航天環境試驗室

航天環境試驗室主要是一個模擬航天環境的大型模擬器，用於航天員在其中適應航天失重狀態，熟悉航天儀器操作等；還用於科研人員在其中實驗新型設備，觀察輻射影響等科研活動。

基本介紹

• 中文名：航天環境試驗室
• 外文名：space environment laboratory

航天環境

太空飛行器本體環境

是指太空飛行器本體某些系統處於工作時或在外層空間各因素作用下產生的環境，

主要包括：推力器環境、電磁環境、振動衝擊環境、 材料逸出物引起的分子污染等。

太空飛行器近地空間環境

是指宇宙空間存在的且 在近地空間範圍內產生時空分布特性的物質、輻射 和力場等環境，就其形成而言，主要是由太陽、地 球、其他宇宙天體等在近地空間區域內綜合作用的結果，很難截然劃分。

輻射環境

太陽電磁輻射

太陽電磁波長覆蓋10_14~10-4 111，當太陽電磁波輻照在太空飛行器表面時，根據其頻率的不同可對太空飛行器產生3個方面的影響:一部分被太空飛行器材料吸收，另一部分被反射，極小部分高能射線可透射穿過太空飛行器材料。向陽部位溫度會很高，吸收熱量的 多少取決於結構外形和塗層材料;而背陽部分的溫 度會很低。若太空飛行器的熱設計不當，會造成太空飛行器 溫度不均勻，影響正常運行。另外值得一提的是， 太陽輻照作用產生的二次輻照(即地球反射)及一 部分地球紅外輻射都是影響太空飛行器溫度的因素。

高能帶電粒子環境

太陽宇宙線、地球輻射帶和銀河宇宙線均屬於高能帶電粒子流。 太陽宇宙線是太陽爆發耀斑時發射的高能帶 電粒子流，主要由質子組成，其次為氦核，還包含少量其他重核和電子， 地球輻射帶是指近地空間被地磁場捕獲的能 量大於0.1 MeV的質子和電子構成的高能帶電粒子區域，常稱為地磁捕獲輻射帶，亦稱“范艾倫 帶”。地球輻射帶的帶電粒子空間分布不均勻，根據高度的不同分為兩個輻射帶，距離赤道上空 600~1 000 km的高度屬於內輻射帶，質子能量在 4"---50MeV之間，電子能量在0.5 MeV左右；距離赤道上空20 000 km以上的高度屬於外輻射帶，質 子和電子能量一般低於1 MeV。由於太陽風的影響，迎風一側的輻射帶被壓得相對較扁平，而背風一側的輻射帶被“吹”得細長。 銀河宇宙線是來源於太陽系以外銀河系的通量 很低但能量很高的帶電粒子流，其中各種重離子能量在102-1012 MeV之間，電子能量在0.5~100 GeV 之間。 高能帶電粒子流對太空飛行器的效應主要表現在3 個方面:

(1)對太空飛行器的材料、電子器件、生物載 荷及航天員的輻射總劑量損傷效應;

(2)對大規模 積體電路的微電子器件的單粒子效應，包括單粒子 翻轉、單粒子鎖定、單粒子燒毀、單粒子柵擊穿事 件等;

