申请/专利权人：中国人民解放军空军工程大学航空机务士官学校

申请日：2019-05-20

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN110060541B

主分类号：G09B9/08

分类号：G09B9/08;G09B9/12;G09B9/16;G09B9/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2019.08.20#实质审查的生效;2019.07.26#公开

摘要：本发明公开了一种飞机航姿设备模拟训练系统，属于航姿模拟设备技术领域，其包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒、继电器盒、航向位置指示器和地平指示器，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关和快速协调按钮；所述训练控制台包括主控计算机、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。本发明飞机航姿设备模拟训练系统，能够模拟多种常发故障，具有训练效果好、训练成本低的特点。

主权项：1.一种飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒、继电器盒、航向位置指示器和地平指示器，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关和快速协调按钮；所述训练控制台包括主控计算机、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电；所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器连接；所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接；所述航向位置指示器和所述地平指示器并列设置在所述操作训练台上，分别显示航向和地平，所述控制盒为航姿控制盒，用于调整航姿，所述控制盒设置在所述航向位置指示器下方；所述故障设置单元包括继电器板卡和部件接入控制接口，所述主控计算机、所述继电器板卡、所述部件接入控制接口和所述继电器盒依次连接；继电器板卡在主控计算机驱动下，控制模拟实装的供电电路、传感器电路、传输线路、放大器电路、控制盒电路、继电器盒电路和指示器电路，所述继电器板卡采用断路、短路和串入电阻、模拟支路电阻变化方法，实现航姿分离部件及航姿系统的供电故障、组合陀螺故障、磁传感器故障、传输线路故障、放大器故障、控制盒故障、继电器盒故障、指示器故障的现场模拟。

