中國航空學會發(fā)布飛行模擬機六自由度運動系統(tǒng)通用規(guī)范Generalspecificationforsix-degsystemofflightsimulator2025-7-17發(fā)布2025-10-1實施 1范圍 12引用文件 13術(shù)語和定義 14要求 24.1功能及組成 24.2負載要求 24.3性能 4.4環(huán)境適應性 44.5可靠性 54.6維修性 54.7保障性 54.8測試性 54.9安全性 54.10電磁兼容性 6 64.12尺寸和重量 7 74.14外觀質(zhì)量 7 75質(zhì)量保證規(guī)定 75.1檢驗分類 7 75.3鑒定檢驗 75.4質(zhì)量一致性檢驗 9 96交貨準備 6.5標志 本文件依據(jù)T/CAS1.1—2017《團體標準的結(jié)構(gòu)和編寫指南》的有關要求編寫。本文件由中國航空學會提出并歸口。本文件起草單位：北京摩詰創(chuàng)新科技股份有限公司、中航西安飛機工業(yè)集團股份有限公司、中國直升機設計研究所、北京藍天航空科技股份有限公司。本文件起草人：邱思、吳曉娟、祁海莉、陳偉、趙雷、郝建飛、張潔、孫偉、薛長寶、惠佳鵬、王建軍、張建國、虞操、張俊杰、璩龍輝?？紤]到本文件中的某些條款可能涉及專利，中國航空學會不負責對任何該類專利的鑒別。本文件首次制定。1本文件適用于飛行模擬機六自由度運動系統(tǒng)的訂購和驗收，設計和制造可參考使用。工程模擬2引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期GB/T17799.2-2023工業(yè)環(huán)境中的抗擾度3術(shù)語和定義AC-60-FS-2019-006和AC-60-FS-2019-008界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。提供縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航六個自由度瞬時過載和縱向、橫向自由度持續(xù)過載將能量(液壓能、氣動能或電能)轉(zhuǎn)化為機械運動的執(zhí)行元件。2鉸支座jointblock4.1功能及組成六自由度運動系統(tǒng)一般由上鉸支座、作動筒、下鉸支座、地基板、控制柜和控制軟件等組成，a)能產(chǎn)生縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航六個自由度具有協(xié)調(diào)性的運動(力的提示);b)能提供駕駛員可以感知的運動(力)提示，該提示代表了飛行器的運動；針對上鉸支座以上部分的重量(kg)參數(shù)應滿足用戶要求。4.2.2負載分布a)水平最大重心偏移(m);b)垂向最大重心高度(m);e)繞Z軸最大轉(zhuǎn)動慣量(kg·m2)。34.2.3最大過載滿足所有軸向過載不小于2g的要求。4.3性能滿負載工況下，縱向、橫向、垂向單自由度的直線正負向最大位移(m)和橫滾、俯仰、偏航單自由度的旋轉(zhuǎn)正負向最大角度(°)應滿足用戶要求。4.3.2速度滿負載工況下，縱向、橫向、垂向單自由度的正負向最大線速度(m/s)和橫滾、俯仰、偏航單自由度的正負向最大角速度(°/s)應滿足用戶要求。4.3.3加速度滿負載工況下，縱向、橫向、垂向單自由度的正負向最大線加速度(m/s2)和橫滾、俯仰、偏航單自由度的正負向最大角加速度(°/s2)應滿足用戶要求。4.3.4加速度變化率滿負載工況下，縱向、橫向、垂向單自由度的正負向最大線加速度變化率(m/s3)和橫滾、俯仰、偏航單自由度的正負向最大角加速度變化率(°/s3)應滿足用戶要求。4.3.5頻率響應滿負載工況下，縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航單自由度頻率響應應滿足表1要求。振幅比(不超過)相位(不超過)4.3.6階躍響應滿負載工況下，頻率為0.2Hz,幅值為每個自由度最大位移5%的方波輸入信號，運動系統(tǒng)響應方波信號的滯后時間小于0.05s。4.3.7阻尼滿負載工況下，頻率為0.2Hz,幅值為每個自由度最大位移5%的方波輸入信號，運動系統(tǒng)每一個相應自由度的位移響應無超調(diào)，或超調(diào)量不大于5%,超調(diào)次數(shù)不大于1。