仿真技術是以相似原理、信息技術、系統技術及其應用領域中有關專業技術為基礎，以計算機和各種物理效應設備為工具，利用系統模型對實際的或設想的系統進行試驗研究的一門綜合性技術，它綜合集成了計算機技術、網絡技術、圖形圖像技術、多媒體技術、軟件工程技術、信息處理技術、自動控制技術等多個高新技術領域知識。

航空仿真技術

    仿真技術的研究和應用在航空領域內開展的較早而且發展也較快。早在50年代，在航空自動控制技術方面首先采用仿真技術，面向方程建模和應用模擬計算機的數學仿真獲得了普通的推廣，同時，采用三軸模擬轉臺的自動飛行飛機控制系統的半實物仿真試驗研制和應用中。飛行模擬器分為兩大類：一類是工程飛行模擬器，主要提供工程技術人員在型號研制中開發和使用；另一類是訓練飛行模擬器，主要供定型飛機的飛行人員訓練使用。

訓練模擬飛行器

    科學家、工程師及操作人員可以通過利用各種仿真器在不同虛擬現實環境下對所研究的工程系統、先進結構、設計思想及控制方法進行仿真試驗，從而取代繁重而昂貴的實際試驗并能取得直接試驗不可能取得的數據和結果。因此它對于大型復雜的工程系統工程和管理系統工程的概念驗證、方案論證、預設計檢驗、試驗分析、系統幻真實際探索、甚至開發小靈境技術的應用等具有極為關鍵的關鍵指導作用。實事上，仿真就是用數字模型代替或部分代替實際系統，通過所編寫的系統仿真程序在計算機運行試驗并取得試驗結果以驗證方案并指導設計與生產。因此，仿真技術的實用性在于可置信度，而關鍵取決于仿真建模的準確性。所以每種仿真都包括3個主要過程即建模、驗模分析。而整個仿真技術又分為3種類型：

    仿真技術類型

    通過建立的數字模型及所編寫的執行程序在計算機上進行反復運行試驗，而無需為模擬產生真實環境配備的各種物理效應設備亦即只用計算機來實現和評價真實條件下所探討的事物特性。數字仿真可在實時、準實時或超實時條件下運行，尤其適于系統的研究開發、方案論證和設計階段。

數字化仿真技術

    它通過將研究系統的部分實物（如各種傳感器、機載計算機、操縱及其伺服機構等）接人到仿真回路進行試驗，因此除計算機外還要求配備相應形成傳感器測量環境的各種設備，而飛行器動力學等被控對象的動態特性仍需通過建立的數字模型在計算機上運行，在整個樣機尚未全制出就可利用仿真回路對所研制的部分實物進行評定，根據仿真試驗結果進行修改、優化或定型這種仿真試驗要求必需實時運行。

半實物仿真

    即人/機系統的仿真，它將操作員作為一個環節包含于仿真回路中并進行操作，為了產生真實感覺，這種仿真試驗要求配置能形成人感覺環境的各種物理效應設備。通過這種試驗能對飛行器性能、回路操作人員的技能和素質以及整個人/機界面作出評價。它也要求實時運行。

虛擬現實

    21世紀的仿真技術已廣泛用于國防領域的武器研究、作戰指揮、軍事訓練以及民用領域的能源、工業生產與制造、農業、醫學、氣象預測等各個方面，航空仿真應用就是其中發展快、應用廣的典型。

    隨著航空事業的發展，現代飛行器上正采用越來越多的高新技術，從而使其性能不斷地提高，結構與系統更加復雜化，這就為研制工作帶來更大難度，航空仿真技術正在充分利用現代計算機技術，伴隨著計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助試驗等技術而同時發展起來并成為改進飛行器設計、優化結構中的最得力最經濟最有效的一種試驗手段和工具，航空仿真技術不僅能用于新型號飛行器的方案論證、任務規劃、工程設計、生產制造、學科研究、戰術研究而且還可用于故障診斷、飛行訓練、維護與管理等。

    虛擬樣機是一種基于仿真的設計，包括集合外形、傳動和聯結關系、物理特性和動力學特性的建模與仿真，即通過計算機“制造”出來的一架樣機，即通過計算機“制造”出全機數百萬個零件并將其裝配、組合、調試。在整個過程中，人們可以評估其設計特性，并進行修改使之協調、完善和優化。波音777飛機采用虛擬技術獲得了無圖紙設計和生產的成功使的由300萬個零件組成的這架飛機設計沒有一張圖紙，沒有一架物理樣機，這是一場革命。采用虛擬技術建立的虛擬樣機，不僅易于改變和優化設計方案，使產品設計滿足高質量、低成本、短周期的要求，而且提高了產品的更新換代速度和市場的競爭力。

虛擬樣機

    虛擬制造是實際制造過程在計算機上的實質體現，既采用計算機仿真與虛擬技術，通過仿真模型在計算機上仿真生產的全過程，實現產品的工藝規范，加工制造、裝配和調試并且預估產品的功能、性能和可加工性等方面存在的問題。虛擬制造由虛擬的物理系統（即虛擬的機床、工夾具、加工體、機器人等）、虛擬的信息系統（即虛擬的計算、調度、管理、數據、報表）和虛擬的控制系統（即虛擬的各種控制器、控制計算機）所組成，虛擬制造從本質上講就是利用計算機生產出虛擬產品。

