Uçuş simülatörü - Flight simulator

USS  Independence uçak gemisinde F/A-18 Hornet uçuş simülatörü

Bir uçuş simülatörü , pilot eğitimi, tasarımı veya diğer amaçlar için uçak uçuşunu ve içinde uçtuğu ortamı yapay olarak yeniden yaratan bir cihazdır . Uçakların nasıl uçtuğunu, uçuş kontrol uygulamalarına nasıl tepki verdiklerini, diğer uçak sistemlerinin etkilerini ve uçağın hava yoğunluğu , türbülans , rüzgar kayması, bulut, yağış vb. gibi dış etkenlere nasıl tepki verdiğini yöneten denklemlerin çoğaltılmasını içerir. Uçuş simülasyonu, uçuş eğitimi (esas olarak pilotlar), uçağın kendisinin tasarımı ve geliştirilmesi ve uçak özellikleri ve kontrol kullanım nitelikleri üzerine araştırma dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle kullanılır .

Uçuş simülasyonunun tarihi

1910'da Fransız komutanlar Clolus ve Laffont ve Teğmen Clavenad'ın girişimiyle askeri uçaklar için ilk yer eğitim uçağı inşa edildi. Antoinette şirketi tarafından yaratılan "Tonneau Antoinette" (Antoinette varil), uçuş simülatörlerinin öncüsü gibi görünüyor.

Birinci Dünya Savaşı (1914–1918)

Bir eğitim alanı, pilot veya uzman bir hava topçusu tarafından gerçekleştirilen hava topçuluğu içindi. Hareket eden bir hedefe ateş etmek, mermilerin hedefin yakınına ulaşmak için ihtiyaç duyduğu süreye izin vermek için hedefin ilerisini (sözde ön açısını içerir) hedeflemeyi gerektirir. Buna bazen "saptırma atışı" da denir ve beceri ve pratik gerektirir. Birinci Dünya Savaşı sırasında , bu beceriyi yeni pilotlara öğretmek için bazı yer tabanlı simülatörler geliştirildi.

1920'ler ve 1930'lar

Link Trainer patent çizimi, 1930

En iyi bilinen erken uçuş simülasyon cihazı, 1927'de inşa etmeye başladığı, Edwin Link tarafından Binghamton, New York , ABD'de üretilen Link Trainer'dı . Daha sonra ilk kez 1929'da satışa sunulan tasarımının patentini aldı. Link Trainer genellikle iyi bilinen mavi rengiyle boyanmış temel bir metal çerçeve uçuş simülatörüydü. Bu erken savaş dönemi uçuş simülatörlerinden bazıları hala var, ancak çalışan örnekler bulmak giderek zorlaşıyor.

Binghamton'daki Link aile şirketi, oyuncu piyanoları ve orglar üretti ve bu nedenle Ed Link, deri körük ve kamış anahtarları gibi bileşenlere aşinaydı. O da bir pilottu, ancak mevcut olan gerçek uçuş eğitiminin miktarından memnun olmadığı için, bu tür bir eğitimi hava kısıtlamaları ve uçak ve uçuş eğitmenlerinin mevcudiyeti olmadan sağlamak için yer tabanlı bir cihaz yapmaya karar verdi. Tasarımı, eğim ve yuvarlanma ipuçları sağlayan şişirilebilir körükler tarafından tahrik edilen bir pnömatik hareket platformuna sahipti. Oyuncu piyanolarında kullanılanlara benzer bir vakum motoru, platformu döndürerek sapma ipuçları sağladı. Hareket platformuna, çalışma aletlerine sahip genel bir kokpit kopyası monte edildi. Kokpit kapatıldığında, pilotlar güvenli bir ortamda aletlerle uçma alıştırması yapabilirler. Hareket platformu, pilota yunuslama (burun yukarı ve aşağı), yuvarlanma (kanat yukarı veya aşağı) ve sapma (burun sol ve sağ) olarak gerçek açısal hareket hakkında ipuçları verdi.