全文数据：一种飞机航姿设备模拟训练系统技术领域本发明涉及航姿模拟设备技术领域，具体是一种飞机航姿设备模拟训练系统。背景技术航姿系统是重要的机载设备之一，主要用以测量、指示飞机的航向角和姿态角，并向机上其它设备提供航向和姿态基准。目前由于没有专门用于实操训练的航姿系统训练装置，院校主要依靠航姿系统实装开展教学，其主要缺点为：一是实装设备价格昂贵，训练成本高；二是在教学训练过程中，错误的操作还有可能造成实装设备的损害；三是如果利用实装进行训练，在使用过程中出现的故障现象无法重现。公布号为CN109733643A的专利文献公开了一种飞机航姿设备测试系统，属于飞机航姿技术领域，该飞机航姿设备测试系统包括控制系统、电源控制单元、信号调制单元和显示器，控制系统包括工控机和功能板卡组，显示器通过VGA线与所述工控机连接，工控机通过功能板卡组分别与信号调制单元和被测航姿系统连接，信号调制单元与被测航姿系统连接，完成对角度量和离散量信号的处理，实现对角度量和离散量信号的输入和输出；电源控制单元与被测航姿系统连接，用于对所述被测航姿系统提供电能、相序检测和提供电源保护。该飞机航姿设备测试系统结构简单、设计紧凑、测试精度高、测试内容全面。但是，该申请适用于对航姿系统进行性能测试和故障定位，不能适用于以模拟训练为目的的低成本、能够进行故障模拟重现的飞机航姿系统模拟训练。公布号为CN108897239A的专利文献公开了一种航天器两级姿态控制模拟系统，用于验证航天器“超高精度指向”、“超高稳定度控制”、“超敏捷控制”等三超控制技术。验证系统包括：星体、载荷模拟器、主动指向平台、星体一级控制回路和载荷模拟器二级控制回路；星体一级控制回路和载荷模拟器二级控制回路均包括：控制单元、执行机构、测量单元；星体一级控制回路和载荷模拟器二级控制回路通过平台连接；主动指向平台为载荷模拟器二级控制回路提供主动控制力；载荷模拟器通过主动指向平台将主动控制力的反作用力传递给星体一级控制回路。该发明构建的航天器两级姿态控制模拟系统可验证三超平台航天器多级复合控制技术以及控制性能指标。但是，该申请也不能解决以模拟训练为目的的低成本、能够进行故障模拟重现的飞机航姿系统模拟训练的问题。发明内容有鉴于此，本发明针对现有实装训练的不足，设计一种飞机航姿设备模拟训练系统，该系统可以实现飞机航姿系统的性能检测训练定检与通电方法训练、典型常发故障的模拟与排故训练等功能，满足院校开展航姿系统教学的需求。为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种飞机航姿设备模拟训练系统，包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒、继电器盒、航向位置指示器和地平指示器，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关和快速协调按钮；所述训练控制台包括主控计算机、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。进一步的，所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器连接。进一步的，所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接。进一步的，所述故障设置单元包括继电器板卡和部件接入控制接口，所述主控计算机、所述继电器板卡、所述部件接入控制接口和所述继电器盒依次连接。进一步的，所述电源系统包括电源监控和电源变换，36V400Hz的三相交流电和27V直流电均通过所述电源监控和所述电源变换为所述模拟实装和所述故障设置单元供电。进一步的，所述36V400Hz的三相交流电和所述27V直流电均通过所述电源监控直接为所述模拟实装供电，所述27V直流电经过所述电源监控和所述电源变换为所述故障设置单元提供+5V和+12V的二次电源。进一步的，所述继电器板卡由所述主控计算机内安装的基于PCI背板总线的PCL-722板卡控制。进一步的，所述主控计算机通过RS232总线控制所述模拟实装的供电电路、信号传输电路、同步随动系统电路、放大器的输入输出电路和继电器盒的电源及控制电路。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明飞机航姿设备模拟训练系统，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒、继电器盒、航向位置指示器和地平指示器，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关和快速协调按钮，能够对飞机航姿系统进行了全面综合的模拟训练，而且，通过在操作训练台和训练控制台的配合模拟训练，能够在保证训练效果的同时，减少成本；所述操作训练台和所述训练控制台之间传输信息，所述训练控制台的所述故障设置单元，其的核心部件为继电器板卡，继电器板卡在主控计算机驱动下，控制模拟实装的供电电路、传感器电路、传输线路、放大器电路、控制盒电路、继电器盒电路和指示器电路，所述继电器板卡采用断路、短路和串入电阻、模拟支路电阻变化等方法，实现航姿分离部件及航姿系统的供电故障、组合陀螺故障、磁传感器故障、传输线路故障、放大器故障、控制盒故障、继电器盒故障、指示器故障等176个典型常发故障的现场模拟，模拟内容广泛，训练效果好，而且能够进行多次重复训练，满足院校开展航姿系统教学的需求。附图说明图1是本发明操作训练台的结构示意图；图2是本发明训练控制台的结构示意图；图3是本发明的电路图；图4是本发明继电器板卡的驱动电路图；图5是发明电源系统的电路图。具体实施方式为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。实施例一如图1~3所示，一种飞机航姿设备模拟训练系统，包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒3、继电器盒、航向位置指示器2和地平指示器1，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关4和快速协调按钮5；所述训练控制台包括主控计算机6、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器2依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器2依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器1连接。所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接。所述航向指示器和所述地平指示器并列设置在所述操作训练台上，分别显示航向和地平，便于操作者观察，所述控制盒为航姿控制盒，用于调整航姿，所述控制盒设置在所述航向指示器下方，便于操作。本发明实施例的飞机航姿设备模拟训练系统，通过所述操作训练台和训练控制台的交联模拟控制，实现飞机航姿系统的性能检测训练定检与通电方法训练、典型常发故障的模拟与排故训练等功能，满足院校开展航姿系统教学的需求。实施例二如图1~3所示，一种飞机航姿设备模拟训练系统，包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒3、继电器盒、航向位置指示器2和地平指示器1，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关4和快速协调按钮5；所述训练控制台包括主控计算机6、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器2依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器2依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器1连接。所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接。本发明实施例的飞机航姿设备模拟训练系统，与实施例一的不同之处在于：所述故障设置单元包括继电器板卡和部件接入控制接口，所述主控计算机、所述继电器板卡、所述部件接入控制接口和所述继电器盒依次连接。所述继电器板卡由所述主控计算机内安装的基于PCI背板总线的PCL-722板卡控制。本发明实施例中，所述故障设置单元，其的核心部件为继电器板卡，继电器板卡在主控计算机驱动下，控制模拟实装的供电电路、传感器电路、传输线路、放大器电路、控制盒电路、继电器盒电路和指示器电路，所述继电器板卡采用断路、短路和串入电阻、模拟支路电阻变化等方法，实现航姿分离部件及航姿系统的供电故障、组合陀螺故障、磁传感器故障、传输线路故障、放大器故障、控制盒故障、继电器盒故障、指示器故障等176个典型常发故障的现场模拟，模拟内容广泛，训练效果好，而且能够进行多次重复训练。所述故障设置单元通过继电器的切换和控制，实现对航姿设备各部件交联电路的断路、短路、电阻串接，从而模拟出航姿系统的故障。继电器板卡由主控计算机内安装的基于PCI背板总线的PCL-722板卡控制，PCL-722是一款全长PCI板卡，带有144路分成六个主端口（CN0-CN5）的可编程数字IO口。每个端口仿真一个8255可编程外设接口的模式O的操作，但能够提供比8255更高的驱动能力。每个端口由三个8位子端口（A，B，C）组成，它们均为TTL兼容并行接口，作为输入时提供三态缓冲器功能，作为输出时提供数据锁存功能，可以通过软件将这三个子端口分别设置成输入或输出端口。继电器板卡的驱动电路如图4所示。驱动电路的工作原理为：主控计算机通过PCL-722板卡的IO输出端口把控制逻辑送光电隔离器的输入端，来驱动发光管，发光管的输出端输出与输入端相对应的电平逻辑，再经过集电极开路的达林顿反相驱动器ULN2803A,可直接驱动继电器。当PCL-722板卡输出数据为0时，光耦导通，输出指示灯亮,继电器作动；输出数据为1时，光耦不导通，输出指示灯灭，继电器板卡不工作。实施例三本发明实施例的飞机航姿设备模拟训练系统，与实施例一、二的不同之处在于：所述电源系统包括电源监控7和电源变换，36V400Hz的三相交流电和27V直流电均通过所述电源监控7和所述电源变换为所述模拟实装和所述故障设置单元供电。所述36V400Hz的三相交流电和所述27V直流电均通过所述电源监控直接为所述模拟实装供电，所述27V直流电经过所述电源监控和所述电源变换为所述故障设置单元提供+5V和+12V的二次电源。本发明实施例中，所述电源系统主要为所述操作训练台的模拟实装，以及所述训练控制台的所述故障设置单元提供电源，其中为所述模拟实装提供36V400Hz的三相交流电和27V直流电，为所述故障设置单元提供+5V和+12V的二次电源。其内部关系图如图5所示。实施例四如图1~3所示，一种飞机航姿设备模拟训练系统，包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒3、继电器盒、航向位置指示器2和地平指示器1，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关4和快速协调按钮5；所述训练控制台包括主控计算机6、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器2依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器2依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器1连接。所述故障设置单元包括继电器板卡和部件接入控制接口，所述主控计算机、所述继电器板卡、所述部件接入控制接口和所述继电器盒依次连接。所述继电器板卡由所述主控计算机内安装的基于PCI背板总线的PCL-722板卡控制。所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接。所述电源系统包括电源监控和电源变换，36V400Hz的三相交流电和27V直流电均通过所述电源监控7和所述电源变换为所述模拟实装和所述故障设置单元供电。所述36V400Hz的三相交流电和所述27V直流电均通过所述电源监控直接为所述模拟实装供电，所述27V直流电经过所述电源监控和所述电源变换为所述故障设置单元提供+5V和+12V的二次电源。本发明实施例的飞机航姿设备模拟训练系统，与实施例一、二、三的不同之处在于：所述主控计算机6通过RS232总线控制所述模拟实装的供电电路、信号传输电路、同步随动系统电路、放大器的输入输出电路和继电器盒的电源及控制电路。所述主控计算机是航姿系统模拟训练的控制中心，进行系统启动控制、故障设置、训练科目选择等操作，系统选用研华610H工业控制计算机，内部安装PCL-722数字IO卡，并配套安装有鼠标、键盘、大视角液晶显示器等，通过软件控制模拟实装，从而模拟航姿系统的功能。本发明实施例中，所述训练控制台的主控计算机通过RS232总线，控制模拟部件的供电电路、信号传输电路、同步随动系统电路、放大器的输入输出电路、继电器盒的电源及控制电路，模拟和创造了与机载航姿系统一样的工作环境，使训练对象的使用操作更加逼真。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

