Un simulatore di volo è un'applicazione nel campo dell'aeronautica, in particolare il pilotaggio di aerei, tecniche per la simulazione di fenomeni fisici .
Simulatori di volo del XXI ° secolo sono digitale : i dati dall'interfaccia pilota aeromobili (controlli di volo) vengono trasmessi ad un elaboratore che calcola le uscite (informazioni da strumenti di volo, ambiente visivo). I simulatori di volo erano analogici fino alla fine degli anni '70 - '80 .
Un simulatore di volo può essere utilizzato per:
I simulatori di volo sono diventati anche videogiochi popolari, in particolare i giochi di simulazione di combattimento aereo .
Un simulatore di volo è composto da tre parti principali: i dispositivi di immissione dei dati, il modello di volo e i dispositivi di restituzione ambientale. Il modello di volo rappresenta le equazioni aerodinamiche ei parametri del velivolo: i simulatori professionali utilizzano dati reali, spesso protetti da segreti di difesa o commerciali e non disponibili per i videogiochi. L'inserimento dei dati viene effettuato da comandi reali in un simulatore professionale; i controlli sono sostituiti da un joystick e da una tastiera nei giochi. Infine, i simulatori professionali ripristinano l'ambiente grazie a una vera dashboard e più schermi, mentre i giochi di solito utilizzano un solo schermo.
Tenuto conto della difficoltà di pilotaggio, si è fatto ricorso piuttosto rapidamente a “trainer” che erano simulatori molto semplificati in cui l'apprendista pilota ripeteva le manovre di base su controlli fittizi. Dagli inizi dell'aviazione si è cercato di riprodurre gli effetti aerodinamici dei comandi su un velivolo semplificato fissato a terra e posto nel letto del vento. Una delle prime scarpe da ginnastica conosciute è stata la “tonneau Antoinette” costruita in Francia in più esemplari dalla compagnia di Léon Levavasseur nel 1910 . Presentava un pozzetto montato su un giunto sferico e azionato manualmente in imbardata , rollio e beccheggio .
Il primo vero simulatore di volo fu probabilmente il sistema sviluppato da Edwin Link (produttore di organi negli Stati Uniti) nel 1929 e noto come Link Trainer . Link (nato il26 luglio 1904 e morto il 7 settembre 1981) è stato un pioniere nell'aviazione, nell'archeologia subacquea e nei sommergibili. È noto soprattutto per aver inventato il simulatore di volo, commercializzato nel 1929, chiamato “Blue Box”. In totale, ha ottenuto più di 27 brevetti, principalmente nel settore aeronautico. Il Link Trainer aveva una cabina posta su un movimento elettropneumatico le cui posizioni rispondevano ai comandi del pilota. Un carrello dotato di stilo riproduceva su un plotter il percorso virtuale dell'aereo e l'istruttore poteva dare ordini allo studente utilizzando un microfono. Questo simulatore, ampiamente utilizzato durante la seconda guerra mondiale principalmente per il volo strumentale, ha subito vari sviluppi fino agli anni '60 .
L'implementazione di modelli di volo su computer, prima analogico negli anni '50 e poi digitale, ha dato ai simulatori la possibilità di rappresentare più fedelmente il comportamento di un velivolo in volo.
Il grande progetto Whirlwind del Massachusetts Institute of Technology nel 1946 consisteva nel progettare e sviluppare un computer digitale in tempo reale necessario per un simulatore di volo militare.
Oltre alla potenza di calcolo spesso insufficiente, la riproduzione visiva dei primi simulatori, limitatamente alle fasi di decollo e atterraggio, era fornita solo dal movimento di una videocamera che sorvolava meccanicamente un modello reale di terreno di grandi dimensioni. Fu solo più tardi, a metà degli anni '70 , che iniziarono ad apparire immagini generate al computer ancora molto schematiche (sui cosiddetti monitor "jumper scanning") ma che consentivano un rendering point-in-time molto preciso delle luci della pista, di notte . All'inizio degli anni '80 , la rappresentazione tridimensionale di superfici con ombreggiatura Gouraud aveva un aspetto più realistico, ma non è stato fino agli anni '90 per vedere immagini sintetiche 3D strutturate nei simulatori.