Başlangıçta, havacılık uçuş okulları "Link Trainer" a çok az ilgi gösterdi. Link ayrıca eğitmenini ABD Ordusu Hava Kuvvetleri'ne (USAAF) gösterdi, ancak sonuç alamadı. Ancak, 1934'te Ordu Hava Kuvvetlerine posta postasını uçurmak için bir hükümet sözleşmesi verildiğinde durum değişti. Bu, USAAF'ın daha önce fazla eğitim yapmadığı iyi havalarda olduğu kadar kötü havalarda da uçmayı içeriyordu. Posta servisinin ilk haftalarında, yaklaşık bir düzine Ordu pilotu öldürüldü. Ordu Hava Kuvvetleri hiyerarşisi, Ed Link ve eğitmenini hatırladı. Link, New Jersey'deki Newark Field'da onlarla buluşmak için uçtu ve eğitim cihazında antrenman yaptığı için görüşün zayıf olduğu bir günde gelme yeteneğinden etkilendiler. Sonuç, USAAF'ın altı Link Trainer satın almasıydı ve bunun dünya uçuş simülasyonu endüstrisinin başlangıcını işaret ettiği söylenebilir.

İkinci Dünya Savaşı (1939–1945)

Link Trainer Kullanan Askeri Personel, Pepperell Manufacturing Co. , 1943

İkinci Dünya Savaşı sırasında kullanılan başlıca pilot eğitmeni Link Trainer'dı. Müttefik ülkelerden 500.000 yeni pilotu eğitmek için yaklaşık 10.000 adet üretildi, çoğu ABD ve Kanada'da, çünkü birçok pilot savaş misyonlarını uçmak için Avrupa veya Pasifik'e dönmeden önce bu ülkelerde eğitildi. Hemen hemen tüm ABD Ordusu Hava Kuvvetleri pilotları bir Link Trainer'da eğitildi.

Geceleri yıldızlar tarafından gezinmek için farklı bir İkinci Dünya Savaşı eğitmeni kullanıldı. Göksel Seyir 1941 Trainer 13.7 m (45 ft) yüksekliğinde ve bir navigasyon ekibi uyum sağlama kapasitesine sahiptir oldu bombardıman mürettebat. Sekstantların gece gökyüzünün yansıtılmış görüntüsünden "yıldız çekimleri" yapmak için kullanılmasını sağladı.

1945'ten 1960'lara

1954 yılında United Airlines , Curtiss-Wright'tan görsel, ses ve hareket ilavesiyle önceki modellere benzer dört uçuş simülatörü 3 milyon dolara satın aldı. Bu, ticari uçaklar için günümüzün modern uçuş simülatörlerinin ilkiydi.

Bugün

Eğitim çift ​​haneli büyüme sunduğundan , simülatör üreticileri konsolide oluyor ve dikey olarak entegre oluyor : CAE , 2017'den 2027'ye (günde 70) 255.000 yeni havayolu pilotu ve 180.000 astsubayın kaptanlığa dönüşeceğini tahmin ediyor . En büyük üretici, %70 pazar payı ve 2,8 milyar dolarlık yıllık geliri ile 70 yıldır eğitim cihazları üreten, ancak 2000 yılında birden fazla satın alma ile eğitime geçen Kanada CAE Inc.'dir . Artık CAE, simülatörleri üretmekten çok eğitimden kazanıyor. Crawley merkezli L3 CTS , 2012 yılında Thales Training & Simulation'ın Gatwick Havaalanı yakınında , yılda 30 adede kadar cihazı bir araya getirdiği üretim tesisini , ardından 2015'te İngiltere CTC eğitim okulunu , 2016'da Sanford, Florida'daki Aerosim ve Ekim 2017'de Portekiz akademisi G Air .

