黃 濤，王 偉

(中國(guó)商飛民用飛機(jī)試飛中心，上海 200232)

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大型民機(jī)試飛測(cè)試發(fā)展與挑戰(zhàn)

黃 濤，王 偉

(中國(guó)商飛民用飛機(jī)試飛中心，上海 200232)

飛行試驗(yàn)是對(duì)飛機(jī)的性能進(jìn)行驗(yàn)證和確認(rèn)的關(guān)鍵階段，試飛測(cè)試是保障該階段工作的重要內(nèi)容；國(guó)內(nèi)目前對(duì)于軍機(jī)已擁有了成熟的測(cè)試技術(shù)、測(cè)試方法和可靠的測(cè)試設(shè)備，而對(duì)于民用飛機(jī)特別是大型民機(jī)的試飛測(cè)試目前還處在起步階段；隨著國(guó)家大飛機(jī)研制專項(xiàng)的不斷推近，大型客機(jī)試飛測(cè)試需求逐步明確；從大型民機(jī)試飛測(cè)試需求和測(cè)試工作特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)機(jī)載測(cè)試技術(shù)變革、遙測(cè)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)等鍵技術(shù)在國(guó)外的最新發(fā)展和國(guó)內(nèi)大型飛機(jī)的現(xiàn)狀進(jìn)行對(duì)比分析，可以看出我國(guó)民機(jī)試飛測(cè)試在網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用、遙測(cè)傳輸鏈路帶寬、大數(shù)據(jù)快速處理等方面存在較大的挑戰(zhàn)；在此基礎(chǔ)上對(duì)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)的發(fā)展策略和后續(xù)攻關(guān)的方向進(jìn)行研究，可以為我國(guó)大型飛機(jī)特別是民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)的發(fā)展提供參考。

大型民機(jī)；機(jī)載測(cè)試；試飛遙測(cè)

0 引言

飛行試驗(yàn)是在真實(shí)飛行環(huán)境下進(jìn)行的各種試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)于軍機(jī)已擁有了成熟的測(cè)試技術(shù)、測(cè)試方法和可靠的測(cè)試設(shè)備，并已實(shí)現(xiàn)了與國(guó)際先進(jìn)水平接軌。而對(duì)于民用飛機(jī)特別是大型民機(jī)的試飛測(cè)試方案和設(shè)備，目前還處在起步階段。隨著國(guó)家大飛機(jī)研制專項(xiàng)的不斷推近，大型客機(jī)試飛測(cè)試需求逐步明確，

文章從大型民機(jī)測(cè)試需求出發(fā)，介紹了國(guó)外民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，分析了國(guó)內(nèi)民機(jī)試飛測(cè)試能力現(xiàn)狀和差距，提出了大型民機(jī)試飛測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)和后續(xù)攻關(guān)的方向。

1 大型民機(jī)試飛測(cè)試需求

1.1 民機(jī)飛行試驗(yàn)?zāi)康?/p>

1)通過(guò)研發(fā)試飛，確定飛機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)并解決設(shè)計(jì)、制造方面的問(wèn)題和缺陷，確定飛機(jī)最終構(gòu)型，確認(rèn)飛機(jī)產(chǎn)品達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求;

2)通過(guò)表明符合性試飛，確認(rèn)和表明飛機(jī)及其系統(tǒng)或部件功能正常，工作可靠，且在設(shè)計(jì)的包線范圍內(nèi)具備預(yù)期的安全性和適航性;

3)通過(guò)合格審定試飛，證實(shí)飛機(jī)設(shè)計(jì)滿足型號(hào)合格審定基礎(chǔ)所規(guī)定的適航標(biāo)準(zhǔn)、專用條件和等效要求;

4)通過(guò)運(yùn)行及維護(hù)的評(píng)估試飛，證實(shí)飛機(jī)設(shè)計(jì)和制造符合運(yùn)行適航規(guī)章要求及首批客戶運(yùn)行需求。

