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雏鹰成长的摇篮——飞行模拟器今昔

发布时间:2015-03-02  原作者:Crazy Ivan   点击数:

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  在航空界流行这么一句话:“飞行员是用跟他们体重相等的黄金堆出来的”,以此形容培养专业飞行员耗资不菲。而一旦脱离地面的支撑飞上云端,他们就要面对各种已知或未知的挑战。显然,在羽翼丰满之前还需要一个既经济又安全的成长“摇篮”。这就是飞行模拟器,与飞机几乎同时诞生,尽管从不离地,却托起了一代又一代的蓝天骄子。

从木桶座到“企鹅”机

  即使是天生就长有翅膀的雏鹰也需要在父母的带领下蹒跚学飞,那么100多年前动力飞机刚出现的时候,谁来教会第一代的飞行员们如何实现升空梦想呢?对于美国的莱特兄弟、巴西的阿尔贝托·桑托斯-杜蒙、法国的路易·布莱里奥等航空先驱来说,摸索飞行规律和操纵方法的难度可不比发明飞机低多少。在前无古人的条件下,他们通常要小心翼翼地驾驶着简陋的机器,在地面滑跑中尝试着跳跃离地。通过不断延长跳跃的距离,直到可以在空中保持一定时间的稳定状态,才算是完成了“自学成才”的第一步。而他们的学生接受到的操作指导和经验之谈也相当有限,真正飞起来之后同样要冒着不小的风险,尤其是飞机上还只能乘坐一个人的时候。

  早期的统计数据表明,90%的飞行事故都是因人员操作不当而造成的。可见,必须要让初学者在更为安全的地面环境下掌握到足够的操作技术后才能允许他们放单飞。于是就有人利用气球或吊架把无动力的滑翔机悬吊起来,在迎风状态下控制翼面保持平衡,体验飞行的感觉,不过这种方式并不太稳当。1910年前后,在英国和意大利开始出现了固定在地面上的飞行训练器具。其中一种被称为“桑德斯教师”,实际上是英国军官阿诺德·桑德斯(Arnold Sanders)把自己设计的飞机机身通过万向支架安装在地面基座上。当有风吹来时,机身随之转动,机上人员操纵升降舵和方向舵等活动部件,就可以获得与真实飞行中相似的气动反应。不过显而易见的是,如果没有足够强劲稳定的风力,这些“飞机”就只能成为静止的摆设。



最原始的地面飞行练习装置“桑德斯教师”需要足够的风力才能运作

  为了摆脱对自然风的依赖,法国的安托瓦内特(Antoinett)公司研制出一种靠人力作用的训练器。这家公司在1909年与法国陆军合作成立了一所飞行学校,为军方培养飞行员来驾驶他们制造的单翼机。安托瓦内特的训练器由两个剖开的空木桶上下叠成,内部是活动的万向节,外部再装上支架和杠杆。使用时,两个教员通过杠杆上下左右地晃动支架以模拟气流的作用,坐在桶身上方的学员就要相应转动两边的操纵轮来克服外力的干扰,还可以用脚控制“舵面”来调整方向,而前头竖起的T型杆则是学员保持水平位置的参照物。这个“桶式训练器”勉强可以算得上是第一种专门设计的飞行模拟器了,但它不能对学员的动作产生准确的反应,实际效果并不理想,因此没有被广泛使用。



安托瓦内特“桶式训练器”的使用效果并不理想

  第一次世界大战爆发后,飞机很快被投入战场,对飞行人员的需求也迅速膨胀起来。相对于飞机可以大规模生产,成批地培养合格的军事飞行员就没那么容易了。许多辅助设备被发明出来测试和筛选候选者,及早淘汰掉那些被认为在生理和心理上不符合飞行要求的人员,并强化合格者的身体素质。比如让蒙着眼睛的受试者坐在摇晃倾斜的机身内,用电子仪器记录他们的反应时间,还有可做三轴旋转和垂直运动的定向感觉模拟器等。只是当时的航空医学理论也刚刚起步,通过这些设备得出的结果并不可靠。

  在飞行模拟训练方面同样没有取得突破性的进展,大多将现有装备加以临时改装。法国曾利用截短了机翼的“布莱里奥”单翼机在地面训练飞行员,以每小时60多千米的速度进行蛙跳式滑跑和起降,被戏称为“企鹅”机,可谓“想学会飞,先学会跑”。然而当时飞机的种类和型号繁多,每一种机型都有自己的特性,更增加了训练的复杂度。虽然还有用双座教练机进行带飞的程序,但由于飞机的可靠性较差,缺乏安全措施,训练手段也不够完善,导致在一战期间死于飞行训练中的人员比在空中作战行动中阵亡的还要多。除了驾机技术外,各国还普遍使用地面器械训练飞行人员的其它技能。如在活动的机枪座内射击固定或移动的标靶,在悬空的座舱下架设传送带,铺上按比例缩小的地形图,让乘员在相对运动的状态下学习寻找导航地标,或是把握对准目标投下炸弹的提前量。



布莱里奥“企鹅”教练机模型

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