Symulator lotu jest aplikacją w dziedzinie aeronautyki, pilotowania samolotów w szczególności technik symulacji zjawisk fizycznych .
Symulatory lotu XXI th century są cyfrowe : dane z interfejsu pilota samolotu (sterowania lotem) są przesyłane do komputera, który oblicza wyjścia (dane z przyrządów pokładowych, środowisko wizualne). Symulatory lotu były analogowe do późnych lat siedemdziesiątych - osiemdziesiątych XX wieku .
Symulator lotu może służyć do:
Symulatory lotu stały się również popularnymi grami wideo , zwłaszcza symulacjami walki powietrznej .
Symulator lotu składa się z trzech głównych części: urządzeń do wprowadzania danych, modelu lotu i urządzeń do przywracania środowiska. Model lotu przedstawia równania aerodynamiczne i parametry samolotu: profesjonalne symulatory wykorzystują rzeczywiste dane, które często są chronione tajemnicami obronnymi lub handlowymi i niedostępne dla gier wideo. Wprowadzanie danych odbywa się z rzeczywistych poleceń w profesjonalnym symulatorze; w grach sterowanie zastąpiono joystickiem i klawiaturą. Wreszcie profesjonalne symulatory przywracają środowisko dzięki prawdziwemu pulpitowi nawigacyjnemu i wielu ekranom, podczas gdy gry zwykle używają tylko jednego ekranu.
Biorąc pod uwagę trudność pilotowania, dość szybko uciekano się do „trenerów”, które były bardzo uproszczonymi symulatorami, w których pilot-praktykant powtarzał podstawowe manewry na fikcyjnych sterach. Od początków lotnictwa podejmowano próby odtworzenia aerodynamicznego wpływu sterowania na uproszczony samolot przymocowany do ziemi i umieszczony w łożu wiatru. Jednym z pierwszych znanych trenerów był „tonneau Antoinette” zbudowany we Francji w kilku egzemplarzach przez firmę Léona Levavasseura w 1910 roku . Zawierał kokpit zamontowany na przegubie kulowym i obsługiwany ręcznie przy odchylaniu , przechylaniu i pochylaniu .
Pierwszym prawdziwym symulatorem lotu był prawdopodobnie system opracowany przez Edwina Linka (producenta organów w Stanach Zjednoczonych) w 1929 roku i znany jako Link Trainer . Link (urodzony26 lipca 1904 i martwe 7 września 1981) był pionierem lotnictwa, archeologii podwodnej i łodzi podwodnych. Najbardziej znany jest z tego, że wynalazł symulator lotu, wprowadzony na rynek w 1929 roku, zwany „Blue Box”. W sumie uzyskał ponad 27 patentów, głównie w aeronautyce. Link Trener miał kabinę umieszczoną na ruch elektro-pneumatycznego, którego pozycje odpowiedzi na polecenia pilota. Wózek wyposażony w rysik odwzorowywał na ploterze wirtualną ścieżkę samolotu, a instruktor mógł wydawać polecenia uczniowi za pomocą mikrofonu. Ten symulator, szeroko stosowany w czasie II wojny światowej, głównie do lotów według wskazań przyrządów, do lat 60 - tych przeszedł różne zmiany .
Wdrożenie modeli lotu na komputerach, najpierw analogowych w latach pięćdziesiątych, a następnie cyfrowych, umożliwiło symulatorom wierniejsze odwzorowanie zachowania samolotu w locie.
Wielki projekt Whirlwind Massachusetts Institute of Technology w 1946 roku polegał na zaprojektowaniu i opracowaniu komputera cyfrowego czasu rzeczywistego wymaganego w wojskowym symulatorze lotu.
Oprócz często niewystarczającej mocy obliczeniowej, wizualne odwzorowanie pierwszych symulatorów, ograniczone do fazy startu i lądowania, zapewniał jedynie ruch kamery wideo mechanicznie przelatującej nad rzeczywistym modelem terenu o dużej skali. Dopiero później, w połowie lat siedemdziesiątych XX wieku , zaczęły pojawiać się wciąż bardzo schematyczne obrazy generowane komputerowo (na monitorach tzw. . Na początku lat 80 -tych trójwymiarowe odwzorowanie powierzchni z cieniowaniem Gourauda wyglądało bardziej realistycznie, ale dopiero w latach 90 - tych w symulatorach można było zobaczyć teksturowane, syntetyczne obrazy 3D.
Z biegiem lat symulatory lotu znacznie ewoluowały dzięki elektronice, wizualizacji 3D itp.