(3)高能粒子的注入影響其他空間環境，如 使等離子層電子密度增加，對通信、測繪和導航系 統造成嚴重干擾。

攝動環境

攝動環境是影響太空飛行器飛行軌道和姿態的最 主要因素，就近地空間而言主要包括高層大氣、太 陽光壓、第三體攝動和地球非球形攝動。

高層大氣環境

一般資料將真空環境與空間大氣環境分開來研究，近地空間內的大氣環境和真空環境是對立統一的，只是研究的側重點不同。空間大氣的研究是建立在大氣成分、溫度、壓力及密度等參數基礎上的，隨著高度的增加，這幾個參數都發生很大變化。當某一範圍內氣體壓強(或密度) 小於某一特定數值時就產生了所謂的“真空”。太空飛行器運行的軌道越高，其真空度也越高。因此可以 將空間大氣環境理解為真空環境中的殘存氣體。 在沒有源和匯的條件下，大氣中不同氣體的比例取決於分子擴散和湍流運動的共同影響。在距 離地球表面90 km以下的高度，湍流作用大於擴散作用，各種氣體的比例幾乎保持不變，故稱為均勻層或湍流層。在90~105 km高處，上述兩種作用大 約相等，稱為均質層頂或湍流層頂。在105 km以 上的大氣中，擴散運動占據了主導位置，各種氣體組成的比例隨高度增加而呈非均勻變化，稱為非均質層。非均質層下部的主要大氣成分是氮氣、原子 氧、氧氣和氦氣，其上部的主要成分除了這些氣體之外，還增加了原子氫。處於非均質層殘留大氣成分中原子氧的含量占80%左右，其氧化作用會使太空飛行器表層材料蒸發、升華或分解。空間的殘餘大氣無論成分如何，都對太空飛行器產生阻尼效應；而且 殘餘氣體的密度越低，相應真空度越高，會對航天 器本體產生諸如壓力差增大、真空放電、輻射傳熱、 材料出氣和真空泄漏等效應。

太陽光壓

光子具有能量和動量。根據動量定理，太陽射線輻照在太空飛行器表面時，對太空飛行器產生作用力，這就是太陽光壓，它能夠嚴重影響太空飛行器的姿態和自旋速率。太陽光壓對近地太空飛行器產生的光壓加速度為光壓係數，根據材料的性質，一般在0-0.44之間取值

a.太空飛行器結構表面的光學特性;

b.太空飛行器相對於太陽的位置(地球公轉位置);

c.太陽輻照壓力中心相對於太空飛行器質心的位 置和太空飛行器受照面積;

d.太陽光子流強度、頻譜及方向。

第三體引力攝動

所有物體之間都存在萬有引力，故太空飛行器運行 過程中必然也受到第三體引力的影響。近地空間內可對太空飛行器構成影響的第三體只有太陽和月球。太陽參數上文已作介紹，月球質量為7.35x1022 kg， 地月距離平均值為384 400 km。太空飛行器背對太陽時 冷黑環境占主導地位，可忽略月球反照對太空飛行器溫 度的影響，只研究其對太空飛行器的第三體攝動。

非球形攝動

地球形狀並不規則:赤道半徑約6 378.137 km， 極半徑約6 356.752 km;南北半球也不對稱，北極略突出，南極略扁平。這種不規則性導致了地球質量不均勻，進而影響重力加速度。加速度的不規則將對太空飛行器軌道產生攝動作用，其中地球扁率是主要攝動項。

磁場和電漿環境

近地磁場環境

地球附近空間充滿著磁場。按來源的不同，可分為內源場和外源場兩個部分。內源場起源於地球內部，它包括基本磁場和外源場變化時在地殼內的感生磁場。外源場中的重要部分來自太陽風，還包括電離層電流、環電流、場向電流、磁層頂電流及磁層內其他電流的磁場。近地空間磁場環境主要對太空飛行器軌道姿態及太空飛行器上磁性儀器的測試精度 產生影響。

電漿環境

太陽高能電磁輻射、宇宙線使稀薄大氣產生電 離，形成由電子、正離子以及中性粒子組成的混合物， 稱為電漿。600 km以下的大氣層中，主要反應機理是光致電離過程，因此這一區域也稱為電離層; l500km以上高空中的離子比例遠大於中性粒子，這 部分區域稱為磁層。相對於高能帶電粒子，低能帶電粒子構成的廣大區域均屬於等離子層。 太空飛行器在磁層中運行時與電漿相互作用， 其表面會產生充電電位:在磁層寧靜時，向陽面電位可達正幾伏，背陽面則為負幾十伏;在磁層亞暴時，向陽面可達幾百伏至幾千伏的負電位，背陽面 可達幾千伏至幾萬伏的負電位。電漿和表面 充電後的太空飛行器相互作用，會增大太空飛行器飛行阻力，進而影響太空飛行器的飛行姿態。當表面電位差達 到一定數值時會發生放電，它既能造成電介質擊穿、元器件燒毀、光學敏感面被污染等直接有害效應，也能以電磁脈衝的形式對太空飛行器內外的電子元器件造成各種干擾及間接危害。