1.2 試飛測(cè)試作用

飛行試驗(yàn)不僅是用試飛飛機(jī)在實(shí)際飛行環(huán)境中完成特定的試飛科目，更重要的是通過(guò)這個(gè)過(guò)程，獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)和信息，從而客觀的去描述飛機(jī)及各機(jī)載系統(tǒng)在飛行環(huán)境下的真實(shí)性能，要獲得這些數(shù)據(jù)和信息，必須依賴試飛測(cè)試。試飛測(cè)試作用就體現(xiàn)在以下幾方面。

1)獲取各類原始試飛數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析處理，為設(shè)計(jì)改進(jìn)、表明符合性和合格審定提供真實(shí)試飛數(shù)據(jù)；

2)對(duì)飛機(jī)狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，是保障試飛安全的重要手段；

3)提高試飛質(zhì)量、加快試飛進(jìn)度的有效措施。

1.3 大型民機(jī)試飛測(cè)試特點(diǎn)

大型民機(jī)飛機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜、性能先進(jìn)，嚴(yán)格按照CAAC/FAA/EASA的適航審定要求進(jìn)行試飛，試驗(yàn)科目多，與軍機(jī)和小型民機(jī)的飛機(jī)試驗(yàn)測(cè)試有很大區(qū)別。大型民機(jī)試飛測(cè)試特點(diǎn)包括：

1)測(cè)量參數(shù)種類多，測(cè)量參數(shù)大，單架飛機(jī)的測(cè)量參數(shù)將達(dá)到上萬(wàn)個(gè)；

2)飛機(jī)上測(cè)量設(shè)備的布置、安裝、接線的空間分布廣，布置環(huán)境復(fù)雜；

3)每架次飛行時(shí)間長(zhǎng)，測(cè)試數(shù)據(jù)量大，數(shù)據(jù)處理工作量大，試飛工程師需要在飛機(jī)上進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、實(shí)時(shí)進(jìn)行飛機(jī)參數(shù)分析和性能評(píng)估；

4)試飛周期短，成本控制嚴(yán)格，系統(tǒng)可靠性要求高；

5)多架機(jī)異地同時(shí)試飛。

2 國(guó)外大型民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)發(fā)展

2.1 機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)變革

2.1.1 基于以太網(wǎng)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)

現(xiàn)代民機(jī)試飛測(cè)試參數(shù)量越來(lái)越多，傳統(tǒng)的IRIG106第四章PCM方式已經(jīng)無(wú)法很好滿足現(xiàn)代民機(jī)試飛測(cè)試的要求。歐洲和美國(guó)在A380和B787飛機(jī)的試飛過(guò)程中相繼采用了基于以太網(wǎng)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，引發(fā)了機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)的變革。

1)系統(tǒng)架構(gòu)：

目前國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的飛機(jī)試飛測(cè)試系統(tǒng)都是采用IRIG106 PCM(脈沖編碼調(diào)制)架構(gòu)，該架構(gòu)在軍機(jī)(中小型飛機(jī))的飛行試驗(yàn)中一直得到了成功的應(yīng)用。而歐洲和美國(guó)早在A380和B787飛機(jī)的試飛過(guò)程中相繼采用了基于以太網(wǎng)的機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)。

表1 PCM和以太網(wǎng)架構(gòu)對(duì)比分析

2)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議：

網(wǎng)絡(luò)化試飛測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議主要基于成熟的TCP/IP協(xié)議，對(duì)其進(jìn)行了一系列的約束和優(yōu)化。目前并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)實(shí)際使用驗(yàn)證過(guò)的主要有：歐洲空客公司在A380飛機(jī)試飛中開發(fā)并使用的IENA網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議；波音公司B787飛機(jī)試飛中得到應(yīng)用的美國(guó)TTC公司的NPD網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)協(xié)議。

3)時(shí)鐘同步：

傳統(tǒng)PCM測(cè)試設(shè)備采用級(jí)聯(lián)的方式，由主控采集機(jī)箱利用IRIG-B碼或1PPS信號(hào)來(lái)進(jìn)行時(shí)鐘同步。網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)采用IEEE-1588-PTP為測(cè)試網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間同步協(xié)議，由主控交換機(jī)進(jìn)行全網(wǎng)時(shí)間同步，保證組網(wǎng)設(shè)備間時(shí)鐘頻率同步；同時(shí)主控交換機(jī)由GPS授時(shí)，PTP協(xié)議將此GPS時(shí)間授予其他組網(wǎng)設(shè)備，保證各設(shè)備時(shí)間的精度。