4.3.8穩(wěn)態(tài)精度滿負載工況下，實際位置與指令要求位置之間的穩(wěn)態(tài)誤差小于全行程的±1%。44.3.9交叉耦合滿負載工況下，當被驅(qū)動作動筒的輸入信號幅值是作動筒滿量程的10%時，未被驅(qū)動作動筒產(chǎn)生的交叉耦合運動不超過其幅值的1%。4.3.10平滑性(回轉(zhuǎn))滿負載工況下，當使用頻率0.5Hz、幅值為最大位移10%的正弦信號進行垂向運動時，加速度滿負載工況下，采用相同的縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航階躍信號多次驅(qū)動運動系統(tǒng)滿負載工況下，運動系統(tǒng)進行特征抖振模擬時，應在總體上正確表現(xiàn)出飛行數(shù)據(jù)的曲線形狀和變化趨勢，在至少3個尖峰頻率上誤差不超過±2Hz。滿負載工況下，使用頻率0.5Hz、速度幅值為最大速度10%的正弦信號進行垂向運動時，距離運動系統(tǒng)下鉸支座外側(cè)1m,距離地面1.5m處的噪聲不高于60dB。滿負載工況下，使用速度幅值為最大速度100%的正弦信號進行垂向運動時，距離運動系統(tǒng)下鉸支座外側(cè)1m,距離地面1.5m處的噪聲不高于80dB。4.3.14穩(wěn)定性滿負載工況下，在任何一個穩(wěn)態(tài)位置或以自由度最大速度5%的速度勻速運動時，加速度不大于4.3.16漂移滿負載工況下，連續(xù)運行20h以上，任何一個作動筒的位置漂移不超過滿量程的±1%。滿負載工況下，連續(xù)工作時間不小于20h。4.3.18響應時間滿負載工況下，響應時間不超過50ms。4.4環(huán)境適應性a)存儲溫度：-10℃~+45℃;5b)工作溫度：0℃~+40℃;c)工作和存儲濕度：不大于85%(不凝露)。4.5可靠性應滿足平均故障間隔時間(MTBF)不小于5000h。4.6維修性a)平均故障修復時間(MTTR):不大于1h;b)最大故障修復時間：不大于12h;4.7保障性應采用通用的保障設備，并滿足通用化、組合化、小型化要求，如采用專用保障設備應征得用戶同意。4.8測試性b)具備對外部通訊數(shù)據(jù)和安全互鎖信號的在線監(jiān)測能力；c)故障檢測率：不小于95%;d)故障隔離率：不小于95%;e)具有位移、速度、加速度、加速度變化率、頻率響應、階躍響應、阻尼、交叉耦合、平滑性(回轉(zhuǎn))、可重復性、特征抖振、穩(wěn)定性、支柱協(xié)調(diào)等性能指標的自動測試功能，能夠4.9安全性4.9.1機械緩沖4.9.2快速運動運動系統(tǒng)接收“凍結(jié)”或“解凍”指令，以及正常狀態(tài)切換時(如回到初始狀態(tài)、自動演示模式等),都不允許產(chǎn)生快速運動。4.9.3突變運動4.9.4位置、速度、加速度保護64.9.5電氣連鎖應采用自動連鎖保護措施，只有連鎖機構(gòu)(如座艙門、登機橋等)處在安全位置和在正確操作順序下才能啟動運動系統(tǒng)。在運動系統(tǒng)工作時，如果連鎖電路不滿足約束邏輯條件，運動系統(tǒng)應立即報警并下沉到安全位置。4.9.6指令保護維修模式下應能自動屏蔽外部控制指令。4.9.7緊急停止應具有緊急停止功能，并提供物理按鍵，緊急停止觸發(fā)后應能停到當前位置或回到底位位置。4.9.8應急響應監(jiān)測到故障時，能夠停到當前位置或回到底位位置。4.9.9安全標志應在明顯位置配備警告標志，降低碰撞風險。關系到人、機安全的部位，如強電、高溫、擠壓等，應有醒目的標記、說明、防護保險措施。4.9.10機械設計機械強度滿足所有軸向過載不小于2g的要求。整個包線內(nèi)不應出現(xiàn)奇異位置或干涉情況。無論是單個作動筒位置，還是全部作動筒位置的組合，均不得導致運動系統(tǒng)處于不安全的方位和姿態(tài)。在設計環(huán)節(jié)對所有結(jié)構(gòu)部件進行強度分析與校核，確保各部件安全系數(shù)不小于2。4.9.11表面處理及連接各零部件應無毛刺、尖邊或其他扎傷、劃傷安全隱患，應妥當安置，不會發(fā)生跌落、滑脫現(xiàn)象。