微流星體和冷黑環境

微流星體環境

微流星體是太陽系中自然存在的天體。幾乎所有的微流星體都源自彗星和小行星。其中，保持母體軌道並形成較高通量的微流星體叫做雨流，沒有 明顯分布特徵的隨機流則稱為偶發粒子。微流星體在太陽系軌道上運動具有較高的速度，一般在 3~90 km/s之間;其數量隨質量的增加而迅速減小， 但質量沒有明顯的分界;一般認為其形狀為球狀，密度為0.5-2.09/cm3。微流星體具有相當大的動能，將對太空飛行器產生動能損傷效應。直徑為0.1 nTlll 以下的微粒會腐蝕太空飛行器表面，而直徑大於1 mm 的微粒會造成嚴重的損傷。微流星體動能與太空飛行器 質量之比大於40J/g時，太空飛行器會發生災難性解體; 小於40 J/g則發生非災難性解體。

宇宙冷黑環境

宇宙空間的能量密度約為10‘5 w/m2，相當於3K黑體的輻射能量密度，這一環境成為冷黑環境。 當太空飛行器進入地球本影區時，本身的熱輻射全部被太空吸收，沒有二次反射。冷黑環境除影響太空飛行器的溫度外，還會影響太空飛行器部分材料的性能，使其老化、脆化，進而使有伸縮活動的部位出現故障。

補充

某個環境可能是其他幾個環境共同作用的結果，比如地球輻射帶是地球磁場和高能粒子共同作用的結果;同樣，某一種環境可對太空飛行器產生多種效應，比如太陽電磁輻射既可以產生熱輻射效應，也能產生光壓攝動效應。

各種環境因素對太空飛行器的作用也有大小主次之分， 這取決於太空飛行器的飛行參數

環境工程在太空飛行器研製中的作用

在太空飛行器的研製過程中，環境試驗貫穿在產品研製的整個過程中，同時又貫穿在產品研製的所以組裝級別。

定義;環境工程是有關儀器或設備的設計、研製和實驗使它們能在預計的運行、運輸或儲存期間所有環境下條件下可靠的工作的一門工程學科。

在產品研製中，環境工程的主要任務

1）確定產品在整個壽命期所將經受的環境（壽命期環境剖面）及其嚴酷度，即環境預試工作，並研究這些環境對產品（包括材料、原器件、足尖、分系統直至整個系統）產生的效應和影響。

2）制定整個產品研製過程中有關環境的工作計畫和環境試驗大綱，規定在研製各階段所要進行的環境測試；提出產品的環境設計要求和實驗要求，包括試驗項目和條件

3）進行產品的環境設計、控制和防護，選擇合用的材料和電子元件，保證產品能經受將遇到的環境並在預定的壽命期間工作。

4）在研製過程各階段對產品進行環境試驗，檢驗產品的設計和製造質量，確保產品能在將經受的環境中能夠正常工作，暴露產品的潛在缺陷，排除早期失敗，使其可能性達到預定要求。

由於太空飛行器所經受的環境十分複雜和多樣化，從航天技術發展的早期，就對環境問題特別重視，特別是，太空飛行器在軌道運行過程中經受的各種類型的空間環境，是其他產品所遇不到的，同時由於太空飛行器的壽命要求不斷延，空間環境的長期和綜合作用的問題更不能忽略，一系列環境問題需要環境工程去解決;

1. 對各種空間環境效益進行研究，
2. 根據上面所說的研究結果，提出太空飛行器的環境設計和環境試驗要求，編輯環境試驗大綱，確定環境試驗項目和環境試驗條件/方法，
3. 進行太空飛行器環境設計和環境防護，
4. 開展環境模擬試驗方法和技術研究，
5. 研製和建立所需要的環境試驗設備

上述可提高和保證太空飛行器的可靠性，縮短研製周期，降低研製成本起著重要的作用。

載人航天飛行訓練環境模擬實驗室

核心提示：一個典型的全任務航天飛行訓練模擬器通常由8大部分組成，分別是實時仿真計算分項系統、模擬座艙分項系統、運動分項系統、儀表仿真分項系統、視景分項系統、音響分項系統、教員控制台分項系統、輔助支持分項系統。 （1）模擬座艙 模擬座艙主要為航天員訓練提供航天環境

