8) 在现行标准中正式提出“在直升机所模拟模型中存在的那些代表使用机头下部风档显示的模拟是需要的”，这也反映了对直升机飞行模拟器要求的特殊性。
4 运动系统要求
在草稿中运动信号包括运动（力）信号，而现行规范中运动信号包括运动（加速度）信号，实质就是运动和加速度信号。前者是不对的，后者是对的，既考虑了飞机运动的实质，又考虑了人身器官对运动的感受特性。增加了对运动测试的说明，即运动测试是要验证每轴运动开始信号是驾驶员输入和直升机反应的相应相移。
在草稿中对A级和B级的运动轴数最少为三轴，而新的规定对B级为三轴，很明确。原来对C级和D级的运动轴数的要求是“运动系统至少产生与六自由度协同式平台运动系统等效的感示信号”而新的要求是产生六自由度信号。既不含糊又不对运动形式加以限制，比较合理。
对运动的特殊效应的要求也有几处不同：
(1) 不平整的跑道特性改为
摘要 本文重点介绍美国AC 120—63直升机模拟器鉴定标准编制的演变过程。通过现行标准与过去直升机模拟器标准（草稿）的一些对比，可以了解现行直升机模拟器的一些特点以及今后模拟器标准的发展趋势。对要求的试验项目、等级划分以及注意事项等方面的问题作了若干对比和分析。所讨论的内容涉及直升机模拟器鉴定标准的各个方面（包括视景系统、运动系统以及其他要求）。文内还提出了若干作者对标准要求和规定的看法，可提供同行们参考。对直升机模拟器的研制以及国内相应规范的制定也可能会有借鉴作用。
关键词 飞行模拟器 模拟器标准 直升机
飞行模拟器从某种意义上来说是比实际飞机更好的训练工具，因为它可提供比实际飞机能完成更深层次的训练（对试飞员来说能做过去想做而不敢做的许多高难动作，如空中停车，操纵面的突然短缺，发动机起火，起飞着陆时飞控系统出现问题或人机闭环耦合，低高度飞行，超音速飞行的噪音，昂贵的武器发射和电子侦察与搜索以及能遇到许多原来未知的、意想不到的非常规的事件），以及能从模拟器至实际飞机过渡过程中提供知识和行为的充分改装。
随着模拟技术的进步，飞行模拟器的训练能力也在不断的增强。FAA新出版的规范允许在已批准的训练大纲范围内增加飞行模拟器的使用。但直至1990年美国联邦航空条例（FAR）的文件并没有提出在直升机模拟器上要求飞行乘员的训练和检查，因此当时限制了直升机飞行模拟器的使用。上世纪90年代已使用的那些直升机模拟器已根据标准草稿进行了评定和批准，但是免除了FAA对任何训练和检查的批准。
90年代以前一个组织机构上的原因是在美国民用直升机的运输和使用大部分都是由小公司经营的（根据过去大量资料分析，美国在模拟器使用上是先空军，其次海军，最后才是陆军，军用直升机是属于陆军管的，并且是先研究机构，后设计单位），没有像大型民用运输机那样都有大公司经管，规模庞大，应用广泛，因而组织机构严密，早在1969年12月FAA就颁布了AC 121-14“飞行模拟器鉴定和批准”。虽然从上世纪50年代开始，直升机模拟器已开始使用，至60年代中期已研制了大量的直升机模拟器。但直升机模拟器一直没有颁布相应的标准。一直仅参考固定翼飞机的飞行模拟器标准，但随着直升机的用途越来越广泛，不尽在军事上（如在沙漠风暴和海湾战争中的应用），而且在民用上直升机的数量也越来越多。
对旋翼机工业增长的预测，看好了直升机，对直升机模拟器也戏剧性的增加了兴趣。于是，美国FAA建议建立新的规则，并授权和调整经过鉴定合格的训练中心。新规则的目的是增加模拟器的使用；取消模拟器需要例外；标准训练以及标准化FAA对训练的监督。同时直升机，偏转翼机和偏转旋翼机，有垂直飞行和实际上无限机动的能力，又有无数的商业作用，巨大的经济和社会效益，又加上直升机的特殊性。从某种意义上来说其操纵难度比固定翼机更大。上述种种原因使直升机模拟器的需求变得更为迫切。但由于直升机需要贴地飞行，在十分靠近地面的高度上作剧烈的机动时，需要为驾驶员提供大的模拟视场，详细的景象及其动态性能，而在当时视景系统的能力是不具备的，这可能也是迟迟没有制定相应规范的技术原因之一。模拟数据的来源问题也可能是另一个技术上的原因。因为获得试飞数据需要大量的投资，而且难度也很大。一般小单位，投资不起数据的费用和高级模拟器研制的费用。因此基于上述组织管理和技术上的原因，直到1990年FAA才出版了AC120-XX直升机模拟器鉴定（草稿）（以下简称“草稿”）（主要参考AC 120-40B）经过四年的试用才正式颁布了AC 120-63直升机模拟器鉴定标准（以下简称现行标准）（主要参考AC 120-40C）。
下面对新旧直升机模拟器鉴定标准演变过程中的主要问题作一些讨论和分析：
1 现行规范的目标
AC 120-63的主要目标是用尽可能多的客观测试代替主观测试。因此需要大量的飞行试验数据来支持模拟器的鉴定。这对测试设计员，试飞工程师和试飞员提出了一系列的挑战，必须克服各种困难来适应这种情况。一般试飞大纲或试飞大纲的补充试飞大纲应包括满足AC 120-63对验证数据的要求。飞行试验计划和测试设施也应符合所有所需机动和参数的要求。尤其是要符合直升机在低速飞行和起飞着陆过程中的空速和风向的测量要求。对于面向特殊任务的直升机还应该进行适应任务的那些机动和测定相应的参数，这就大大增加了研制模拟器所需的试验工作量。