應保證連接的牢固和穩(wěn)定，重要的緊固件要有防松措施和防松標記。4.9.12系統(tǒng)保護在電氣電路設計上應具有過流、過壓、短路等保護功能。氣動和液壓運動系統(tǒng)在電氣電路保護的同時還應設計氣壓、液壓檢測等連鎖保護功能。4.10電磁兼容性電磁兼容性應滿足GB/T17799.2-2023和GB/T17799.4-2023的要求。應采取有效的接地、屏蔽和隔離措施，確保在飛行模擬機中能夠兼容工作?；镜碾姶偶嫒荽胧獫M足如下要求：a)線路敷設采用電源線和信號線隔離措施；b)信號地線和功率地線應充分考慮耦合串擾；c)敏感線路及部件應加裝屏蔽罩及濾波器；d)布線合理規(guī)化，避免天線效應產(chǎn)生電磁輻射及干擾；e)伺服線纜和通信線纜采用專用屏蔽線纜。4.11接口4.11.1機械接口機械接口要求如下：7b)設計并提供與外部系統(tǒng)的集成接口，如飛行模擬機、地基基礎、停機高度等；d)控制柜預留有對外聯(lián)鎖保護接口，供其他系統(tǒng)選用，可進行安全互鎖的配置連接。4.11.3軟件接口預留有輸入輸出接口，可以根據(jù)需要接收角度、角速度、角加速度、線加速度等外部數(shù)據(jù)，并4.12尺寸和重量4.13能耗4.14外觀質(zhì)量產(chǎn)品表面無劃痕、碰傷、裂縫、變形等缺陷；產(chǎn)品外表面涂層不應起泡、堆積、龜裂和脫落；4.15標志和代號應根據(jù)需求安裝產(chǎn)品銘牌，銘牌應包括型號、5質(zhì)量保證規(guī)定b)質(zhì)量一致性檢驗。5.2檢驗條件b)工作環(huán)境濕度：不大于85%(不凝露)。除另有規(guī)定外，鑒定檢驗的項目和順序按表2的規(guī)定。檢驗過程中所有用到的檢驗設備需經(jīng)過8校準并在有效期內(nèi)，檢驗設備的精度、量程等滿足檢驗項目的具體要求。檢驗項目1●●一2負載●O一3●●●4●●5●●●6●●●7●●●8階躍響應●●9阻尼●●●●●◎●平滑性(回轉(zhuǎn))●●●○●●●●●噪聲●●●●●·支柱協(xié)調(diào)●●●●●一連續(xù)工作時間●●一響應時間●●●●一一·一一●一一●一一●一一●●●●●●●●安全性-位置、速度、●一一●●●安全性-指令保護●●●●●●●●●●●●●一一安全性-表面處理及●●●9表2(續(xù))檢驗項目安全性-系統(tǒng)保護●OO電磁兼容性●一一接口●O一●O一能耗●●O●●●標志和代號●●●5.3.2檢驗樣品數(shù)檢驗樣品的數(shù)量為1臺(套)。5.3.3合格判據(jù)若樣品的鑒定檢驗項目全部符合要求，則鑒定合格。只要有一項檢驗項目不符合要求，則應找5.4質(zhì)量一致性檢驗除另有規(guī)定外，質(zhì)量一致性檢驗項目和順序按表2的規(guī)定。5.4.2檢驗分組a)逐件檢驗：檢驗項目應按表2的規(guī)定進行100%檢驗，檢驗合格后方可交付；b)周期檢驗：產(chǎn)品每隔一段時間(如一年或兩年)進行性能檢驗，確認產(chǎn)品性能沒有隨時間5.4.3檢驗數(shù)量周期檢驗的檢驗數(shù)量為1臺(套)。5.4.4合格判據(jù)表2中的逐件檢驗和周期檢驗項目只要有一項不合格，則該產(chǎn)品不合格，承制方應對不合格的5.5檢驗方法5.5.2負載驗證5.5.3位移驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行位移驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)分別從中立位置運行到各個單自由度的最大位移處。測量并記錄各個自由度的實際位移量。5.5.4速度驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行速度驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)分別從中立位置進行各個單自由度的正弦運動，正弦速度幅值為要求的最大速度，待至少連續(xù)5個周期檢測到最大速度值后，驅(qū)動運動系統(tǒng)，使正弦速度幅值降為0。驗證過程中，角速度可通過傳感器采集，線速度可通過傳感器采集的線加速度積分獲得。