Nel corso degli anni i simulatori di volo si sono notevolmente evoluti grazie all'elettronica, alla visualizzazione 3d, ecc.
Un simulatore di volo ha tre elementi essenziali: un computer digitale e un "assemblaggio hardware" che consente al pilota di interagire con il velivolo simulato:
Il simulatore di volo è un sistema che ricrea il più fedelmente possibile il funzionamento di un aereo così come le difficoltà e le sensazioni provate durante il volo. Per creare un simulatore, tutti i comportamenti fisici e tecnici di un aereo sono integrati in relazione al suo ambiente.
I comandi messi a disposizione del pilota sono il più possibile identici a quelli dell'aereo reale. Alcuni simulatori sono persino costruiti utilizzando elementi reali, o anche una cabina ritagliata da un prototipo o un mock-up.
Gli istruttori hanno controlli aggiuntivi per variare i parametri del volo.
Il velivolo è rappresentato da un modello digitale, le equazioni aerodinamiche. Da un determinato stato, il computer calcola:
Queste variabili sono calcolate con un periodo tipicamente dell'ordine di un decimo di secondo per aeroplani con evoluzioni normali. Potrebbe essere necessario accorciare questo periodo per aerei come caccia o intercettori che eseguono manovre brutali. Il computer deve essere in grado di effettuare tutti questi calcoli in un tempo inferiore a quello del periodo di riferimento: funziona in " tempo reale ".
Le calcolatrici in grado di eseguire le funzioni di cui sopra esistono dagli anni '70 .
Questa è la parte più difficile da ottenere e la più impegnativa in termini di capacità di memoria e potenza di calcolo. Si tratta di ricostituire il più fedelmente possibile tutto o parte di ciò che sente il pilota:
I computer in grado di svolgere queste funzioni devono disporre di:
Sono utilizzati sia per gli studi che per la formazione e la loro costituzione spesso dipende dal loro utilizzo.
Simulatori di studioStrumento di prototipazione in diverse fasi dello sviluppo di un nuovo velivolo.
Per lo stesso velivolo è spesso necessario sviluppare diversi simulatori. Per esempio :
Strumento per studi sul comportamento del pilota, l'ergonomia o più in generale per lo studio dei fattori umani .
Simulatori di addestramento / addestramentoContrariamente a quanto si potrebbe pensare, il simulatore non viene utilizzato per imparare a pilotare ma per addestramenti molto specifici destinati a personale già pilota:
Gli investigatori stanno cercando di ricostruire la catena di eventi che hanno portato a un incidente utilizzando le registrazioni della scatola nera. Il simulatore consente un approccio qualitativo alla situazione con cui l'equipaggio si è confrontato e di trarre insegnamenti per il possibile miglioramento di interfacce o procedure.
I simulatori di volo sono stati tra i primi tipi di software di simulazione sviluppati per personal computer. Il simulatore subLOGIC di Bruce Artwick era noto per le funzionalità che riusciva a ottenere sulla macchina a 8 bit.
Un tipo popolare di simulatore di volo per personal computer è il simulatore di volo da combattimento (da non confondere con i simulatori di addestramento militare menzionati sopra), comprese serie come Falcon 4.0 (1998), IL-2 Sturmovik (2001), Lock On (2003) o Digital Combat Simulator (2008).
All'inizio degli anni 2000 , i simulatori di volo dei consumatori, progettati principalmente per l'intrattenimento, sono diventati così realistici che dopo gli attacchi dell'11 settembre 2001 , alcuni giornalisti ed esperti hanno ipotizzato che fosse possibile che gli hacker sembrassero aver acquisito una conoscenza sufficiente nella gestione di un aereo di linea che utilizza Microsoft Flight Simulator . Pur confutando tali critiche, Microsoft ha ritardato il rilascio della versione 2002 del suo simulatore per rimuovere il World Trade Center dalla mappa di New York e per correggere le versioni precedenti della simulazione fornendo una patch .
Quando questi simulatori sono "aperti" per consentire di aggiungere le proprie creazioni, molti utenti diventano "creatori di aeroplani" realizzando, utilizzando software di modellazione 3D, modelli di aerei militari o aeroplani. Line. Altri creano versioni personali e virtuali basate su aerei di linea reali, o persino decorazioni virtuali di compagnie fittizie come "Virtual Delta ", " Mexicana de Aviacion Virtual", "Virtual Aeroflot ", "Viasa Virtual" e altro ancora, che possono essere trovato su Internet.
