天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室

要想重新建設(shè)一個(gè)天空，我們首先要對(duì)天空展開(kāi)研究。有人會(huì)說(shuō)，天空有什么好研究的，不都一樣嗎？當(dāng)然不一樣。我們頭頂?shù)奶炜眨v究可多了呢！

根據(jù)國(guó)際照明委員會(huì)公布的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，天空根據(jù)其亮度分布的不同，足足有15種類型，這些類型包括了晴天、微云、多云、陰天等等類型。

天空光的亮度分布，本質(zhì)上是與兩種因素有關(guān)：一是天空本身的性質(zhì)，即晴天和陰天本身基礎(chǔ)亮度就是不一樣的；二是太陽(yáng)的位置，即靠近太陽(yáng)的區(qū)域亮、遠(yuǎn)離太陽(yáng)的區(qū)域更暗。

除了亮度分布外，色溫分布也是天空光分布的模擬的重點(diǎn)。一天之中不同時(shí)間的天空色溫是不同的，最直觀的感受就是，在中午人會(huì)覺(jué)得天空發(fā)白，在傍晚覺(jué)得天空泛紅。

在仿真的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員分別對(duì)不同時(shí)間的太陽(yáng)色溫和天空基礎(chǔ)色溫進(jìn)行了仿真，綜合起來(lái)就是天空光色溫分布的仿真結(jié)果。

國(guó)際照明委員會(huì)給出的天空光亮度分布模擬算法是相對(duì)分布，而要對(duì)真實(shí)的光環(huán)境進(jìn)行模擬，還需要測(cè)算天空光亮度分布的絕對(duì)值，需要對(duì)15種天空模式下，太陽(yáng)高度角在不同位置時(shí)的絕對(duì)天頂亮度進(jìn)行模擬。

除了以上三個(gè)核心算法，太陽(yáng)位置的模擬算法可以提高算法綜合的實(shí)用性。通過(guò)太陽(yáng)位置模擬算法，可以實(shí)現(xiàn)給定任意時(shí)間點(diǎn)和地面上的經(jīng)緯度，就可以計(jì)算出當(dāng)時(shí)當(dāng)刻的天空光分布。

有了天空光分布模擬算法，接下來(lái)的關(guān)鍵就是實(shí)現(xiàn)這樣的算法，天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)裝置也就應(yīng)運(yùn)而生了。腳踏實(shí)地，建造蒼穹。這需要專業(yè)技術(shù)判斷力，也需要一些浪漫的想象力。

用什么來(lái)模擬天空呢？設(shè)計(jì)師們選擇研發(fā)了一款高均勻性高亮度大尺寸方形燈板，用近500塊這樣的燈板組成了天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)裝置的天空。這些燈板完全覆蓋駕駛艙視界，身處于駕駛艙中，對(duì)外界的觀察恰如置身天空之中。

有了天空，接著還要為天空配備“日月”。天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)裝置利用金鹵燈作為太陽(yáng)模擬光源，還特意配備了調(diào)光結(jié)構(gòu)。在太陽(yáng)模擬器下，完全能感受到真實(shí)太陽(yáng)的光輝和溫暖。月亮模擬器則是采用了LED光源，配以特制的月相板，能夠模擬出不同的月相變化。

有了太陽(yáng)和月亮，還要讓它們?cè)凇疤炜铡边\(yùn)行起來(lái)，因此設(shè)計(jì)師們?cè)O(shè)計(jì)了日月支撐軌道，能夠帶動(dòng)日月模擬器在場(chǎng)地內(nèi)任意位置連續(xù)移動(dòng)。為了更好模擬天空環(huán)境的“風(fēng)云變幻”，實(shí)驗(yàn)室還配有云霧閃電模擬系統(tǒng)，能夠模擬飛行中穿云和遭遇雷暴等情況。

除了直接對(duì)光環(huán)境進(jìn)行模擬的各個(gè)硬件系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室還為試驗(yàn)樣機(jī)配備了樣機(jī)升降轉(zhuǎn)臺(tái)，可以讓試驗(yàn)樣機(jī)按需要調(diào)節(jié)高度和方向，幫助試飛員更好地定位試驗(yàn)所需要的外部光環(huán)境。

天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)裝置，可以根據(jù)給定經(jīng)緯度及時(shí)間自動(dòng)生成天空光分布，進(jìn)行基于飛行航線的動(dòng)態(tài)場(chǎng)景模擬，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)光環(huán)境數(shù)據(jù)及測(cè)試數(shù)據(jù)的對(duì)照，進(jìn)行基于光環(huán)境變化的物理、生理、心理綜合人機(jī)工效分析。

有了天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)裝置，設(shè)計(jì)師們就能在試驗(yàn)環(huán)境中完成駕駛艙照明性能評(píng)估、駕駛艙眩光評(píng)估、客艙情景照明性能評(píng)估、顯示器等設(shè)備自動(dòng)調(diào)光驗(yàn)證等試驗(yàn)，通過(guò)實(shí)現(xiàn)基于時(shí)間、空間變化的天空光環(huán)境，減少飛行試驗(yàn)及對(duì)特定天氣環(huán)境的依賴，實(shí)現(xiàn)從飛行試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)到試驗(yàn)室試驗(yàn)的轉(zhuǎn)變。

此外，天空光環(huán)境模擬系統(tǒng)還能有效支撐民用飛機(jī)照明系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備、駕駛艙各儀器儀表、內(nèi)飾內(nèi)設(shè)產(chǎn)品等基礎(chǔ)技術(shù)、設(shè)備研制研究，可輻射航空航天各類產(chǎn)品、道路交通、軌道交通、船舶艦艇、建筑等與天空光環(huán)境相關(guān)的領(lǐng)域。