5.5.5加速度驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行加速度驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)分別從中立位置進行各個單自由度的正弦運動，正弦加速度幅值為要求的最大加速度，待至少連續(xù)5個周期檢測到最大加速度值后，驅(qū)動運動系統(tǒng)，使正弦速度幅值降為0。驗證過程中，線加速度可通過傳感器采集，角加速度可通過傳感器采集的角速度微分獲得。5.5.6加速度變化率驗證根據(jù)加速度的測量結(jié)果，計算對應的加速度變化率。其中加速度變化率的計算按公式(1):Jerk——加速度變化率；f——信號頻率；aamp——運動系統(tǒng)正弦加速度幅值。5.5.7頻率響應驗證頻率響應驗證方法包括點頻、掃頻、隨機噪聲等，可根據(jù)需求選擇任一種方法進行驗證。驗證時，滿負載工況下，驅(qū)動運動系統(tǒng)分別從中立位置為起始位置在縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航等自由度上進行相關頻率信號的運動。測量并記錄運動系統(tǒng)各個自由度的實際加速度和指令加速度，并計算不同頻率對應的幅值衰減和相位滯后。其中幅值衰減的計算按公式(2):式中：IG(jw)|——幅值衰減；aactu——運動系統(tǒng)的實際加速度幅值；acom——運動系統(tǒng)的指令加速度幅值。相位滯后的計算按公式(3):f——信號頻率；△t——運動系統(tǒng)實際運動相對指令運動的滯后時間。滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行階躍響應驗證。輸入頻率為0.2Hz,幅值為每個自由度最大位移相應電信號5%的方波信號，對各個自由度分別進行階躍響應測試，監(jiān)測、記錄位移曲線，根據(jù)記錄的曲線，測量實際位移開始變化時間和方波信號開始變化時間的差值，即為滯后時滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行阻尼驗證。輸入頻率為0.2Hz,幅值為最大位移相應電信號5%的方波信號。對各個自由度分別進行阻尼測試，監(jiān)測、記錄指令位置和實際位置曲線。根據(jù)記錄的曲線，計算各個自由度的超調(diào)量和超調(diào)次數(shù)，若計算結(jié)果不超過方波幅值的±5‰,則認為無超調(diào)。若實際方波最大位置的絕對值小于方波幅值絕對值的99%,則認為不符合要求。%OS=(PactuAmp-PcomAmp)/PcomAmp*100%…………Pactuamp——方波實際最大位置；PcomAmp——方波指令位置幅值。滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行穩(wěn)態(tài)精度驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)分別從中立位置向各自由度的指令位移處運動。測量并記錄各個自由度的實際位移量，并計算對應穩(wěn)態(tài)精度。其中穩(wěn)態(tài)精度的計算按公式(5):式中：ess——穩(wěn)態(tài)精度；Pcom——指令位移。滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行交叉耦合驗證。驅(qū)動任意一個作動筒從中立位置運動，作動筒的位移量為作動筒最大行程的10%。測量并記錄六個作動筒的實際位移，計算未被驅(qū)動作動筒產(chǎn)生的交叉耦合。其中未被驅(qū)動作動筒產(chǎn)生的交叉耦合的計算按公式(6):crosS——未被驅(qū)動作動筒產(chǎn)生的交叉耦合；LiEnd_static——運動穩(wěn)定后第i根未被驅(qū)動作動筒的伸長量；LiStart_static——中立位置時第i根未被驅(qū)動作動筒的伸長量；Lmove——被驅(qū)動作動筒的伸長量。5.5.12平滑性(回轉(zhuǎn))驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行平滑性(回轉(zhuǎn))驗證。