一個典型的全任務航天飛行訓練模擬器通常由8大部分組成，分別是實時仿真計算分項系統、

模擬座艙分項系統、

運動分項系統、

儀表仿真分項系統、

視景分項系統、

音響分項系統、

教員控制台分項系統、

輔助支持分項系統。

模擬座艙

模擬座艙主要為航天員訓練提供太空飛行器的界面環境，在半實物仿真中提供身臨其境的實物環境。根據所仿真的太空飛行器以及承擔的訓練任務不同，模擬座艙的結構形式和數量也不相同。例如，針對太空梭的飛行訓練模擬器，其模擬座艙是乘員艙，主要用於操作和任務訓練；而對於全尺寸的太空梭訓練器，其模擬座艙包括了乘員艙、中艙和貨艙等艙段，主要用來讓航天員熟悉太空梭內各系統的位置，以及機上的實驗、生活環境；針對飛船的全任務飛行訓練模擬器，其模擬座艙包括返回艙和軌道艙；針對空間站的訓練模擬器，其模擬座艙可包含多個艙段；對於單項任務訓練模擬器，根據訓練任務的不同，可以是單一座艙，也可以是多個模擬座艙。為了安放模擬座艙並為使用、維護提供方便，模擬座艙一般還設有基座和艙外工作平台。

航天飛行訓練模擬器主要用於航天員的操作和任務訓練，因此一般情況下不模擬壓力、氣體成分、失重和超重等因素，這些物理環境有專門的設施進行仿真模擬。對於操作和任務訓練，模擬座艙主要是提供與實際太空飛行器一致的艙內布局界面和操作界面，結構上沒有必要像實際太空飛行器一樣。通常模擬座艙不是氣密艙，沒有密封要求，也不用熱防護和輻射防護設備，只要求外形、尺寸、內部布局與實際太空飛行器保持一致，材質上通常採用金屬或者木質。

模擬座艙內部通常安裝有儀表系統、艙內操作照料設備、艙內工藝模擬設備、艙內醫監設備、航天員座椅、電氣管路接口、通話裝置、照明裝置等，並為視景顯示裝置、音響模擬設備、座艙空調、航天服氣源、電視監視攝像機等提供安裝的環境和接口。模擬座艙內所有設備的安裝位置、尺寸大小、操作特性與實際太空飛行器一致，訓練模擬器特有的設施,一般在不破壞艙內布局界面的情況下，儘可能隱蔽安裝。艙內所有需要航天員操作的設備，實際上是真實設備的複製品，有些為了訓練需要進行了特殊的改裝和調整。另外，還有一些不需操作的設施，一般用工藝模擬件來代替，這些設備只是在外觀、尺寸和安裝位置上與實際太空飛行器相同，不具備電特性和操作特性。

儀表操縱模擬

儀表是航天員最主要的觀察和操作界面。航天員可以通過艙內儀錶板上的各種顯示器、信號燈和語音通報，獲取太空飛行器飛行狀態及各系統工作狀態的信息，並且可以通過操縱儀錶板上的各種開關、按鍵來控制太空飛行器。通常在飛行訓練模擬器上，艙內儀錶板都採用實物，以保證與真實太空飛行器一致。當然，有些地方根據訓練的要求進行了一定的改造，主要是增加了儀錶板上所有開關、按鍵操作的信息採集設備，以便教員能夠監測到航天員的各種操作，為訓練評價提供依據。

對於載人飛船飛行訓練模擬器，其儀表仿真系統一般包括艙內儀錶板、數據管理仿真系統、接口控制和教員台上的虛擬仿真儀表(也稱為軟儀表)。

艙內儀錶板通常包括多功能顯示器、數碼顯示器、各種信號燈板、指針式儀表部件、控制開關板、語音報警單元等顯示和操作部件，這些部件由單片機、嵌入式計算機等進行驅動、控制及數據處理，可顯示和通報飛行程式、重要事件以及飛船各系統的重要參數和工作狀態，可操作控制開關板對飛船各系統進行控制。在飛行訓練模擬器上，主要通過數據管理仿真系統接收指令和數據。

接口控制和數據管理仿真系統仿真飛船的數管系統，對模擬器實時仿真計算系統給出的仿真數據進行格式轉換，對各種指令和數據進行分類處理和界限判別，然後按照飛船數據匯流排格式重新組織數據報文傳送給艙載儀錶板。接口控制和數據管理仿真系統還要採集航天員儀表操作信息、艙內其他設備操作信息、航天員生理監測數據，與艙載儀錶板下傳的數據一起，轉換為模擬器的網路報文格式，傳送給模擬器其他系統。

