全电动六自由度模拟飞行器的优势

仁者见仁

全电动系统得优点驱动工程师们去创造出更优越的全电动飞行模拟器（FFS）去替代液压 FFS。第一个将改进的电动技术成功应用在飞行模拟器上的公司就是来自纽约州东奥罗拉的Moog Inc. Moog 公司向正使用moog 伺服阀的液压飞行模拟器厂家推荐了他的全电动运动控制平台构想。
推进全电动技术的第一个技术突破是滚珠丝杠技术。工业专家确认：正是滚珠丝杠这种装置将旋转运动转化为直线运动，保证了伺服缸中最重要的功能部件能够实现高保真的应用。
Moog 公司发展了这种特殊应用的滚珠丝杠技术，提高了高保真级别同时实现低噪音和解决了传输干扰问题。这就意味着运动平滑的伺服电动缸工作时不会增加任何噪音和振动到飞行模拟器正常运行中。这种技术在20 年前是不可能的，这需要投入大量精力设计开发特殊的滚珠滚动系统，特殊制造工艺，误差的精准控制，100%全检。
同时受益于电子技术飞速发展，高性能中央处理器的出现和大容量存储器的发明。高电压功率器件的问世带动了大功率伺服电机及驱动系统得成熟应用，高能磁铁技术推动了无刷伺服电机的高功率密度。伺服电动缸的行程已经达到1520mm， 同时有效载荷已经超过14 吨， 将使飞行模拟器的全电动使用范围越来越大。
Moog 公司工程师保证了运动平台伺服电动缸，加载控制，伺服驱动系统，和于飞行模拟器主机的交换数据通讯软件的合理设计。 FSI 公司改进了他们的运动控制系统为Moog 设计的六自由度运动平台系统。
FSI 公司让 Moog 公司为直升机操纵负载夹具原型机设计测试平台，这套测试系统迫使 Moog 公司加速整合模拟器主机与 Moog 硬件平台系统的软件通讯速度，以及消除振动源和扭矩脉冲，同时以最短的时间通过D 级认证。
为满足实际应用需求，Moog 工程师们重新构建标准的伺服驱动系统，内置高性能微处理器达到更高的刷新率和对电流/速度/位置闭环控制的高速计算速度，以及与模拟器主机的高速通讯速度。
经过匹配伺服电动缸的试验平台的原型机的试验控制，对初始概念的验证。试验证明全电动运动平台的平稳运动特性优于液压系统。
电动缸电机是12 级无刷伺服电机，特殊设计的转子和定子在低定位扭矩，低扭矩脉冲，低无用谐波下达到输出633Nm 扭矩。特殊设计的滚珠丝杠和伺服电机系统轻松处理高负载运动平台。
当然，安全是必须关注的问题。不间断电源给运动平台系统提供安全故障恢复功能和连续记录功能。另外48V 备用电池和故障安全驱动系统提供充分电力保证飞行模拟器座舱因为系统意外断电回到初始位置。
在极端操作状态下，例如模拟飞行风暴气候和强风切变，伺服电动缸将不寻常的达到行程的最低点和行程的最高点。当然液压缸有典型的内部缓冲系统保证伺服缸前段接头和伺服缸伸缩管的不会损坏，为防止伺服电动缸到达极限位置的造成的损坏，Moog 创新发明了伺服电动缸内置免维护缓冲器。这种缓冲器将行程的两端加长76.2mm，消除了运动平台的反作用动能。
运动平台的控制只是整个运动控制的一部分，Moog 同时也发展了直线电机控制装载机，保证了飞行模拟器的充分保真度。操作负荷就是长期将力负荷反馈至驾驶员使用的初级和次级控制器。这种反馈仿真了驾驶员的在真正飞机上控制感觉，这个非常相近于动感游戏机上的方向盘和操纵杆。