浅析飞行仿真技术的发展趋势

浅析飞行仿真技术的发展趋势

张庆宽

中航西安飞机工业集团股份有限公司， 陕西省西安市， 710089

摘要：飞行仿真技术是以相似原理、计算机技术和飞行领域专业相结合作为主要基础，通过多种物理效应设备和计算机的运用，对模拟飞行系统在现实中飞行系统演示的一门学科。我国近些年关于飞行仿真技术的研究取得了很大的进展，核心技术也取得了重要的突破，其中许多关键技术都得以运用，在很大程度上促进了我国科学技术水平提升，为了准确把握飞行仿真技术的发展现状和发展趋势，本文开展关于飞行仿真技术发展的相关研究，并提出一些合理的意见和措施，旨在进一步促进我国飞行技术研究水平提高。

关键词：飞行仿真技术；发展历程；应用现状；发展趋势；优化措施

飞行性能与飞行控制仿真技术在飞行器以及其他领域都有着广泛地应用，其主要应用方式为通过建设飞行器运动学、气动学、飞行控制学以及数学模式的相关理论，在此基础上开展模型仿真和飞行试验，结合飞行器的基础特点，为飞行器提供更加完善的仿真试验结果。当前，飞行仿真技术在飞行器生产和使用过程中，主要应用在项目论证与技术指标的测定分析方面，通过采用飞行仿真技术，能够对飞行系统中存在的问题进行精准识别，且不具有任何危险性，综合成本较低，具有许多明显的优势。

1飞行仿真技术发展历程分析

1.1飞行仿真技术基本概念

飞行仿真技术的主要目的是优化飞行器的各种飞行参数，主要是在飞行器设计前开展。在飞行器设计前，为了保证飞行器设计科学，提高飞行器安全性和经济性，需要对其各项飞行参数进行分析，单纯依靠分析的方式不能准确识别设计中存在的问题，所以需要采用仿真技术，结合数学模型，对飞行器设计中的各项参数进行演示，准确识别和判断出飞行器在飞行方面设计存在的问题，结合飞行仿真技术得到的数据，即可实现对飞行器的飞行轨迹、动力推动等方面优化工作，从而能够提高飞行器设计效果。飞行仿真对于技术要求水平较高，其中包含了多种现代化信息技术，所以需要不断地创新，提高飞行仿真技术运行效率，才能够满足航空工程大规模系统的飞行仿真模拟需求^[1]。

1.2飞行仿真技术发展历程

在计算机技术发明之前，仿真技术开展主要是利用物理或物理仿真模型开展研究，综合模拟成本较高，且模拟准确性较差，所得到的模拟结果在各项数值显示方面都不够精准。世界首次飞行仿真技术，是采用风洞试验和自由飞行试验气动模型的方法，这种模拟技术在视觉效果方面具有较高的可靠性，所以在当前科学技术快速发展的航空领域中依然有所应用。

在计算机以及计算机技术出现后，计算机在飞行仿真领域中的应用取得了很好的效果，通过仿真学原理建设的数学模型，采用能够完成计算的仪器和设备，并将电子元件根据其关联性连接在一起，从而能够形成仿真电路，结合对输入信号变化的响应性仿真调节，并对对象进行分析、观察和输出。在二十世纪六十年代，计算机技术处于高速发展时期，在该时间段内飞行仿真技术也得到了快速的发展，飞行仿真技术与计算机技术的结合，利用计算机技术中的仿真系统，采用数字机、数字模拟对比系统和仿真系统，能够提高仿真模拟准确性，从而更加有利于仿真数据采集、仿真逻辑制定和仿真参数调整，使得飞行仿真技术取得了很大的发展，具有较为广阔的发展前景。在飞行仿真技术数字模拟过程中，采用传统型数字机对相关信息和数据进行串行处理，但是因为处理数据相对较慢，不能满足航空工程中大规模系统的仿真模拟需求，所以模拟组合数字机和模拟机数字调音台开始在飞行仿真领域取得应用。在微型计算机出现后，飞行仿真技术中采用了更高性能的工作站和阵列微型仿真系统，从而出现了许多飞行仿真模拟工具和软件，使得飞行仿真技术效率和质量得到了很大的提升。

