中国民航模拟机技术近期取得了飞跃式发展,模拟机设备不断更新换代,达到了最新的技术水平。这一进步不仅提升了飞行员培训的质量和效率,也为中国民航的安全运营提供了有力保障。随着技术的不断进步,模拟机的逼真度和功能性越来越强,能够更好地模拟真实飞行环境,满足飞行员在各种复杂条件下的训练需求。中国民航将继续致力于模拟机技术的研发和创新,推动行业向更高水平发展。
随着中国民航业的快速发展,飞行模拟器作为飞行员训练不可或缺的设备,其市场需求日益增长,飞行模拟器不仅能够模拟各种飞行条件和紧急情况,提高飞行员技能,还能确保飞行安全,近年来,中国在模拟机技术方面取得了显著进展,特别是在高等级民航模拟机和视景系统的研发上,实现了从依赖进口到自主创新的重大转变,本文将详细介绍中国模拟机技术的最新进展,探讨其在民航领域的应用和前景。
模拟机技术的最新进展
2024年4月26日,南方航空首次正式对外发布中国高等级民航模拟机,由腾讯共同研发的全自研高等级视景系统随之亮相,这套视景系统是国内首套通过民航局CCAR-60最高等级D级鉴定的、基于游戏科技和自研虚像研发的全自研视景系统,标志着它完全符合中国民用航空规章的最高等级要求,已具备正式应用于飞行员训练,并迈向商业化应用的条件。
1. 自研视景系统的技术突破
全动飞行模拟机是民航飞行员训练的核心装备,视景系统是其中最为重要且难度最高的技术单元之一,视景系统需要在座舱的超过200°视角的虚像上通过多个投影仪精准呈现飞行员飞行过程中眼睛所见的景象,由于视觉信息占据了飞行员获取信息的70%,是其飞行决策的主要依据,视景系统的拟真度和效果对于飞行训练非常关键。
视景系统的技术门槛极高,涉及航空科技、信息技术、计算机软件、虚拟现实和自动控制等核心技术,其研发生产长期以来一直由欧美企业主导,即便这些欧美企业,面对技术进步和民航业发展越来越高的要求,也开始向外寻求技术合作。
此次南航与腾讯联合研发的自研视景系统,突破了多项关键技术瓶颈,该系统引入了自研游戏引擎,利用游戏引擎在超写实场景建构、大规模资产建模等方面的技术积累,实现了对飞行场景的精准模拟,腾讯自研游戏引擎已经打磨多年,具备强大的渲染能力和高精度还原真实环境数据的技术,如Smart GI全局光照、物理真实的材质PBR渲染技术等,这些技术帮助塑造高精度、具备真实立体表面质感、颜色光影与真实世界高度贴近的画面。
自研视景系统通过AI+PCG+AIGC等游戏技术,实现了机场模型的智能生成,传统视景系统在建立飞行模拟场景时,主要依据国外的飞行条件进行建模,但由于我国的地形和气象存在独特性,国际通用的视景系统标准并不能完美适配中国的飞行任务,自研视景系统利用AI技术,能够自动生成符合中国地形和气象条件的机场模型,大大提高了建模效率和拟真度。
自研视景系统还突破了多通道高精度融合校准技术和高光学性能虚像技术,显著提高了虚像系统的成像效果,通过自研光路设计、背投屏一体化成型、聚脂薄膜高精度控制等核心技术,实现了全链条的虚像显示系统国产化,为飞行员呈现无限远景深的超宽视觉成像画面,为飞行训练提供最终的高逼真度飞行场景还原。
2. 自研视景系统的应用与效果
自研视景系统已经成功应用于南航翔翼公司研制的国产A320NEO全动飞行模拟机,并于2024年1月2日顺利通过中国民用航空局D级鉴定,整体达到当前国际主流同类产品水平,该系统不仅满足了正常的飞行训练需求,还能够满足中国民航飞行员技能全生命周期管理体系建设(PLM)需求。
自研视景系统为飞行员提供了1:1的真机模拟仿真驾驶体验,和第一视角的世界场景图像渲染,飞行员可以在模拟机中体验到不同地形、光照和气象条件下的真实动态场景,以及恶劣天气、鸟击、火山灰等突发事件,从而极大增强飞行模拟训练时的真实感。
自研视景系统还具备广泛的应用前景,该系统可以应用于直升机低空训练、无人机操控、eVTOL飞行体验、飞行汽车模拟、无人机快递模拟、通航飞行模拟训练等多个领域,为我国发展民航新质生产力注入新活力,该系统还可以拓展到医疗、核电、应急救援等领域,带来极大的经济和社会效益。
3. 模拟机技术的未来发展趋势
随着中国民航业的持续增长,对飞行模拟器的需求将不断增加,预计未来市场规模将进一步扩大,随着技术的成熟和成本的降低,飞行模拟器在民用航空领域的应用将更加广泛。
LED视景系统作为新兴技术,相较于传统投影技术,具有更高的亮度、对比度和色域,能够提供更逼真的显示效果和更强的视觉沉浸感,预计LED球幕视景系统将逐步替代投影技术视景系统,成为飞行模拟器配备的主流视景显示系统。
TSN(时间敏感网络)技术的发展为飞行模拟器带来了新的机遇,随着工业4.0时代的到来以及网络总线技术的快速发展,TSN技术在工业以太网中的应用占比不断提升,TSN技术的应用不仅能够提升飞行模拟器的性能,还能够推动飞行模拟器向民用领域的拓展,满足民用航空领域对实时性和可靠性的需求。
随着虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术的不断发展,未来飞行模拟器将更加注重沉浸式和交互性体验,通过结合VR/AR技术,飞行模拟器可以模拟更加真实的飞行环境和场景,提高飞行员的训练效果和安全性。
中国模拟机技术的最新进展标志着我国在民航领域取得了重大突破,自研视景系统的成功研发和应用,不仅提高了飞行模拟器的拟真度和训练效果,还为我国民航业的发展注入了新的活力,随着技术的不断进步和应用领域的拓展,中国模拟机技术将迎来更加广阔的发展前景。
通过自主研发和创新,中国已经打破了国外技术的垄断,实现了模拟机技术的自主可控,这不仅有助于提升我国飞行员的训练水平和飞行安全,还为我国民航业的可持续发展奠定了坚实基础,我们有理由相信,中国模拟机技术将继续引领全球民航领域的技术创新和发展潮流。
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