%20'lik bir pazar payına sahip olan ekipman, L3 CTS cirosunun yarısından fazlasını oluşturuyor ancak her yıl mesleğe giren 22.000 pilotun %7'si olmak üzere her yıl 1.600 ticari pilotu eğittiği için bu durum yakında tersine çevrilebilir ve bir yılda %10'u hedeflemektedir. parçalanmış pazar. En büyük üçüncüsü , 2014 yılında ana şirket Textron Aviation'ın simülatörlerini Mechtronix , OPINICUS ve ProFlight ile birleştirmesiyle oluşturulan ve simülatörlere odaklanan ve 737 MAX ve 777X için ilk tam uçuş simülatörlerini geliştiren TRU Simulation + Training'dir . Dördüncüsü, genel , ticari ve bölgesel uçaklara odaklanan FlightSafety International'dır . Airbus ve Boeing , tedarikçileri CAE ve L3 ile rekabet ederek MRO gibi uçak üretiminden daha yüksek marjlar hedefleyen kendi eğitim merkezlerine yatırım yaptı .

Haziran 2018'de hizmette olan 1.270 ticari havayolu simülatörü, bir yılda 50'ye yükseldi: %85 FFS ve %15 FTD . CAE, bu kurulu tabanın %56'sını, L3 CTS %20'sini ve FlightSafety International %10'unu sağlarken, CAE'nin eğitim merkezleri %13 pay ile en büyük operatördür. Kuzey Amerika dünyadaki eğitim cihazlarının %38'ine, Asya-Pasifik %25'ine ve Avrupa'nın %24'üne sahiptir. Boeing türleri, simüle edilen tüm uçakların %45'ini temsil ediyor, bunu %35 ile Airbus , ardından %7 ile Embraer , % 6 ile Bombardier ve % 3 ile ATR takip ediyor.

Hizmette olan uçuş eğitim cihazlarının türleri

Pilotlar için eğitim

A Kokpit TwinJet uçuş simülatörü.

Modern uçuş eğitiminde birkaç farklı cihaz kullanılmaktadır. Kokpit Prosedürleri Eğitmeni (CPT), acil durum kontrol listelerinin işlenmesi ve kokpite alışma gibi temel kokpit prosedürlerini uygulamak için kullanılır. Bazı uçak sistemleri simüle edilebilir veya edilmeyebilir. Aerodinamik model, eğer varsa, genellikle son derece geneldir.

teknoloji

Hareket

Bir simülatörde eğitime dayalı ve gerçek bir hava aracını kullanmaya yol açan beceri transferine ilişkin istatistiksel olarak anlamlı değerlendirmeler yapmak, özellikle hareket ipuçlarının söz konusu olduğu durumlarda zordur. Büyük pilot görüş örnekleri gereklidir ve birçok öznel görüş, özellikle nesnel değerlendirmeler yapmaya ve yapılandırılmış bir test programına yanıt vermeye alışkın olmayan pilotlar tarafından yayınlanma eğilimindedir. Uzun yıllar boyunca, 6 DOF hareket tabanlı simülasyonun, pilota uçuş kontrol operasyonlarına ve kontrol girdilerine ve dış kuvvetlere karşı hava aracı tepkilerine daha yakın bir aslına uygunluk sağladığına ve öğrenciler için hareket tabanlı olmayan simülasyondan daha iyi bir eğitim sonucu sağladığına inanılıyordu. Bu, kullanım nitelikleri için sayısal Cooper-Harper derecelendirme ölçeği gibi test uçuş standartlarıyla değerlendirilebilen "taşıma doğruluğu" olarak tanımlanır. Son bilimsel çalışmalar, uçuş simülatörlerinde titreşim veya dinamik koltuklar gibi teknolojilerin kullanılmasının, eğitimin verilmesinde büyük ve pahalı 6-DOF FFS cihazları olarak eşit derecede etkili olabileceğini göstermiştir.

Yeterlilik ve onay

prosedür

Eylül 2018'den önce, bir üretici bir ATD modelini onaylatmak istediğinde, model hattının özelliklerini içeren ve uygun düzenlemelere uygunluğu kanıtlayan bir belge FAA'ya sunulur. Kalifikasyon Onay Kılavuzu (QAG) olarak adlandırılan bu belge onaylandıktan sonra, gelecekte QAG'ye uygun tüm cihazlar otomatik olarak onaylanır ve bireysel değerlendirme ne gerekli ne de mevcut olur.

