飞行模拟器能够多大程度上模拟真实的飞行情况?

chinesezgb

整理自| 知乎



民航飞行员训练中使用的飞行模拟器能够完全模拟真实的飞行情况（包括正常情况和异常情况）吗？

在模拟器中产生故障或异常，模拟出的飞机的行为、对飞行员操作的反应跟真实的飞行一样吗？

如果飞行员在模拟器中成功处理了异常，实际飞行中面对同样的境况采取同样的操作一定会奏效吗？



就从最基本的气动角度来说，我朋友本科学的飞行器设计，毕业设计用fluent跑数据，用机房跑了2周。只是一个简单的气动外形，而且还只是本科生的毕业设计。

游戏里面，你一拉杆，飞机瞬间就有动作。

你觉得游戏里面的飞机的气动数据是实时模拟的么？不可能。 游戏里面所有飞机的数据都只不过是简单的数据库的调用而已。然而一个飞机在各种环境下的数据怎么可能完全有详细的数据记录？

著名的模拟飞行游戏Digital Combat Simulator,又名数字战斗模拟。其开发商Eagle Dynamics的本职工作就是给人家做数据库的，开发模拟飞行只是一群有情怀的人搞得副业而已。所以所谓的模拟飞行的真实度和游戏所采集的数据量有关。然而这种数据又怎么可能百分百正确呢。最多在几个关键的节点上保持正确。一般来说这些飞行器的气动数据，能买就买，比如BMS的F16的数据就是NASA提供的。不能买就自己用fluent跑模型。不过说实话就这点DCS都没做到，比如现在苏27满弹可以飞2.5Mhhh。更何况，这些公布的数据是真是假，又有谁知道？

至于一些专业模拟机，其跟大的意义在于一个环境的熟悉，航电系统的操纵以及一些基本上的训练。上文也有提到了操作流程的模拟。一些真机飞行包线都没飞完就出了模拟器，想想就不可能真实还原气动。

当然，更加不用说一些结构，航电方面，还有身理和心里因素的模拟了。显示器中看到的场景和真实看到的完全不同，也许这个要等VR设备的普及后也许可以改善。我有个朋友玩伊尔2的，他说他和当年毛子二战真飞行员玩伊尔2空战，对面完全打不过他。交流后发现，真的飞行员压根不敢做一些相对而言高G的机动，而玩家向来无所谓，黑视就黑视了。我们在一些视频中经常可以看到一些飞行员飞的气喘吁吁的，真实中玩游戏的宅男呢XD。

所以模拟飞行目前还只能大概意义上的模拟飞机的一些基本特性。要我说的话，老百姓能接触到的最多也就6成，专业设备也许能够7到8成吧。

作者：双垂尾蓝光


“飞行模拟器就是模拟飞机在空中和地面运动的大型地面仿真设备。一台完善的飞行模拟器相当于一架“地面飞行的飞机” , 它能够把飞行员在空中操纵真实飞机时所看到的、听到的、嗅到的、触到的飞机姿态、飞机运动、仪表提示、环境变化、周围音响以及本身生理反应等逼真地反映给飞行员, 从而构成模拟飞行中的人-机系统特征, 获得研究飞行或训练飞行的实际效果。
飞行模拟器的发展水平 体现着一个国家在航海、航空、航天等方面技术的综合应用的能力，它是一种涵盖视景、仪器仪表、操纵负荷、动感运动等子系统，具有重大的国防战略地位和经济价值的高科技试验设备。
飞行模拟器六自由度运动平台为运动模拟器提供动感效果，其本质是一种由计算机实时控制并能提供滚转、俯仰、偏航、横向平移、侧向平移和纵向平移的六自由度仿真设备。

飞行模拟器运动控制软件作为运动平台的控制系统，实现对平台运动的实时控制。研究运动控制软件的相应理论与实践对制造出具有更加逼真动感效果的飞行模拟器，具有十分重要的意义。
飞行模拟器能够多大程度上模拟真实的飞行情况？
这要看所使用的飞行模拟器的先进智能程度，飞行模拟器越先进，模拟程度就越高也越贴近真实的飞行情况。

人类现阶段是可以通过模拟曾经发生过的飞行异常故障事件的参数集合，让飞行员在全任务六自由度飞行模拟器上多次模拟体验飞行器遭遇特情时应该如何正确操作和处置特情才能够有效转危为安、平安降落，从而取得丰富的特情“处置经验”。
先进运输机（轰炸机）模拟器，甚至可以实现所谓“零过渡”, 即模拟训练合格的飞行员 可直接上真实的运输机进行实际飞行训练。
作者：longjf126
”


目前全动飞行模拟机

D级，

已经能达到完全模拟飞行了

第一，模拟机，提到模拟机你就要知道，生产模拟机的公司不止一个，然而，虽然每个公司用的数据一样，但每个公司的模拟机上手感觉都不同。

第二，飞行员在进去模拟机的时候，往往压力没真飞那么大，无论你怎么说模拟机真实，模拟机毕竟后面没一百多乘客。

第三，杆量和真实飞行不同，真实飞行你要面对的天气特别复杂，不会是简单的侧风，尾风，头风，它是随时变化的，所以每次的杆量和油门量肯定不同。所以模拟机大多是熟悉程序，配合练习，了解系统用的。