4)設(shè)備管理：

鑒于傳統(tǒng)PCM設(shè)備架構(gòu)的局限性，原有的測(cè)試系統(tǒng)并沒(méi)有實(shí)時(shí)系統(tǒng)管理的功能。網(wǎng)絡(luò)化試飛測(cè)試系統(tǒng)可通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議的支持使用，方便快捷的進(jìn)行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及設(shè)備實(shí)時(shí)在線管理。該功能主要通過(guò)SNMP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。

2.1.2 通用化分布式機(jī)載采集系統(tǒng)

目前國(guó)外大型民機(jī)新機(jī)型試飛測(cè)試都采用了網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)，通用化分布式機(jī)載采集系統(tǒng)成為新的發(fā)展方向。通用化分布式機(jī)載采集系統(tǒng)旨在減少測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)和安裝的時(shí)間與成本，建立一個(gè)使用量小，安裝速度快，可以在其他飛機(jī)上重復(fù)采用的通用機(jī)載采集系統(tǒng)。A320-NEO是第一個(gè)采用通用化分布式機(jī)載采集系統(tǒng)試飛的機(jī)型，大大減少了采集器數(shù)量和系統(tǒng)安裝時(shí)間。

表2 IENA和NPD對(duì)比分析

1)數(shù)據(jù)采集單元向通用型發(fā)展：

大量使用通用的機(jī)載采集單元，大大增強(qiáng)測(cè)試系統(tǒng)的通用性，同時(shí)可以遠(yuǎn)靈活的進(jìn)行遠(yuǎn)程更改配置、升級(jí)。a.通用模擬量采集：應(yīng)變計(jì)、RTD、電壓、熱電偶(除了電荷加速度傳感器外)采集使用相同的板卡；b.數(shù)字總線采集：所有總線監(jiān)測(cè)采用相同的硬件ARINC429、AFDX采用單一連接器和單一管腳定義1553、串行總線、CAN總線采用相同的硬件。

2)采用分布式架構(gòu)：

機(jī)載采集系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，分為3個(gè)區(qū)域：機(jī)艙內(nèi)核心采集區(qū)域、具有寬帶處理能力的遠(yuǎn)端模擬量采集區(qū)域、航電系統(tǒng)遠(yuǎn)端采集區(qū)域。

(1)將采集器盡量靠近傳感器，可以減少噪聲，改善抗干擾性能；

(2)充分利用采集器的網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，減少開孔和布線，滿足吊掛和發(fā)動(dòng)機(jī)等特殊區(qū)域的采集需求；

(3)采集器內(nèi)置網(wǎng)絡(luò)交換功能，減少交換機(jī)數(shù)量；

(4)采用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，保證與其他常規(guī)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)兼容，采用PTP協(xié)議和SNMP協(xié)議，將時(shí)間同步和系統(tǒng)監(jiān)視功能與數(shù)據(jù)傳輸合并到同一物理鏈路上。

2.2 遙測(cè)技術(shù)發(fā)展

2.2.1 遙測(cè)體制

國(guó)外遙測(cè)調(diào)制方式已經(jīng)不局限于傳統(tǒng)的FM調(diào)制方式，向多元化發(fā)展：空客使用COFDM調(diào)制方式已有約15年-20年；以前美國(guó)采用FM調(diào)制方式，目前使用的調(diào)制方式有FM、SOQPSK等。各遙測(cè)調(diào)制方式特點(diǎn)如表3所示。

2.2.2 遙測(cè)組網(wǎng)

