Un simulator de zbor este o aplicație în domeniul aeronauticii, în special pilotarea aeronavelor, tehnici de simulare a fenomenelor fizice .
Simulatoarele de zbor din secolul XXI sunt digitale : datele din interfața pilot-aeronavă (comenzile de zbor) sunt transmise către un computer care calculează ieșirile (informații de la instrumentele de zbor, mediul vizual). Simulatoarele de zbor au fost analogice până la sfârșitul anilor 1970 - 1980 .
Un simulator de zbor poate fi folosit pentru:
Simulatoarele de zbor au devenit, de asemenea , jocuri video populare, în special jocurile de simulare a luptei aeriene .
Un simulator de zbor este alcătuit din trei părți principale: dispozitivele de introducere a datelor, modelul de zbor și dispozitivele de restituire a mediului. Modelul de zbor reprezintă ecuațiile aerodinamice și parametrii aeronavei: simulatoarele profesionale folosesc date reale care sunt adesea protejate de apărare sau secrete comerciale și indisponibile pentru jocurile video. Introducerea datelor se efectuează din comenzi reale într-un simulator profesional; comenzile sunt înlocuite cu un joystick și tastatură în jocuri. În cele din urmă, simulatoarele profesionale restaurează mediul înconjurător datorită unui tablou de bord real și a mai multor ecrane, în timp ce jocurile folosesc de obicei doar un singur ecran.
Ținând seama de dificultatea pilotării, s-a recurs destul de repede la „antrenori”, care erau simulatoare foarte simplificate, unde pilotul ucenic a repetat manevrele de bază pe controale fictive. De la începuturile aviației, s-au încercat reproducerea efectelor aerodinamice ale comenzilor asupra unei aeronave simplificate fixate la sol și plasate în patul vântului. Unul dintre primii antrenori cunoscuți a fost „tonneau Antoinette” construit în Franța în mai multe exemplare de către compania lui Léon Levavasseur în 1910 . Dispunea de o cabină de pilotaj montată pe o articulație cu bilă și acționată manual în găleată , rulare și pas .
Primul simulator de zbor real a fost probabil sistemul dezvoltat de Edwin Link (producător de organe din Statele Unite) în 1929 și cunoscut sub numele de Link Trainer . Link (născut pe26 iulie 1904 și a murit 7 septembrie 1981) a fost un pionier în aviație, arheologie subacvatică și submersibile. Este cunoscut mai ales pentru că a inventat simulatorul de zbor, comercializat în 1929, numit „Cutia albastră”. În total, el a obținut peste 27 de brevete, în special în domeniul aeronauticii. Link Trainer a avut o cabină plasat pe o mișcare de electro-pneumatice ale căror poziții au răspuns la comenzile pilotului. Un cărucior echipat cu un stylus reproduce pe un plotter traseul virtual al avionului și instructorul putea da ordine elevului folosind un microfon. Acest simulator, utilizat pe scară largă în timpul al doilea război mondial , în principal pentru zbor instrumental, a suferit diverse evoluții până în anii 1960 .
Implementarea modelelor de zbor pe computere, mai întâi analogice în anii 1950 și apoi digitale, a oferit simulatorilor posibilitatea de a reprezenta mai fidel comportamentul unei aeronave în zbor.
Marele proiect Whirlwind al Institutului de Tehnologie din Massachusetts a avut în 1946 proiectarea și dezvoltarea unui computer digital în timp real necesar unui simulator de zbor militar.
În plus față de puterea de calcul adesea insuficientă, reproducerea vizuală a primelor simulatoare, limitată la fazele de decolare și aterizare, a fost asigurată doar de mișcarea unei camere video care zboară mecanic peste un model real de teren pe scară largă. Abia mai târziu, la mijlocul anilor ’70 , au început să apară imagini încă foarte schematice generate de computer (pe așa-numitele monitoare „jumper scanning”), dar care au permis redarea punctuală în timp a luminilor pistei, în timpul nopții. . La începutul anilor 1980 , reprezentarea tridimensională a suprafețelor cu umbrire Gouraud avea un aspect mai realist, dar abia în anii 1990 a fost văzută imagini sintetice 3D texturate în simulatoare.
De-a lungul anilor, simulatoarele de zbor au evoluat semnificativ datorită electronicii, vizualizării 3D etc.