使用頻率為0.5Hz、幅值為垂向最大位移10%的正弦信號進行垂向運動，采用加速度計采集記錄運動系統(tǒng)垂向自由度的實際加速度曲線，并使實際加速度曲線和指令加速度曲線的時間軸相同，計算實際加速度與指令加速度滿負載工況下，采用縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航階躍信號(應確保每個自由度上的加速度或角速度應最少能夠達到最大加速度或角速度能力的三分之二)驅(qū)動運動系統(tǒng)進行動感模擬，采用相同的縱向、橫向、垂向、橫滾、俯仰、偏航階躍信號驅(qū)動運動系統(tǒng)進行動感模擬，采集記錄運動系統(tǒng)實際線性加速度曲線，與基準滿負載工況下，以試飛或仿真振動數(shù)據(jù)作為參考，驅(qū)動運動系統(tǒng)進行特征抖振模擬，采集記錄運動系統(tǒng)實際線性加速度曲線。使用快速傅里葉變換(FFT)算法，將參考數(shù)據(jù)和實際數(shù)據(jù)的時間歷程曲線處理為功率譜密度(PSD)曲線，比較兩者容差。滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行噪聲驗證，且過程中保持測試環(huán)境安靜，背景噪聲不超過50dB。驅(qū)動運動系統(tǒng)從中立位置進行垂向自由度的正弦運動，速度的10%,在距離運動系統(tǒng)下鉸支座外側(cè)1m,距離地面1.5m處測量并記錄噪聲。驅(qū)動運動系統(tǒng)從中立位置進行垂向自由度的正弦運動，速度幅值為最大速度，在距離運動系統(tǒng)下鉸支座外側(cè)1m,距離地面1.5m處測量并記錄噪聲。5.5.16穩(wěn)定性驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行穩(wěn)定性驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)分別進行縱向、橫向、垂向三個自由度位移三角波運動，三角波的頻率為0.04Hz,速度為對應自由度最大速度的5%,運動期間采集記錄運動系統(tǒng)縱向、橫向、垂向自由度的實際速度和加速度，并讀取勻速運動時的自運動期間采集記錄六個作動筒的實際位置曲線，并讀取六個作動筒之間的最大響應時間差，根據(jù)最其中相位差的計算按公式(7):式中：∠G(jw)——相位滯后；0.1g,運動期間采集記錄縱向、橫向、俯仰、橫滾和偏航的寄生加速度(或角加速度)曲線，并讀取各自由度寄生加速度(或角加速度)的最大值。滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行漂移驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)進行連續(xù)20h的垂向正弦運動，速度幅值為垂向最大速度的5%,位置幅值為垂向最大位移的5%,在開始運動時采集記錄六個作動筒的位置曲線，在連續(xù)運動20h后再次采集記錄六個作動筒的位置曲線。并讀取計算六5.5.19連續(xù)工作時間驗證滿負載工況下，以中立位置為起始位置開始進行連續(xù)強度驗證。驅(qū)動運動系統(tǒng)進行連續(xù)20h的垂向正弦運動，速度幅值為垂向最大速度的5%,位置幅值為垂向最大位移的5%,觀察記錄連續(xù)運動20h過程中，運動系統(tǒng)是否有異常。滿負載工況下，運動系統(tǒng)處于正常飛行工作狀態(tài)時，通過外部飛行數(shù)據(jù)通訊接口，分別輸入縱向加速度、橫向加速度、垂向加速度、橫滾角速度、俯仰角速度、偏航角速度階躍信號，采集記錄在運動系統(tǒng)靜止于中立位置或動感模擬過程中，發(fā)送“凍結(jié)”或“解凍”指令，采用加速度計通過實際測量進行驗證。運動系統(tǒng)靜止于中立位置時，斷開外部電源，采用加速度計采集記錄根據(jù)需求輸入較大信號，如位移較大的復合自由度位移運動，觀察當超過作動筒設定的位置、速度、加速度限值時運動系統(tǒng)的響應；或提供符合性和能力聲明。5.5.26.5電氣連鎖驗證將運動系統(tǒng)電氣連鎖接口中的各組連鎖信號手動設置為“條件滿足”和“條件不滿足”兩種狀態(tài)，向運動系統(tǒng)發(fā)送離開底位或回到底位指令，觀察運動系統(tǒng)的響應情況。