Dünyadaki tüm CAA'lar (Sivil Havacılık Otoriteleri) tarafından kabul edilen asıl prosedür, yeterlilik tarihinden 30 gün önce (CAAC için 40 gün), benzersiz bir simülatör cihazına uygun ve yaşayacak bir MQTG belgesi (Ana Kalifikasyon Test Kılavuzu) önermek. cihazın kendisi boyunca, simülatörün uçağa kıyasla temsil edilebilirliğini göstermek için nesnel ve işlevsel ve öznel testler içerir. Sonuçlar, uçak OEM'leri tarafından sağlanan Uçuş Test Verileri veya simülatör OEM'leri tarafından sipariş edilen test kampanyasından veya ayrıca uçak OEM'lerinin geliştirme simülatörleri tarafından sağlanan POM (Eşleşme Kanıtı) verileriyle karşılaştırılacaktır. QTG'lerden bazıları, sürekli kalifikasyon sırasında simülatörün hala CAA tarafından onaylanan toleranslarda olduğunu kanıtlamak için yıl boyunca yeniden çalıştırılacaktır.

Uçuş simülatörü "seviyeleri" ve diğer kategoriler

Şu anda hem uçak hem de helikopter FSTD için aşağıdaki yeterlilik seviyeleri verilmektedir:

ABD Federal Havacılık İdaresi (FAA)

Havacılık Eğitim Cihazı (ATD)
  • FAA Temel ATD (BATD) – Özel Pilot Sertifikası için yer ve uçuş eğitimi gereksinimlerine ve Federal Düzenlemeler Yasasının 14. Başlığı uyarınca alet yetkisine özgü hem prosedürel hem de operasyonel performans görevleri için yeterli bir eğitim platformu ve tasarımı sağlar.
  • FAA Advanced ATD (AATD) – Özel Pilot Sertifikası, aletli uçuş sertifikası, Ticari Pilot Sertifikası ve Havayolu Taşıma Pilotu (ATP) Sertifikası ve Uçuş için yer ve uçuş eğitimi gereksinimlerine özgü hem prosedürel hem de operasyonel performans görevleri için yeterli bir eğitim platformu sağlar. Eğitmen Sertifikası.
Uçuş Eğitim Cihazları (FTD)
  • FAA FTD Seviye 4 – Kokpit Prosedürleri Eğitimcisine (CPT) benzer. Bu seviye aerodinamik bir model gerektirmez, ancak doğru sistem modellemesi gereklidir.
  • FAA FTD Seviye 5 - Aerodinamik programlama ve sistem modellemesi gereklidir, ancak yalnızca belirli bir modelden ziyade bir uçak ailesini temsil edebilir.
  • FAA FTD Seviye 6 – Uçak modeline özel aerodinamik programlama, kontrol hissi ve fiziksel kokpit gereklidir.
  • FAA FTD Seviye 7 – Modele özel. Uygulanabilir tüm aerodinamik, uçuş kontrolleri ve sistemler modellenmelidir. Titreşim sistemi sağlanmalıdır. Bu, görsel bir sistem gerektiren ilk seviyedir.
Tam Uçuş Simülatörleri (FFS)
  • FAA FFS Seviye A – En az üç serbestlik derecesine sahip bir hareket sistemi gereklidir. Sadece uçaklar.
  • FAA FFS Seviye B – Seviye A'ya göre üç eksenli hareket ve aslına daha uygun bir aerodinamik model gerektirir. En düşük seviyeli helikopter uçuş simülatörü.
  • FAA FFS Seviye C – Altı serbestlik derecesinin tamamına sahip bir hareket platformu gerektirir. Ayrıca A ve B seviyelerinde taşıma gecikmesini (gecikme) azaltın. Görsel sistem, her pilot için en az 75 derecelik bir dış dünya yatay görüş alanına sahip olmalıdır.
  • FAA FFS Seviye D – Şu anda mevcut olan en yüksek FFS yeterlilik seviyesi. Gereksinimler, ilavelerle birlikte Seviye C içindir. Hareket platformunun altı serbestlik derecesinin tümüne sahip olması ve görsel sistemin, paralelleştirilmiş (uzak odak) bir ekran ile en az 150 derecelik bir dış dünya yatay görüş alanına sahip olması gerekir . Kokpitte gerçekçi seslerin yanı sıra bir dizi özel hareket ve görsel efekt gereklidir.