虛擬制造

    在未來的戰爭中，空戰將是最具有實質性的，海灣戰爭、科索沃戰爭就說明了這一點。殲擊機的空戰過程可劃分為超視距、視距內和近距作戰，作戰距離越近，其機動性越大。現代空戰作戰過程是由機動飛行的載機實施對機動飛行的目標的搜索、探測和跟蹤，瞄準后發射機動飛行的導彈去攻擊目標，即所謂“三機動”---機動飛行的載機發射機動飛行的導彈去攻擊機動飛行的目標。利用建模與仿真將此“三機動”的過程進行逼真地描述和演示即為虛擬空戰。

虛擬空戰

    隨著商用化的離散制造仿真軟件的出現，歐美等發達國家將生產線仿真軟件廣泛用于航空航天等行業，在航空領域，以波音、空客為代表的航空公司對生產線仿真技術的研究及應用已發展成熟。20世紀波音公司就對生產線建模仿真進行了大量的研究，并得到成功應用。1994年，Harold對飛機裝配過程建立了模型，仿真優化了人員配置等問題，隨后在2000年，波音公司Heike等對飛機混合裝配過程進行了建模仿真，分析了裝配工作站循環時間與現場資源、成本的關系、空客公司為了評估車間的產能，對A340-600、A340及A330飛機機翼裝配線的工藝流程進行了仿真優化。2007年，空客公司在A380的研制過程中，對其飛機機翼翼盒結構第一階段裝配進行了工藝流程仿真分析，并找出了物流系統及裝配工藝流程的瓶頸問題。此外，羅·羅公司在航空發動機裝配線方面，利用生產線仿真技術進行仿真優化。

生產線仿真技術

    通常各大飛機公司和各兵種都是采用兩結合的方法：即從各仿真器或計算機公司購買現成的仿真器硬件和計算機硬件設備，而由自己研制專用的仿真器控制系統軟件，采用這種方法研制成的仿真器都比較實用的。典型而比較先進的仿真器有全任務飛行仿真器、野戰訓練仿真器、直升機仿真器，多機空戰仿真器等。為了產生逼真的飛行環境仿真效果，各仿真器公司都在投入大量人力、物力研究和改進座艙及其視景系統。目前比較常用的有注視區視景系統、激光投影視景系統、頭盔視景系統等。代表當今最先進的座艙視景系統是美國空軍的超級座艙計劃。該計劃共分為3個階段：第一階段從1990年初開始研究1號超級座艙，主要是頭盔瞄準火力控制及全向、夜視頭盔投影式平視儀；第二階段從1993年初試驗2號超級座艙，主要增加了三維全景顯示，并綜合了頭、眼和話音控制；第3階段，從1996年開始試驗3號超級座艙，主要是進一步增加觸敏控制及反饋、增加人工智能專家系統，實現電子助手以及監視駕駛員安全并提高效率的系統。3個階段完成之后就可以實現以駕駛員為中心充分利用其視覺、聽覺和觸覺。

仿真座艙

    除美國外，其他國家在仿真與建模技術在航空仿真技術上也都取得了一些具有國際先進水平的成果。比如英國在計算流體力學與復雜通信網絡建模方面、改進模型可靠性數據等方面居于國際領先地位，還有一些仿真器公司如雷迪飛森公司等也都生產出一批較先進的仿真器設備；加拿大在動態訓練方面居世界領先地位。如其LXH直升機作戰任務仿真器具有很高技術水平。它的CAE工業有限公司新近獲得美國辛格公司的5個仿真分公司中的4個；法國及湯姆遜-CSF公司在航空仿真器制造方面也具有很強能力，如研制出幻影2000全任務飛行仿真器等；德國在利用仿真技術研究自動化空對空作戰所使用的綜合火力自動導向裝置，用來支持歐洲戰斗機計劃等；俄國廣泛使用仿真與建模技術進行軍事演習和武器研究，在軍事演習與知識庫建立方面也居世界先進水平。

虛擬仿真技術

飛機仿真器

人在回路仿真系統

    2、建立一個完美的仿真系統是一項復雜的系統工程，特別是對于“人或實物在回路中”的仿真系統，最困難的問題是建立實物和環境的仿真設施，例如：為了紅外制導和光電制導的導彈進行半實物仿真，必須建立紅光仿真系統和光電仿真系統；為研究飛機性能或訓練駕駛員而建立的飛行仿真器則必須有視景和駕駛員操作環境的模擬設備等。這些設備本身很復雜，且專用性強，需花大力氣才能完成。

飛行仿真器

    從進入計算機數字化仿真階段以來，仿真技術在解決科學研究、系統設計、生產控制和訓練等方面都發揮了重要的作用，在新世紀，全數字的仿真技術必將得到更長足的進步。