作者：Airman Han



"不妨这样理解：飞行模拟器的仿真程度可以用一条曲线来表示，而真实飞行是就是那条渐近线——飞行模拟仿真程度的曲线不会与真实飞行相交，但是可以无限接近。
国外的CAE等最顶级的厂商暂且不论，就目前国内的飞行模拟机制造厂家而言，主要可以分为两大类：采购集成商和研发制造商。
采购集成商所走的路线是：主要零部件以采购为主，拿回来一组装，起个名字就卖。没有自己的核心技术，靠低价竞争，谁便宜谁有优势。至于品质和仿真程度，就比较呵呵了，勉强可以划为游戏机一类。国内现有的厂家多数以这种采购集成商的路线为主。
研发制造商所走的路线是：以自己研发生产为主，这种就要拼技术实力了，从软件到硬件，从气动数据到视景引擎，从航点逻辑到操控手感，从产品质量到售后服务等等。而且就通航领域的飞行模拟机来说，目前国内有的公司技术实力已经不比国外主流厂家逊色。但也正因为技术难度大，所以目前国内真正走这条线路的飞行模拟厂家屈指可数，真正做的好的更是凤毛麟角。"



分三个方面：

1、对飞机本身的操作模拟

2、操作后对飞行状态的模拟

3、飞行状态改变后对心理的模拟。

1、对飞机本身的操作模拟。比如拉杆导致气动面的动作之类，这个方面基本可以做到完全真实。原因不多解释。

2、操作后对飞行状态的模拟 。这个方面才是现在模拟器最大的不足。举个例子，飞机以恒定速度飞行，当面的风速是X米/秒。此时，风向突然改变，飞行员操作飞机保持航向的操作。模拟器上的操作可能就和实际情况有差距。根本原因就是因为现在模拟器依赖的计算机的运算模型和运算能力远达不到真实模拟的要求，导致模拟出来的飞机姿态改变量和事实情况不吻合。而在实际飞行中，可以通过传感器实时测量这些数据来校正飞控系统。正如一句话所说“人类可以列出复杂的方程式来计算流体力学，但永远不能像鸟一样理解风”。

3、飞行状态改变后对心理的模拟。人生理上都会对极端环境有一定的反应，就比如飞机急速坠落，这个失重情况下除了拉操作杆飞行员也干不了其他事情了吧，但是模拟器不一样啊，他模拟不了重力加速度，飞行员对此的生理反应就会截然不同。



引用一段说明模拟器的局限性

”飞行仿真器对教练机是另一个挑战。飞行仿真器的仿真精度越来越高，可以完成很多过去必须上天才能完成的训练，但是终究不能取代教练机。

不说别的，做危险动作的时候，仿真器上失败了可以再来，在飞机上就不一定有这个再来的机会。这种心态的差别是仿真器无法复现的。

飞行仿真器是种种仿真器的一种，说穿了就是用和飞机座舱相同的环境，模仿飞行时的状态。座舱硬件要做得和真飞机一样，这不难。但飞行特性要和真飞机一样，这个难度非同小可。

即使在计算机技术高度发达的今天，仿真用的数学模型依然是高度简化的。这一方面是实时计算速度的需要，另一方面是“囊中羞涩”，对复杂的物理现象依然缺乏微观的了解，只能用简化模型来笼统地描述。

在飞机设计时，用超级计算机解算 Navier-Stokes 方程尚且花费时日，飞行仿真器对复杂气象和燃油消耗或者投放武器而引起的重量变化的实时计算如何可能？

这么说吧，现代战斗机的风洞和试飞时间比 50 年代是更长了，而不是更短了，这不是现在的人们比过去知道的少了，而是现在的人们的要求更高了。飞得更高，更快，更猛，外挂更加复杂，空气和飞机的相互作用离简化的理想状态也就更远，这也使得飞行仿真器更难精确仿真。用数字线控里的飞行模型做仿真模型可以吗？当然可以，但线控和仿真有一个关键的差别，线控是闭环环境，对于气动数据估计的误差可以通过对周围物理世界实测反馈来实时调整补偿，仿真器就没有这样的条件了，一切都是开环的，只能将错就错。这是仿真器不可能取代教练机的另一个原因。

但是要求不高的时候，仿真器确实可以代替很多基本训练的飞行小时，这使得教练机只有向高端发展，只有在仿真器里无法精确仿真的科目里才有优越性，这变相地把教练机往高里推了。“——《尴尬的教练机》，晨枫，空军之翼网站。

作者：鹏程戚

—— 以下为广告 可点击了解 ——



飞行员培训（ID：feixingyuanpeixun）是飞行员自己的家园。在这里我们为你展示飞行员从招飞、体检、培训、学习、就业以及关于飞行员的各个方面的信息。个人微信号：skyfeifeifei3  投稿邮箱：1036944942@qq.com