Avrupa Havacılık Güvenliği Ajansı (EASA, eski JAA)

Uçuş Seyrüsefer ve Prosedürler Eğitmeni (FNPT)
  • EASA FNPT Düzey I
  • EASA FNPT Seviye II
  • EASA FNPT Seviye III – Yalnızca helikopter.
  • MCC – Gerçek bir yeterlilik "seviyesi" değil, herhangi bir FNPT seviyesinin Çoklu Mürettebat Koordinasyonu eğitimi için kullanılmasına izin veren bir eklenti .
Uçuş Eğitim Cihazları (FTD)
  • EASA FTD Seviye 1
  • EASA FTD Seviye 2
  • EASA FTD Seviye 3 – Yalnızca Helikopter.
Tam Uçuş Simülatörleri (FFS)
  • EASA FFS Seviye A
  • EASA FFS Seviye B
  • EASA FFS Seviye C
  • EASA FFS Seviye D

Modern üst düzey uçuş simülatörleri

NASA/Ames'te Dikey Hareket Simülatörü (VMS)

Dünyanın en büyük uçuş simülatörü , San Francisco'nun güneyindeki NASA Ames Araştırma Merkezi'ndeki Dikey Hareket Simülatörüdür (VMS) . Bu, 60 fit (+/- 30 fit) dikey hareket (yükselme) ile çok geniş bir atış hareket sistemine sahiptir. Kaldırma sistemi, üzerine 40 ft'lik rayların monte edildiği yatay bir kirişi destekler ve +/- 20 fit'lik bir simülatör kabininin yanal hareketine izin verir. 40 ft'lik kirişe geleneksel 6 derecelik serbestlikli bir hexapod platformu monte edilmiştir ve platform üzerine değiştirilebilir bir kabin monte edilmiştir. Bu tasarım, farklı uçak kabinleri arasında hızlı geçişe izin verir. Simülasyonlar, keşif balonlarından, ticari ve askeri uçaklardan Uzay Mekiğine kadar uzanmaktadır. Uzay Mekiği durumunda, inişten hemen önce erken bir Mekik uçuşunda meydana gelen uzunlamasına pilot kaynaklı salınımı (PIO) araştırmak için büyük Dikey Hareket Simülatörü kullanıldı . VMS'de problemin tanımlanmasından sonra, farklı boylamsal kontrol algoritmalarını denemek ve Shuttle programında kullanım için en iyisini önermek için kullanıldı.

oryantasyon bozukluğu eğitimi

Avusturya'dan AMST Systemtechnik GmbH (AMST) ve Philadelphia, ABD'den Environmental Tectonics Corporation (ETC) oryantasyon bozukluğu eğitimi için tam savrulma özgürlüğüne sahip bir dizi simülatör üretmektedir. Bu cihazların en karmaşık olanı, AMST tarafından üretilen Hollanda'daki TNO Araştırma Enstitüsü'ndeki Desdemona simülatörüdür. Bu büyük simülatör, dikey hareket ekleyen bir çerçeve üzerine monte edilmiş yalpalı bir kokpite sahiptir. Çerçeve, dönen bir platforma bağlı raylar üzerine monte edilmiştir. Raylar, simülatör kabininin dönüş merkezinden farklı yarıçaplarda konumlandırılmasına izin verir ve bu, yaklaşık 3.5'e kadar sürekli bir G yeteneği sağlar.

Amatör ve video oyunu uçuş simülasyonu

Ayrıca bakınız

Referanslar

Notlar

bibliyografya

  • Kelly, Lloyd L. Robert B. Parke'a anlatıldığı gibi. Pilot Yapıcı . New York: Grosset & Dunlap, 1979, Birinci baskı 1970. ISBN  0-448-02226-5 .

Dış bağlantılar