虛擬仿真儀表是艙載儀錶板的鏡像，主要是採用計算機圖形技術來生成艙載儀錶板的仿真圖像，通過接收仿真數據和艙載儀錶板下傳的儀表操作信息，完全同步地反映艙載儀錶板的所有狀態，包括所有顯示界面、顯示內容、各種信號燈狀態，控制開關板上所有開關、按鍵、旋鈕的狀態，以及同步播發語音報警單元的事件通報。通過虛擬仿真儀表，教員可以隨時了解和掌握儀表的工作狀態，以及航天員對艙載儀表及控制器的操作。

動感模擬

對於運動基訓練模擬器,比如太空梭的運動基訓練模擬器來說，需要配置運動系統。運動系統是提供動感的仿真設備，可根據太空飛行器產生動感的原理，建立相應的數學模型和軟體，在計算機中實時接收模擬器運動參數，生成特定的激勵信號，驅動能產生動感的設備，從而實現模擬器運動，使航天員獲得逼真的動感。

一般能產生動感的仿真設備有以下幾類。

1）平台式運動系統。該系統可分為3自由度、4自由度、5自由度和6自由度等平台式運動系統。6個自由度是指升降、縱向、側向3個線運動及俯仰、偏航、傾斜3個姿態角運動。平台式運動系統一般允許的角度變化範圍在±30°以內，線位移在1～1.5米以內，因而只能在有限行程內提供太空飛行器瞬時過載動感、重力分量持續感及部分抖動、衝擊信號。

2）抖振座椅。抖振座椅是在模擬器受訓人員座椅上安裝能產生與機體垂直軸平行的抖振信號的抖振器。抖振信號的頻率和幅值可由計算機軟體控制，信號源是模擬太空飛行器失速、剎車、著陸接地時產生的抖振信號，抖振幅值可達到±2.5厘米，頻率可在20赫以內變化。

3）抗荷服。抗荷服是給受訓人員提供一個持續過載感覺的仿真裝置。抗荷服採用能施加壓力的頭盔、背包裝置，可以讓受訓者的觸覺感知與真實情況基本一致。

在飛行訓練模擬器中，最常見的是協同式運動系統。協同式運動系統一般由液壓、機械、控制、計算機及電源等組件組成。機械組件包括底座、平台及傳動裝置等。計算機支持軟體接受來自飛行系統的參數，經過適當的運算和變化，得到有感作動筒的行程參數，經過控制組件，形成各種監視和控制信息，監控機械組件的運動。

反映運動系統性能特點的主要指標是工作範圍、負載、頻率回響、固有頻率、阻尼、平滑度、穩定度、靜態精度、軸間交叉耦合影響、漂移、同步和系統傳遞延遲等。通常最關心的是工作範圍、負載及頻率回響等。

從飛行系統的飛行參數到運動系統中的驅動信號，都需要經過坐標變換等多種複雜運算。由於運動平台作動筒行程極其有限，與飛船在空中的飛行完全不同，所以平台在完成一次突發運動以後，必須緩慢地（航天員感覺不到）返回到中立位置，以準備執行下一次突發運動。洗出濾波就是計算出驅動運動平台的基本參數，包括3個線位移值和3個角位移值。超前補償是根據運動系統的滯後特性，對從洗出濾波中得到的驅動運動平台的基本參數進行修整，得到動感更真實的運動平台參數。運動平台的瞬時姿態取決於6個作動筒中各個作動筒活塞桿伸長度的不同組合。所以，必須把前面計算得到的6個平台驅動參數轉換成為每一個作動活塞桿的伸長度，並進一步轉換成相應的驅動信號，控制液壓系統驅動相應的作動筒運動。