Oltre al pilotaggio virtuale, molti utenti stanno scoprendo il "traffico aereo di linea", dove piloti e controllori del traffico aereo virtuale giocano insieme in tempo reale per simulare il traffico reale. Esistono diverse reti, le più popolari delle quali sono IVAO e VATSIM .
Simulatori di personal computerSimulatori recenti (o attivi):
Vecchi simulatori:
Mentre questi simulatori si concentrano sul volo a motore, altri come Condor Soaring , Silent Wings o CRRC Sim mirano a planare in alianti e enfatizzano i modelli aerologici. Possiamo anche menzionare il simulatore di volo in mongolfiera JFlightSim.
Simulatori per console di giocoMolto più rari sono i simulatori di volo disponibili per le varie console di gioco . Il più noto è Pilotwings disponibile per Super Nintendo e il suo sequel Pilotwings 64 per la console Nintendo 64 . A causa della difficoltà di rappresentare un ambiente complesso e dei limiti di elaborazione di un tale sistema informatico, i simulatori di volo per console hanno finora avuto la tendenza ad essere semplicistici ea mantenere, in termini di sensazioni di pilotaggio, un aspetto “tattile”. Arcade ”, ma tuttavia, mirano a ricreare un volo il più fedelmente possibile.
Centri di simulazioneIn Francia , ci sono diverse compagnie che gestiscono simulatori di volo per il grande pubblico. La cabina di pilotaggio di un aereo di linea è riprodotta in scala 1/1 e la maggior parte dei comandi sono funzionali. Nel 2019 sono presenti diversi centri di simulazione: AviaSim, leader nel segmento con 13 centri di simulazione e 35 simulatori in tutta la Francia, gestisce simulatori di volo che riproducono un Airbus A320 in tutta la Francia (oltre a caccia ed elicotteri), FlightAdventures con cabina di pilotaggio Boeing 777 a Strasburgo , Skyway Simulation anche con cabina di pilotaggio Boeing 777 a Nantes e Flight Experience con cabina di pilotaggio Boeing 737 a Parigi .
Ma anche Flight Sensations Montpellier con un Boeing 737 , e sull'aerodromo di Pontoise-Cormeilles un Boeing 737 NG su una piattaforma di movimento.
Simulatori di volo spazialePoiché lo spazio è un'estensione logica dello spazio aereo , i simulatori di volo spaziale possono essere visti come un'estensione del suo genere. Questi due tipi di simulatori a volte si sovrappongono, poiché alcuni simulatori di volo come X-Plane hanno estensioni per utilizzare le astronavi . Tuttavia, i simulatori di volo spaziale pongono maggiormente l'accento sul realismo del rendering dell'atmosfera superiore e dei viaggi interplanetari.
Come simulatore di volo spaziale per personal computer, possiamo citare:
Per uno scenario più vicino alla realtà, alcuni dilettanti non esitano a costruirsi un cockpit simile a quello di un vero aereo. Per questo troviamo in commercio pannelli completi di strumenti funzionali che hanno le sembianze di veri e propri strumenti. L'autore di uno di questi progetti, finalizzato alla ricostruzione di un Boeing 747, ha predisposto un sito web per spiegare le fasi della realizzazione. Tali simulatori utilizzano generalmente uno dei software presentati sopra. Questi simulatori "privati" consentono al loro sviluppatore di avvicinarsi e dare un'occhiata più da vicino al pilotaggio di simulatori professionali. Ad esempio: il simulatore A320 di Renaud Emont o il simulatore VFR di Bruno Léger. Un sito molto educativo, SimuCockpit.fr, creato nel 2003 da Claude Kieffer, presenta sia la tecnica che la pratica di costruire una cabina di pilotaggio per Flight Simulator .
I parchi tematici, i parchi divertimento e le fiere utilizzano per alcune delle loro attrazioni sistemi dinamici, a torto chiamati “simulatori di volo” perché spesso progettati con tecnologie identiche: si tratta più che altro di cinema dinamico .