Symulator lotu składa się z trzech zasadniczych elementów: komputera cyfrowego i „zespołu sprzętowego” umożliwiającego pilotowi interakcję z symulowanym statkiem powietrznym:
Symulator lotu to system, który jak najwierniej odtwarza działanie samolotu oraz trudności i wrażenia odczuwane podczas lotu. Aby stworzyć symulator, wszystkie fizyczne i techniczne zachowania samolotu są zintegrowane z jego otoczeniem.
Polecenia udostępnione pilotowi są jak najbardziej identyczne z poleceniami prawdziwego samolotu. Niektóre symulatory są nawet zbudowane z prawdziwych elementów, a nawet kabiny wyciętej z prototypu lub makiety.
Instruktorzy mają do dyspozycji dodatkowe elementy sterujące do zmiany parametrów lotu.
Samolot jest reprezentowany przez model cyfrowy, równania aerodynamiczne. Z zadanego stanu komputer wylicza:
Te zmienne są obliczane z okresem zwykle rzędu jednej dziesiątej sekundy dla samolotów z normalnymi ewolucjami. Może być konieczne skrócenie tego okresu w przypadku samolotów, takich jak myśliwce lub przechwytywacze, które wykonują brutalne manewry. Komputer musi być w stanie przeprowadzić wszystkie te obliczenia w czasie krótszym niż okres odniesienia: działa w „ czasie rzeczywistym ”.
Kalkulatory zdolne do realizacji powyższych funkcji istnieją od lat 70- tych XX wieku .
Jest to najtrudniejsza część do osiągnięcia i najbardziej wymagająca pod względem pojemności pamięci i mocy obliczeniowej. Chodzi o jak najwierniejsze odtworzenie całości lub części tego, co czuje pilot:
Komputery zdolne do wykonywania tych funkcji muszą mieć:
Są wykorzystywane do studiów lub do celów szkoleniowych, a ich budowa często zależy od sposobu ich wykorzystania.
Symulatory badańNarzędzie do prototypowania na różnych etapach rozwoju nowego samolotu.
W przypadku tego samego samolotu często konieczne jest opracowanie różnych symulatorów. Na przykład :
Narzędzie do badań zachowań pilotów, ergonomii lub bardziej ogólnie do badania czynników ludzkich .
Symulatory szkoleniowe / szkolenioweWbrew pozorom symulator nie służy do nauki pilotażu, ale do bardzo specyficznego szkolenia przeznaczonego dla personelu, który jest już pilotem:
Śledczy próbują odtworzyć ciąg wydarzeń, które doprowadziły do wypadku, korzystając z nagrań z czarnej skrzynki. Symulator pozwala na jakościowe podejście do sytuacji, z jaką znalazła się załoga i wyciągnięcie wniosków w celu ewentualnego udoskonalenia interfejsów lub procedur.
Symulatory lotu były jednymi z pierwszych typów oprogramowania do symulacji opracowanych dla komputerów osobistych. Symulator subLOGIC autorstwa Bruce'a Artwicka był znany z funkcji, które udało mu się uzyskać na 8-bitowej maszynie.
Popularnym rodzajem komputerowego symulatora lotu jest symulator lotu bojowego (nie mylić z wymienionymi wyżej wojskowymi symulatorami szkolenia), w tym takie serie jak Falcon 4.0 (1998), IL-2 Sturmovik (2001), Lock On (2003) lub Digital Combat Simulator (2008).
Na początku XXI wieku konsumenckie symulatory lotu, zaprojektowane głównie do celów rozrywkowych, stały się tak realistyczne, że po atakach z 11 września 2001 r. Kilku dziennikarzy i ekspertów spekulowało, że hakerzy zdawali się mieć wystarczającą wiedzę na temat obsługi samolot pasażerski korzystający z Microsoft Flight Simulator . Odrzucając taką krytykę, Microsoft opóźnił wydanie wersji swojego symulatora z 2002 roku, aby usunąć World Trade Center z mapy Nowego Jorku i poprawić starsze wersje symulacji, dostarczając łatkę .
Kiedy te symulatory są „otwarte”, aby umożliwić dodawanie własnych dzieł, wielu użytkowników staje się „twórcami samolotów”, tworząc przy użyciu oprogramowania do modelowania 3D modele samolotów wojskowych lub samolotów. Inni tworzą osobiste i wirtualne wersje w oparciu o prawdziwe samoloty, a nawet wirtualne dekoracje od fikcyjnych firm, takich jak „Virtual Delta ”, „ Mexicana de Aviacion Virtual”, „Virtual Aeroflot ”, „Viasa Virtual” i nie tylko. znalezione w Internecie.