視景模擬

視景仿真是訓練模擬器極為重要的組成部分。視景仿真系統提供載人太空飛行器各種觀察窗、光學瞄準鏡(也稱為潛望鏡)、舷窗等太空飛行器外部動態視覺景觀的模擬，為航天員訓練建立一個逼真的視覺環境。視景仿真系統依據太空飛行器的軌道和姿態，可精確模擬地球地貌、地球暈輪、雲層、星空背景(包括+5等以上的絕大多數恆星和行星)、太陽、月亮、晝夜交替、再入大氣層的“火燒”、著陸區景觀等視景，給航天員提供視覺動感，使航天員能夠通過視景判斷太空飛行器的飛行狀態(正常或非正常)、船下點位置和姿態。

視景仿真大體上有兩類，一類是點光源視景系統、電影放映系統和沙盤模型/閉路電視視景系統，通常早期的模擬器視景仿真系統採用這類方法。隨著計算機技術和計算機圖形學的迅速發展，現代飛行模擬器普遍採用了另一類視景仿真方法，即計算機實時生成圖像的視景仿真。下面以載人人飛船飛行訓練模擬器為例，介紹計算機實時生成圖像的視景仿真技術。

載人飛船可對外觀察的視覺通道主要有兩種：光學瞄準鏡和舷窗。光學瞄準鏡主要用於對地觀察，在執行交會對接任務時，可通過折光板觀察目標太空飛行器。通常光學瞄準鏡由9個視窗組成，包括1箇中心視窗和8個周邊視窗。當飛船在正常軌道飛行時，光學瞄準鏡正對地球，在中心視窗上可觀察到70～90千米範圍的船下點地貌，周邊視窗可觀察到地球邊緣。若軌道高度正常，地球邊緣剛好位於周邊視窗中心刻度線上。通過中心視窗和周邊視窗上的刻度，航天員可判斷出飛船飛行的大概高度、飛行方向、飛船的飛行姿態(俯仰、偏航、滾動角度)等。舷窗也是航天員重要的觀察通道，通過舷窗，航天員可觀察到地球和星空，然後通過地貌和星座判別方位。

載人飛船飛行訓練模擬器的視景仿真系統，主要任務就是仿真光學瞄準鏡和舷窗的動態視景。通常採用計算機實時生成圖像的視景仿真系統，主要由視景仿真計算機、光學瞄準鏡成像顯示裝置、舷窗無限遠成像顯示裝置(分光鏡式光學準直系統)、全球地貌資料庫、星空資料庫、視景仿真軟體、視景仿真開發工具軟體等組成。當模擬器運行時，視景仿真計算機根據教員控制台的指令，以及實時仿真計算系統給出的飛行程式、飛船軌道數據、飛船飛行姿態數據，實時生成相應的光學瞄準鏡和舷窗的視景圖像，由安裝在模擬座艙周圍的光學瞄準鏡成像顯示裝置和舷窗無限遠成像顯示裝置顯示，提供給航天員逼真的視覺運動感覺。載人飛船全任務飛行訓練模擬器的視景仿真系統，可以提供從飛船拋整流罩開始一直到返回著陸為止全部飛行過程的視景仿真圖像。

音響模擬

音響仿真系統提供對載人太空飛行器飛行過程中各種聲音的模擬，為航天員訓練建立一個逼真的聽覺環境。航天員可以通過聽覺環境的模擬，熟悉載人太空飛行器飛行過程中各種事件和各種設備的工作狀態，通過聲音判斷太空飛行器的飛行狀態是否正常。

進行音響仿真，首先要採集仿真對象的各種聲音素材，並對這些素材進行分析、濾波去噪、特徵提取處理等工作，形成音響仿真聲音素材庫。音響仿真的方法通常有模擬式音響仿真、數字式音響仿真和模擬數字混合式音響仿真。

模擬式音響仿真採用電子線路構成模擬音響發生器，每個發生器模擬一種特定頻響的聲音，由混頻疊加電路混合各種音響發生器的輸出信號，經功率放大後，驅動發聲器播放。其特點是實時控制能力強，隨著飛船狀態的變化，播放的聲音參數可以隨時調整。但是模擬式音響系統的聲音逼真程度受音響發生器設計的影響，在仿真聲音種類很多的情況下，很難實現很好的聲音逼真效果。

