题目：飞行模拟器中的风场建模与仿真

风场建模与仿真是飞行模拟器飞行仿真系统的关键支撑技术，是实现虚拟现实仿真中飞行动力学仿真最重要的环节之一。大气风场模型仿真中的实时性和真实性是保障飞行员沉浸感和系统人机交互性最重要的性能指标，但同时这两种特性也彼此制约。本文从实际工程应用出发，以提高飞行模拟器仿真逼真度为目的，着重研究了大气紊流模型和微下击暴流风切变模型的工程化建模方法并对部分模型进行改进，确定大气综合风场模型，并在飞行模拟器上进行飞行动力学仿真试验。本文具体开展了如下工作：

1. 大气紊流风场建模与仿真研究。采用在高频范围内能够较好的模拟大气紊流的Von Karman大气紊流模型，并对其进行简化，使其更好的满足飞行仿真系统真实性和实时性的要求。

2. 微下击暴流风切变风场建模与仿真研究。对传统基于涡环原理的建模方法进行分析研究，建立了三维微下击暴流模型。并针对该模型涡丝处存在风速奇异点的问题，根据涡核边界条件引入了一种新的阻尼因子对涡环法进行改进。采用多涡环对叠加的方法使改进涡环模型产生的风场与复杂的真实微下击暴流风场更为接近。

3. 建立综合风场模型。搭建了由平均风模型、突风模型、大气紊流模型和微下击暴流风切变模型四种基本风场模型构成的大气综合风场模型框架。通过灵活设置风场模型参数，可以模拟各类复杂综合风场，满足飞行模拟器适应不同仿真试验的需求。

最后，在对风场模型研究分析的基础上，利用FlightGear platform为运行支撑平台，以飞行模拟器为试验对象，仿真出飞行器在各类基本风场和综合叠加风场作用下的响应，并验证了微下击暴流风切变符合《飞行模拟设备的鉴定和使用规则》相关要求，为飞行训练、飞行仿真系统、飞行模拟器设计等提供重要依据。