Oprócz wirtualnego pilotowania wielu użytkowników odkrywa „liniowy ruch lotniczy”, w którym piloci i wirtualni kontrolerzy ruchu lotniczego bawią się razem w czasie rzeczywistym, symulując rzeczywisty ruch. Istnieje kilka sieci, z których najpopularniejsze to IVAO i VATSIM .
Symulatory komputerów osobistychNajnowsze (lub aktywne) symulatory:
Starsze symulatory:
Podczas gdy te symulatory koncentrują się na lataniu z napędem, inne, takie jak Condor Soaring , Silent Wings lub CRRC Sim, mają na celu szybowanie w szybowcach i podkreślanie modeli aerologicznych. Możemy również wspomnieć o symulatorze lotu balonem JFlightSim.
Symulatory na konsole do gierO wiele rzadsze są symulatory lotu dostępne dla różnych konsol do gier . Najbardziej znanym jest Pilotwings dostępny na Super Nintendo i jego sequel Pilotwings 64 na konsolę Nintendo 64 . Ze względu na trudność w przedstawieniu złożonego środowiska i ograniczenia przetwarzania takiego systemu komputerowego, symulatory lotu na konsole były do tej pory uproszczone i zachowywały pod względem wrażeń pilotażowych aspekt „dotyku”. Zręcznościowy ”, ale niemniej jednak dążą do jak najwierniejszego odtworzenia lotu.
Centra symulacjiWe Francji istnieje kilka firm, które obsługują symulatory lotów dla ogółu społeczeństwa. Kokpicie samolotu pasażerskiego jest odtwarzany na skali 1/1 i większość kontroli są funkcjonalne. W 2019 roku istnieje kilka centrów symulacji: AviaSim, lider w segmencie z 13 centrami symulacji i 35 symulatorami w całej Francji, obsługuje symulatory lotu odtwarzające Airbus A320 w całej Francji (a także myśliwce i helikoptery), FlightAdventures z kokpitem Boeing 777 w Strasburgu Skyway Simulation również z kokpitem Boeing 777 w Nantes i Flight Experience z kokpitem Boeing 737 w Paryżu .
Ale także Flight Sensations Montpellier z Boeingiem 737 , a na lotnisku-Pontoise Cormeilles Boeing 737 NG na platformie ruchu.
Symulatory lotów kosmicznychPonieważ przestrzeń kosmiczna jest logicznym rozszerzeniem przestrzeni powietrznej , symulatory lotów kosmicznych mogą być postrzegane jako jej rozszerzenie. Te dwa rodzaje symulatorów czasami nakładają się na siebie, ponieważ niektóre symulatory lotu, takie jak X-Plane, mają rozszerzenia umożliwiające korzystanie ze statków kosmicznych . Jednak symulatory lotów kosmicznych kładą większy nacisk na realizm odwzorowania górnych warstw atmosfery i podróży międzyplanetarnych.
Jako symulator lotów kosmicznych na komputery osobiste możemy przytoczyć:
W przypadku scenariusza bliższego rzeczywistości niektórzy amatorzy nie wahają się zbudować kokpitu podobnego do prawdziwego samolotu. W tym celu na rynku znajdujemy kompletne panele instrumentów funkcjonalnych, które wyglądają jak instrumenty prawdziwe. Autor jednego z tych projektów, mającego na celu przebudowę Boeinga 747, założył stronę internetową wyjaśniającą etapy realizacji. Takie symulatory zazwyczaj wykorzystują jedno z przedstawionych powyżej programów. Te „prywatne” symulatory pozwalają ich twórcom zbliżyć się do pilotażu profesjonalnych symulatorów i przyjrzeć się im bliżej. Na przykład: symulator A320 firmy Renaud Emont czy symulator VFR Bruno Légera. Bardzo edukacyjna strona SimuCockpit.fr, stworzona w 2003 roku przez Claude'a Kieffera, prezentuje zarówno technikę, jak i praktykę konstruowania kokpitu dla Flight Simulator .
Parki tematyczne i rekreacyjne oraz tereny targowe wykorzystują do niektórych atrakcji systemy dynamiczne, błędnie zwane „symulatorami lotu”, ponieważ często są projektowane przy użyciu identycznych technologii: jest to bardziej kwestia dynamicznego kina .