权利要求：1.一种飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：包括操作训练台和训练控制台，所述操作训练台包括模拟实装和模拟座舱面板，所述模拟实装包括全姿态组合陀螺、磁航向传感器、综合放大器、磁航向修正计算器、控制盒、继电器盒、航向位置指示器和地平指示器，所述模拟座舱面板包括航姿电源开关和快速协调按钮；所述训练控制台包括主控计算机、故障设置单元和电源系统，所述主控计算机与所述控制盒连接，所述主控计算机通过所述故障设置单元与所述继电器盒连接，所述电源系统为所述训练控制台和所述操作训练台供电。2.如权利要求1所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述磁航向传感器、所述磁航向修正计算器和所述航向位置指示器依次连接，所述全姿态组合陀螺、所述综合放大器和所述航向位置指示器依次连接，所述控制盒和所述继电器盒均与所述全姿态组合陀螺连接，所述继电器盒和所述全姿态组合陀螺均与所述地平指示器连接。3.如权利要求1所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述航姿电源开关控制所述模拟实装电源通断，所述快速协调按钮控制所述模拟实装电路连接。4.如权利要求1所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述故障设置单元包括继电器板卡和部件接入控制接口，所述主控计算机、所述继电器板卡、所述部件接入控制接口和所述继电器盒依次连接。5.如权利要求1所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述电源系统包括电源监控和电源变换，36V400Hz的三相交流电和27V直流电均通过所述电源监控和所述电源变换为所述模拟实装和所述故障设置单元供电。6.如权利要求5所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述36V400Hz的三相交流电和所述27V直流电均通过所述电源监控直接为所述模拟实装供电，所述27V直流电经过所述电源监控和所述电源变换为所述故障设置单元提供+5V和+12V的二次电源。7.如权利要求4所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述继电器板卡由所述主控计算机内安装的基于PCI背板总线的PCL-722板卡控制。8.如权利要求1所述的飞机航姿设备模拟训练系统，其特征在于：所述主控计算机通过RS232总线控制所述模拟实装的供电电路、信号传输电路、同步随动系统电路、放大器的输入输出电路和继电器盒的电源及控制电路。

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