Un simulator de zbor are trei elemente esențiale: un computer digital și un „ansamblu hardware” care permite pilotului să interacționeze cu aeronava simulată:
Simulatorul de zbor este un sistem care recreează cât mai fidel funcționarea unei aeronave, precum și dificultățile și senzațiile trăite în timpul unui zbor. Pentru a face un simulator, toate comportamentele fizice și tehnice ale unui avion sunt integrate în raport cu mediul său.
Comenzile puse la dispoziția pilotului sunt cât mai identice cu cele ale aeronavei reale. Unele simulatoare sunt chiar construite folosind elemente reale, sau chiar o cabină decupată dintr-un prototip sau o machetă.
Instructorii au controale suplimentare pentru a varia parametrii zborului.
Aeronava este reprezentată de un model digital, ecuațiile aerodinamice. Dintr-o stare dată, calculatorul calculează:
Aceste variabile sunt calculate cu o perioadă de obicei de ordinul unei zecimi de secundă pentru avioanele cu evoluții normale. Poate fi necesar să se scurteze această perioadă pentru aeronavele precum luptătorii sau interceptorii care efectuează manevre brutale. Calculatorul trebuie să poată efectua toate aceste calcule într-un timp mai scurt decât cel din perioada de referință: funcționează în „ timp real ”.
Calculatoare capabile să îndeplinească funcțiile de mai sus există din anii 1970 .
Aceasta este cea mai dificilă parte de realizat și cea mai solicitantă în ceea ce privește capacitatea de memorie și puterea de calcul. Este vorba de reconstituirea cât mai fidelă a tuturor sau a părților din ceea ce simte pilotul:
Calculatoarele capabile să îndeplinească aceste funcții trebuie să aibă:
Ele sunt utilizate fie pentru studii, fie pentru instruire, iar constituirea lor depinde adesea de utilizarea lor.
Simulatoare de studiuInstrument de prototipare în diferite etape ale dezvoltării unei noi aeronave.
Pentru aceeași aeronavă, este adesea necesar să se dezvolte simulatoare diferite. De exemplu :
Instrument pentru studii privind comportamentul pilotului, ergonomie sau mai general pentru studiul factorilor umani .
Antrenament / simulatoare de antrenamentContrar a ceea ce s-ar putea crede, simulatorul nu este folosit pentru a învăța să piloteze, ci pentru formare foarte specifică destinată personalului care este deja piloți:
Anchetatorii încearcă să reconstruiască lanțul de evenimente care au dus la un accident folosind înregistrări cutie neagră. Simulatorul permite o abordare calitativă a situației cu care echipajul s-a confruntat și să tragă lecții pentru posibila îmbunătățire a interfețelor sau procedurilor.
Simulatoarele de zbor au fost printre primele tipuri de software de simulare dezvoltate pentru computerele personale. Simulatorul subLOGIC de Bruce Artwick era cunoscut pentru caracteristicile pe care a reușit să le obțină pe mașina de 8 biți.
Un tip popular de simulator de zbor pe computer personal este simulatorul de zbor de luptă (nu trebuie confundat cu simulatoarele de antrenament militar menționate mai sus), inclusiv serii precum Falcon 4.0 (1998), IL-2 Sturmovik (2001), Lock On (2003) sau Digital Combat Simulator (2008).
La începutul anilor 2000 , simulatoarele de zbor pentru consumatori, concepute în primul rând pentru divertisment, au devenit atât de realiste încât, după atacurile din 11 septembrie 2001 , câțiva jurnaliști și experți au speculat că era posibil ca hackerii să pară că au dobândit suficiente cunoștințe în gestionarea un avion care utilizează Microsoft Flight Simulator . În timp ce respingea astfel de critici, Microsoft a întârziat lansarea versiunii din 2002 a simulatorului său pentru a elimina World Trade Center de pe harta New York și pentru a corecta versiunile mai vechi ale simulării, oferind un patch .
Atunci când aceste simulatoare sunt „deschise” pentru a vă permite să adăugați propriile creații, mulți utilizatori devin „creatori de avioane” realizând, folosind software-ul de modelare 3D, modele de avioane sau avioane militare. Alții creează versiuni personale și virtuale bazate pe avioane de zbor reale sau chiar decorațiuni virtuale de la companii fictive precum „Virtual Delta ”, „ Mexicana de Aviacion Virtual”, „Virtual Aeroflot ”, „Viasa Virtual” și multe altele. găsit pe internet.
