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星光 | 顾宏斌:驾“轻舟”飞天,打造中国牌飞行模拟器
2020/11/03 18:49  新华社  

  交汇点讯 当你坐进舱内,耳边轰鸣声响起,眼前是开阔的田野,飞机逐步“攀升”,在雾天、强气流、雷雨下辗转升降……这不是一款炫酷的游戏,而是集成了多学科知识技术的高端装备。早在2000年初,南京航空航天大学民航学院教授顾宏斌就开始专注研发中国人自己的飞行模拟器,从艰难起步到校企深度合作,从轻型飞行模拟器到大飞机全动飞行模拟机,他带领团队一步一个脚印,为民航安全建设添砖加瓦。

  填补空白,研发生产世界最高等级飞行模拟器

  在民航飞行员培养训练中,全动飞行模拟机是一个不可或缺的关键设备,但长期以来一直被国外技术所垄断,进口均价高达上亿元,是目前国内飞行员培训的最大成本支出,由于模拟器紧缺,我国航空公司甚至不得不将飞行学员送往国外培训。

  如今,我国已经有能力生产世界最高等级的飞行模拟器——10月16日上午,国内首台拥有完整自主知识产权的A320全动飞行模拟机正式交付吉祥航空。这款模拟机由上海华模科技有限公司研发,南京航空航天大学飞行模拟与先进培训工程技术研究中心深度参与,包括NEO和CEO两个构型,均获得了中国民用航空局D级认证通过。

  “非常有成就感,无论是企业还是学校,合作这三年来都是没日没夜的工作,奔着同一个目标齐心协力。”作为华模科技的首席科学家,顾宏斌深感自豪。“D级模拟机的亮点是其能够训练的科目最广,飞行员操作感受与真航空器高度一致,叠加情景模拟后完全仿真飞行过程中的各种复杂、极端场景,比如侧风着陆、发动机起火等紧急情况和特勤科目。飞行员经过训练后,在实操中万一出现类似情况,就能很好应对,避免事故发生,确保安全性。”

  “目前,国内航空公司在飞行员的复训培养方面训练缺口及需求量很大。”顾宏斌介绍,飞行模拟器在国际上一般订货周期是18个月,而根据具体情况,华模科技可以做到一年甚至更短的时间。

  有了自己的国产飞行模拟器,未来飞行训练还将获得更深入的服务支持。顾宏斌说,过去有航空公司希望和南航团队联合开展飞行训练的评估,但国外飞行模拟器的厂家根本不给数据。“未来,我们可以基于飞行模拟器积累的训练数据,针对学员的特点开展高质量的训练,提高飞行训练的效率和水平,更有力地保障民航安全。”

  从无到有,“轻舟”驶入飞行模拟器领域

  现代飞行模拟器,集航空科技、计算机、机械、电气、电子、自动控制、液压、光学等技术于一身,是一种十分复杂精密的高科技设备。

  本世纪初,我国在这个领域还很薄弱,顾宏斌就“单枪匹马”开始了飞行模拟器的技术研发。

  顾宏斌研究领域原本是飞行器设计,1998年他来到南航民航学院后,开始将既有的研究积淀与民航的实际需求相结合。“飞行模拟器的发展与飞机整机制造密不可分,正因为如此,我国飞行模拟技术与欧美先进水平一直存在着较大的技术差距。”

  在2004年,顾宏斌开始带领学生们研制“轻舟一号”。“当时取的是‘轻舟已过万重山’的意境,打算做一套轻型飞行模拟器原型系统。”顾宏斌告诉记者,“轻舟”是在飞行模拟技术上的摸索,起步很难,没有现成的模型可以模仿,还面临着较大的资金缺口。

  “光是虚拟现实设备就花了50多万,6个电机有30多万。”顾宏斌说,七拼八凑的100万经费基本都花在了硬件上,但比起一般的技术试验,做实物的好处在于将构思在工程上得以实现,“所有的运动平台都是我们自己设计的,设计好图纸,有的我们自己做,有的委托厂方做,但我们都会去现场盯着,看现场加工的部件有没有问题,是否需要改变设计方案。”顾宏斌自豪地表示,在这个过程中,学生也成长得很快,如今在各自所在单位都是业务骨干。

  从2004年到2007年底通过鉴定,顾宏斌和学生们第一次做出飞行模拟器相对完整的全系统,“轻舟”虽小,但“五脏俱全”,只要一个普通的房间就能放下,但集中了飞行、计算机等各种创新技术。这套轻型飞行模拟器原型系统,也获得了2007年的国防科技进步二等奖。

  回头来看,“轻舟”技术还有很多待改善之处,比如在当时,做视景用的是虚拟现实(VR)技术,走在了科技的前沿,“但VR技术还是很难用在高精度的操作上,用在体验娱乐上更为合适。”顾宏斌告诉记者,如今,A320全动飞行模拟机用的是光学虚像系统,不用头戴任何设备,也有很强的纵深感。每一次尝试,都可能是一次逾越,从一叶“轻舟”出发,顾宏斌在飞行模拟器领域上越走越远。

  反复迭代,每个细节都追求尽善尽美

  正由于近20年躬耕,在飞行模拟技术方面积累的研发经验,上海均瑶集团(华模科技有限公司的母公司)在全国调研后,最终选中了顾宏斌团队,校企合作,“紧锣密鼓”地联合攻关。

  “我们研发人员、工程师的宿舍在四层,办公楼在三层,模拟机就在一层。平时生活尤其在疫情期间,大家都不用出楼。”顾宏斌笑说,大家基本上都不是“996”,而是“997”。

  经过大家的日夜奋战,全动模拟机A320 NEO/CEO的全部知识产权皆实现了国产化,打破国外技术垄断,自主可控的集成能力和软件源代码的核心技术取得了全面突破,包括软件技术、电气集成技术、结构技术等在内的一系列软硬件技术都得到了质的提升。

  在这个庞大复杂的系统中,团队对每一个细节都追求尽善尽美。“推拉驾驶杆的力度,开关按钮的柔软程度,跑道上一个灯的位置……这些细节跟飞行时真实情境和感受,都必须完全一致。”

  “我们的工作并没有什么惊天动地的大事儿,但每一件事情都必须花尽心思做好。”顾宏斌说,A320 全动飞行模拟机的调试、测试,足足用了一年的时间,测试中记录下来的有上千个问题,最后梳理归纳的有好几百个问题,针对问题制定解决方案,如果再次验证不成功,大家就继续分析,重新构思修正方案,“就在这样不断反复迭代下,我们为每个问题寻求最佳解”。

  “现在我们已经中标了国产大飞机ARJ21的工程模拟机核心计算和接口项目,并投入研发。接下来我们将继续攻克工程模拟机的关键技术问题,争取早日完成。”顾宏斌介绍,任务要求能够完整、逼真地模拟该机型驾驶舱环境、操纵特性和系统功能,并具备承担其系列化型号验证及预研能力,进而可以支撑ARJ系列飞机改型设计等复杂任务,上海华模和南航大联合团队接下来还将要为中国的大飞机事业作出贡献。

  交汇点记者 杨频萍

  图片来源受访者本人供图

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责编:张红

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