數字式音響仿真採用數位訊號處理器，或直接採用計算機軟體構成音響發生器，採用數字序列來表示音響信號波形，並用數字方式處理這些信號，即對信號的產生、濾波、變換、調製、延時、增強等加工處理，以得到所希望的音響信號。改變數字濾波器的參數，可得到不同的聲音。數字式音響仿真具有線路簡單、靈活、精確等特點，其仿真逼真度高，容易實現聲音的三維定位效果。在聲音種類很多的情況下，數字式音響仿真的複雜程度不會增加很多，但實時控制能力不如模擬式音響仿真。

數字模擬混合式音響仿真綜合了數字式音響仿真和模擬式音響仿真兩種方法，部分聲音通過模擬方式播放，其他的聲音則通過數字方式播放。模擬式音響仿真方法適合於實時控制，對那些受飛船狀態影響變化非常明顯的重要聲音，可以採用這種方法進行模擬，其他的聲音則可以通過數字式音響仿真方法實現。

音響仿真系統通常由音響仿真計算機、音響發生器、控制器、多路功率放大器、發聲器(通常採用音箱)、音響實時仿真軟體、音響聲音素材庫、音響屬性配置軟體等組成。當模擬器運行時，音響仿真系統根據教員控制台的指令，以及實時仿真計算系統給出的飛行程式和仿真數據，實時產生具有三維定位效果的音響環境，提供給航天員逼真的聽覺感覺。

訓練過程控制、監控與評價

教員控制台是飛行訓練模擬器的指揮和控制中心。訓練教員可通過教員控制台指揮、控制和監視訓練過程，包括控制模擬器的啟動、設定運行參數、設定訓練科目、設定和插入模擬故障、取消故障、運行、凍結/解凍、快飛、跳飛、存點、重演、復位、停止等；監視航天員的訓練過程，記錄航天員的操作，監測航天員的生理信息，監測模擬器各系統的運行狀況；觀察飛行程式、太空飛行器各系統的運行數據、艙載儀錶板的所有顯示，監聽飛行過程的語音通報、航天員通話、艙內音響模擬噪聲等。教員控制台還兼顧模擬地面飛行指揮控制中心的功能，可模擬天地通話、上下行指令和數據傳輸等功能。教員控制台具備訓練過程的實時記錄資料庫，可以記錄訓練中的各種參數和數據，教員可隨時查詢記錄數據。先進的教員控制台還具有採用人工智慧和專家系統技術構成的訓練評價系統，可根據訓練情況，自動給出訓練效果的評價結果。

教員控制台一般由教員計算機及教員軟體、醫監計算機及生理參數監測軟體、飛行過程圖形化顯示計算機及三維圖形化仿真軟體、系統監控計算機(工程師工作站)及系統監控軟體、軟儀表(虛擬儀表)顯示界面、系統控制臺、電視監視顯示器、視景圖像監視器、艙內語音通報和艙內模擬噪聲監聽設備、通話裝置等組成。 教員計算機是教員的主要操作界面，一般採用觸摸式控制顯示系統作為其顯示界面。通過教員計算機，教員可完成對模擬器的主要設定、運行控制、參數監視、資料庫查詢、訓練效果評價等功能。

醫監計算機模擬天地生理信息監測功能，通過網路與艙載生理信號監測裝置連線，可實時採集、顯示航天員的主要生理信息。

飛行過程三維圖形化顯示計算機以三維圖形的形式，根據飛行程式及實時仿真計算系統提供的仿真數據，為教員提供直觀的太空飛行器飛行過程動態演示。

系統監控計算機又稱工程師工作站，主要實現對模擬器各系統設備的狀態監控和線上工作狀態監測。

軟儀表(虛擬儀表)顯示界面是由儀表仿真系統提供的艙載儀錶板的鏡像顯示，教員通過軟儀表顯示界面，可以隨時了解和掌握儀表的工作狀態，以及航天員對艙載儀表的操作。也有採用與艙載儀錶板相同的硬設備監視儀表操作的顯示界面，但這種顯示界面成本太高，開關和按鍵等硬設備的狀態也無法復現。因此，現代先進的模擬器多採用軟儀表顯示界面。

系統控制臺主要是實現對模擬器系統的啟動、艙內噪聲聲級設定和控制、模擬座艙空調系統的控制、應急照明的控制等功能。教員還可以通過電視監視屏、視景圖像監視器、艙內語音通報和艙內模擬噪聲監聽設備、通話裝置等設備，實現對訓練過程的監視、監聽以及天地通話的模擬功能。