在飞行仿真技术发展早期，因为仿真和数字仿真过于缺乏，导致飞行仿真技术在仿真过程和仿真结构方面都没有取得可视化效果，不能直接观测发展过程和发展结果，飞行仿真技术存在着一定的缺陷。在二十世纪八十年代左右，计算机图形技术取得了很大的发展，系统仿真理论和计算机仿真软件的技术方法在交互性方面取得了很大的突破，仿真技术中相继出现了多媒体仿真、虚拟现实仿真以及动画仿真等具有可交互性和虚拟环境仿真等新的模拟技术理论，从而使得飞行仿真技术进入了全新的发展时期，是当前飞行仿真技术主要采用的技术^[2]。

2飞行仿真技术应用现状分析

在计算机仿真领域之中，仿真技术运用最为基础，具有较高的实际应用价值，仿真技术中需要推动可视化交互仿真技术实现，从而使仿真过程和仿真结果可视化，能够提高仿真技术应用效果。当前，飞行模拟器可以分为空中模拟和地面模拟两种类型，这两种不同模拟类型一般情况下会搭配使用，从而能够优化飞行器设计。空中模拟和地面模拟优化使得飞行仿真技术中的许多难点得到了全面的解决，使得飞行仿真技术取得了进一步发展。

3飞行仿真技术发展趋势与展望分析

近些年来，飞行仿真系统的操作流程更加复杂，模拟情境更加真实，对于误差的要求更为严谨，从而使得飞行模拟单机系统难以完成该仿真模拟任务。因为航空领域中的技术研究较为复杂，一项技术涉及到大量的知识体系，其中有许多其他领域的专业知识，所以飞行仿真技术创新难度较大。

飞行动力学的高精度模拟任务、分布式交互仿真技术所组成的多机系统受到了更多学者的关注。分布式交互仿真是指采用计算机网络技术，将多个不同的仿真对象在网络节点中相连接，从而使得不同的仿真对象能够在同一个网络环境中能够实现交互。例如，在Agent仿真模拟中，人与设备能在同一个合成访问虚拟空间中完成访问和互动，从而能够对仿真技术进行检验和评估，但是对于网络整体容量较高，需要容纳多种不同仿真对象的信息和模拟流程信息。虚拟现实仿真技术是当前仿真技术领域的最高等级技术，虚拟现实仿真技术的本质不是生成相应的物理环境，而是可以实现人与计算机交互的一种仿真工具，当前主要是通过相应的连接设备，例如手套、头盔等，将用户连接在所搭建的虚拟空间中，从而能够使人在虚拟空间中产生真实的感受，包括听觉、视觉以及身体运动的感觉等，虚拟现实仿真技术在飞行仿真技术中的应用，使得飞行仿真技术的真实性得到了很大的提高，能够提高仿真模拟工作效率，将搭建的虚拟世界中的技术转化为现实技术，从而使仿真结果更加接近现实，能够在虚拟空间中通过仿真模拟的方式获得更加真实的飞机数据，从而使得飞行仿真技术实效性得到提升^[3]。

飞行仿真技术未来发展，会随着计算机技术和仿真技术的升级，取得更大的突破，在计算机技术的推动下，飞行仿真技术的结果准确性将会更高，从而能够使飞行仿真结果更加准确，促进飞行器设计发展，提高飞行设计准确性。但是当前阶段受到多种因素的限制，飞行仿真技术还存在着一定的局限性和技术缺陷，需要结合其他先进技术，对飞行仿真技术进行升级和改造，使其能够为飞行器设计提供更加科学的数据支持。

结束语

综上所述，本文全面阐述飞行仿真技术的基本内容，以及其发展历程，并对飞行仿真技术的发展趋势进行分析，希望能够对我国航空工程起到一定的借鉴和帮助作用，提高我国飞行器设计技术进步。

参考文献

[1]黄瑞松, 李海凤, 刘金,等. 飞行器半实物仿真技术现状与发展趋势分析[J]. 系统仿真学报, 2019,(09):35-46.

[2]杨宝庆, 马杰, 姚郁. 飞行器半实物仿真装备研究进展与展望[J]. 宇航学报, 2020,(006):657-665.

[3]蔡学静. 基于虚拟仿真研究的未来飞行器开发设计[J]. 教育艺术, 2020, 306(06):39-39.