În plus față de pilotajul virtual, mulți utilizatori descoperă „traficul aerian de linie”, unde piloții și controlorii virtuali de trafic aerian joacă împreună în timp real pentru a simula traficul real. Există mai multe rețele, dintre care cele mai populare sunt IVAO și VATSIM .
Simulatoare de calculatoare personaleSimulatoare recente (sau active):
Simulatoare mai vechi:
În timp ce aceste simulatoare se concentreze pe aeroplane, altele , cum ar fi Condor Soaring , Silent Wings sau CRRC Sim au ca scop alunecare în planoare și sublinia modele aerologice. De asemenea, putem menționa simulatorul de zbor cu balonul cu aer cald JFlightSim.
Simulatoare pentru console de jocuriMult mai rare sunt simulatoarele de zbor disponibile pentru diversele console de jocuri . Cel mai cunoscut este Pilotwings disponibil pentru Super Nintendo și continuarea sa Pilotwings 64 pentru consola Nintendo 64 . Datorită dificultății de reprezentare a unui mediu complex și a limitărilor de procesare ale unui astfel de sistem informatic, simulatoarele de zbor pentru console au avut tendința de a fi până acum simpliste și de a păstra, în ceea ce privește senzațiile de pilotare, o „arcadă” laterală, dar totuși, își propun să recreeze un zbor cât mai fidel posibil.
Centre de simulareÎn Franța , există mai multe companii care operează simulatoare de zbor pentru publicul larg. Carlinga unui avion de linie este reprodusă pe o scară de 1/1 și de cele mai multe controale sunt funcționale. În 2019, există mai multe centre de simulare: AviaSim, lider pe segment cu 13 centre de simulare și 35 de simulatoare în toată Franța, operează simulatoare de zbor care reproduc un Airbus A320 în toată Franța (precum și avioane de luptă și elicoptere), FlightAdventures cu o cabină Boeing 777 în Strasbourg , Skyway Simulation, de asemenea, cu o cabină Boeing 777 în Nantes și Flight Experience folosind o cabină Boeing 737 în Paris .
Dar și Flight Sensations Montpellier cu un Boeing 737 , iar pe aerodromul Pontoise-Cormeilles un Boeing 737 NG pe o platformă de mișcare.
Simulatoare de zbor spațialDeoarece spațiul este o extensie logică a spațiului aerian , simulatoarele de zbor spațial pot fi văzute ca o extensie de acest gen. Aceste două tipuri de simulatoare se suprapun uneori, deoarece unele simulatoare de zbor precum X-Plane au extensii pentru a utiliza nave spațiale . Cu toate acestea, simulatoarele de zbor spațial pun mai mult accent pe realismul redării atmosferei superioare și a călătoriilor interplanetare.
Ca simulator de zbor spațial pentru computerele personale, putem cita:
Pentru un scenariu mai apropiat de realitate, unii amatori nu ezită să-și construiască o cabină asemănătoare cu cea a unui avion real. Pentru aceasta găsim pe piață panouri complete de instrumente funcționale având aspectul unor instrumente reale. Autorul unuia dintre aceste proiecte, care vizează reconstrucția unui Boeing 747, a creat un site web pentru a explica etapele realizării. Astfel de simulatoare utilizează în general unul dintre software-urile prezentate mai sus. Aceste simulatoare „private” permit dezvoltatorilor să se apropie și să privească mai atent pilotarea simulatoarelor profesionale. De exemplu: simulatorul A320 de Renaud Emont sau simulatorul VFR de Bruno Léger. Un site foarte educativ, SimuCockpit.fr, creat în 2003 de Claude Kieffer, prezintă atât tehnica, cât și practica construirii unei cabine pentru Flight Simulator .
Parcurile tematice și de agrement, precum și terenurile de târg folosesc sisteme dinamice pentru unele dintre atracțiile lor, numite în mod greșit „simulatoare de zbor”, deoarece acestea sunt deseori concepute cu tehnologii identice: este mai mult o problemă a cinematografiei dinamice .