深挖：带你简单看懂飞行模拟器的原理架构

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飞行模拟器（flight simulator），顾名思义也就是模拟飞行的硬件设备。用来应对真实世界在飞行过程中会遇到的空气动力、气象、地理环境、飞行系统等，并且将仿真操控和飞行感官反馈给用户。因为是飞行模拟器，所以并不需要飞机引擎、飞机旋翼、飞机固定翼等的一些飞机零部件。

飞行模拟器的整个系统仿真，涵盖了空气动力学、大气模型、航电系统、机械系统、故障系统仿真等，对飞机驾驶舱各个部位进行了充分的飞行模拟，利用三维视景生成逼真、准确的虚拟环境，可以多角度的模拟真实飞行中的种种情况。

系统的硬件组成由五大部分组成，模拟座舱、运动系统、视景系统、计算机系统和教员控制台。计算机系统作为整个模拟器的核心，担当着核心运算的功能，将各个模块结合起来，才形成了飞行模拟器。

看完硬件上的组成，我们看核心技术模块的组成。包括教员台、仪表系统、音响系统、飞行动力学模型、气动模型、发动机模型、视景系统、飞行导航控制系统以及综合自然环境的模拟。

飞机动力学模块要解决运动方程、气动参数、气动力以及力矩。运动方程要完成飞机六自由度刚体运动方程的解算。天天飞的飞行模拟器采用的就是六自由度。综合飞机所受的各种力和力矩，包括重力、气动力、发动机推力和起落架力及其各种力矩，计算沿机体轴的线加速度和角加速度，产生飞机的合成加速度。把风和紊流扰动速度加到机体轴线速度上，并用来计算飞行轨迹参数。把机体轴角速度分解到气流轴上并计算飞机迎角、侧滑角及其变化率，以提供给气动系数使用。把角速度分解到地轴上，然后用积分计算三个欧拉角。

根据气动参数计算得到的气动系数，以及计算得到的动压，和输入的参考的翼展和面积，利用公式得到气流轴上的气动力和力矩，最后计算出机体轴上的气动力和力矩，最后计算机体轴上的气动力和力矩。

飞机需要导航，在飞行模拟器上也能看到导航的身影。导航系统可以根据飞行系统输出的参数解算出飞机当前的位置（经度、纬度、高度）和飞机的姿态角及角速度，及磁航向角等信息。

无线电导航负责航线导引、着陆导引、确定飞机位置及航行参数。根据飞机位置、导航台位置计算导航参数（航向、方位角、航迹、航路点、地速、空速、指点信标、航向信标、下滑信标）。

捷联式惯性导航（惯性基准系统IRS）：根据机体坐标系中的线加速度、角加速度、角速度，得到导航坐标系中的惯性线加速度和姿态角，进而计算得到飞机的位置、航向和地速。

随着国家对私照的逐渐开放，越来越多人选择学习飞行。而飞行模拟器的作用就是引导飞行学员在地面完成飞行模拟操作，进行飞行前的模拟训练。只有经过专业的、持久的训练，才能飞上蓝天。

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