AC 120-63规范还强调了数据拟配和模拟的逼真度要求。模拟器要通过合格审定，涉及的直升机飞行包线的范围是十分广泛的，对气动力模型的开发也起到一定的促进作用。
2 主要区别
直升机模拟器鉴定规范现行标准和草稿的主要区别：
(1) 鉴定等级的要求由4级改为3级。A级虽保留，但不作任何规定，这说明完全放松了对A级的要求，但仍列出了A级的位置，可允许在必要时再提出要求，即增加了灵活性，也说明A级本身的不确定性。
(2) 在相关的参考文件中，也取消了所列标准或规范的具体版本号，增加了灵活性及今后规范本身的发展和引用的方便，还有利于保密。
(3) 删除、修改和增加了一些条款，特别是增加了一些限定和特殊情况的说明，在注释部分也作了更详细的说明。如对地面反应中的摩擦力作了具体规定。在座舱操纵动态特性部分，所测量的响应中增加了地面操纵，因为这时复杂的飞控系统，特别是人在环的操纵影响仍会起很重要的作用。
(4) 允许的容差普遍比过去严，但也有个别是放松的。
(5) 对一些没有太多实用意义，对模拟作用的影响不大，以及一般很难测量的数据没有提出要求。如地效影响方面没有提出直升机着陆前改平时的要求，也没有具体提出升力、阻力、俯仰力矩、配平和动力的要求。又如着陆表面条件中去掉了“接地区橡胶残留物的湿跑道”的要求。这一条对直升机确实必要性不大。
(6) 改正了一些错误的说法。如地面操纵特性中“操纵输入”过去写成“转向操纵输入”，显然原来的写法是不全面的，甚至是错误的。
(7) 在静动态试验中原依据的文件是“验收测试指南”（ATG），现改为“鉴定测试指南”（QTG），这是两个完全不同概念的文件，ATG是用户验收模拟器的依据，而QTG是FAA鉴定模拟器等级的依据。
美国一般对新提出的规范需要通过有代表性飞机的大量模拟试验和飞行试验来验证规范的可实行性和合理性。飞行试验研究院也在这方面做过一部分的验证试验工作。根据验证试验结果和飞行员的意见可以为规范的编制和修改提供新的依据。
3 视景系统要求
对该系统要求的主要区别是：
(1) 要求更加明确（包括要求的系统性，层次分明，而且不重复）。
(2) 在视景显示和运动的关系上说法有一定的变化。包括“视景从稳态扰动起的变化应发生在系统动态响应限制的100/150毫秒之内，但不能在总的运动开始变化之前发生”。“视景改变可以在运动响应开始之前，但运动加速度必须在包含不同信息的第一视场的景象完成之前”。也就是运动加速度的变化必须在视景景象变化之前。
(3) 明确了参数之间的关系，从视景的角度，运动系统是指加速度，而不是加速度变化率或运动的其他参数。这对没有运动的模拟器（相当A级）的性能评定和测试也都是有参考作用的。
(4) 删除了一些解释性的而不是定义性的内容。如“目的是校核模拟系统传递延迟是小于100/150毫秒，并且校核运动系统和视景系统感示信号相对于实际直升机的响应”。因为标准中已有一条“作为一种替代方法，传递延迟可以用作验证模拟器系统并不超过100/150毫秒的限制规定”。
(5) 对视景感示信号要目视估计部分，原写为：在起飞，低高度/低速机动，悬停和着陆过程中是“下沉率和景深感”。现改为在起飞和着陆过程中“高度的变化率，离地高度的高度直线位移和速率”。也就是应考虑垂直和水平两个方向的综合变化。
(6) 原规定跑道目视距离范围（RVR），现改为能见度（Visibility），因为能见度是清晰程度，亮度和距离等的综合影响的结果。
(7) 对视场角的要求有变化，不同等级要求也不同。对B级：光学系统能提供75°（水平）和30°（垂直）视场，改为视景系统能提供75°（水平）和30°（垂直）视场。因对视景系统提要求，而不是对视景系统的子系统提要求。过去C、D两级要求相同，都是“对每名驾驶员座位提供90°（水平）和40°（垂直）的视场”。
现行标准是：对C级：为每名驾驶员提供150°（水平）和40°（垂直）的视场，并强调了准直（或等效）的概念，而没有强调同时工作的要求。还注明了水平视场的中心线是在飞机机身航向的零度线上，这也就是说对双座要求可降低。相当每名驾驶员75°视场。对D级：为每名驾驶员提供180°（水平）和60°（垂直）的视场。
(8) 在现行标准中正式提出“在直升机所模拟模型中存在的那些代表使用机头下部风档显示的模拟是需要的”，这也反映了对直升机飞行模拟器要求的特殊性。
4 运动系统要求
在草稿中运动信号包括运动（力）信号，而现行规范中运动信号包括运动（加速度）信号，实质就是运动和加速度信号。前者是不对的，后者是对的，既考虑了飞机运动的实质，又考虑了人身器官对运动的感受特性。增加了对运动测试的说明，即运动测试是要验证每轴运动开始信号是驾驶员输入和直升机反应的相应相移。
在草稿中对A级和B级的运动轴数最少为三轴，而新的规定对B级为三轴，很明确。原来对C级和D级的运动轴数的要求是“运动系统至少产生与六自由度协同式平台运动系统等效的感示信号”而新的要求是产生六自由度信号。既不含糊又不对运动形式加以限制，比较合理。
对运动的特殊效应的要求也有几处不同：
(1) 不平整的跑道特性改为