2011年，空客公司的遙測(cè)地面站數(shù)量達(dá)到9個(gè)，空客公司在A400M項(xiàng)目試飛過(guò)程中，采用了5個(gè)遙測(cè)監(jiān)控點(diǎn)，其中2個(gè)位空客公司試飛中心的遙測(cè)監(jiān)控點(diǎn)，其他3個(gè)為遙遠(yuǎn)的異地遙測(cè)監(jiān)控點(diǎn)。在空客試飛中心自有的9個(gè)地面站中，所有的人工操作均在位于Toulouse地區(qū)遙測(cè)監(jiān)控中心完成，所有遙測(cè)地面站均為無(wú)人值守模式(真正意義的沒(méi)有人操作)。由在Toulouse遙測(cè)監(jiān)控中心的工程師發(fā)出控制信息，控制各個(gè)遙測(cè)地面站的運(yùn)轉(zhuǎn)與操作。無(wú)人值守遙測(cè)站將接收到的遙測(cè)信號(hào)解調(diào)、解碼，以網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的格式將數(shù)據(jù)傳出。無(wú)人值守遙測(cè)站與中心站間的數(shù)據(jù)和控制信息通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)傳輸，采用UDP/IP數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。

表3 遙測(cè)調(diào)制方式對(duì)比

2.2.3 網(wǎng)絡(luò)化遙測(cè)技術(shù)

遙測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化、集成化、空地一體化成為發(fā)展新趨勢(shì)。2004年10 月美國(guó)試驗(yàn)中心和項(xiàng)目評(píng)估投資機(jī)構(gòu)(CTE IP)啟動(dòng)了iNET(增強(qiáng)遙測(cè)綜合網(wǎng))。2009年底iNET標(biāo)準(zhǔn)(航空試用版)的發(fā)布, 遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)TmNS的技術(shù)框架基本確定。TmNS在傳統(tǒng)串行PCM遙測(cè)鏈路的基礎(chǔ)上，另外增加了一條遠(yuǎn)程、寬帶RF雙向數(shù)據(jù)鏈路，實(shí)現(xiàn)全部試驗(yàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)、準(zhǔn)實(shí)時(shí)處理，使系統(tǒng)具有真正意義上的“遙測(cè)監(jiān)控”功能和遠(yuǎn)程、寬帶組網(wǎng)能力。

iNET項(xiàng)目計(jì)劃吸收了廣大用戶和設(shè)備供應(yīng)商的參與，得到了廣泛的支持，然目前iNET標(biāo)準(zhǔn)尚未正式發(fā)布，但各試飛測(cè)試設(shè)備主流廠家目前都推出了相關(guān)產(chǎn)品(如iNET-X，iNET-READY等)。

2.3 數(shù)據(jù)處理技術(shù)

2.3.1 機(jī)載實(shí)時(shí)處理監(jiān)控

機(jī)上實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性、可配置型性不斷增強(qiáng)。系統(tǒng)實(shí)時(shí)處理過(guò)程更快，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，顯示、分析方面系統(tǒng)具備很高的可配置性。監(jiān)控畫面可視性強(qiáng)，一般1個(gè)為飛行參數(shù)顯示畫面，還有幾個(gè)顯示與飛行任務(wù)相關(guān)的數(shù)據(jù)。顯示的數(shù)據(jù)量較地面少，但是靈活性高，可根據(jù)測(cè)試點(diǎn)不同靈活變換監(jiān)控的數(shù)據(jù)。

2.3.2 地面實(shí)時(shí)處理監(jiān)控

地面實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理能力不斷增強(qiáng)，能夠監(jiān)控更多的參數(shù)，也更加精確。5～6名數(shù)據(jù)處理專家進(jìn)行地面監(jiān)控，即可完成更深入、精確的數(shù)據(jù)處理和分析。實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件可自定義顯示畫面和處理方法，且監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)可與飛行模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析。

2.3.3 試飛數(shù)據(jù)預(yù)處理/事后處理

空客波音均建立了試飛數(shù)據(jù)處理協(xié)同化平臺(tái)，將試飛數(shù)據(jù)處理及分析模塊集成在平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)處理、分析、管理、分發(fā)的一體化。空客公司在A380飛機(jī)試飛過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)了全部試飛數(shù)據(jù)預(yù)處理實(shí)時(shí)化，即將整套數(shù)據(jù)預(yù)處理系統(tǒng)遷移至A380飛機(jī)機(jī)艙中，實(shí)現(xiàn)全部測(cè)試參數(shù)的實(shí)時(shí)解析，大大提高了試飛數(shù)據(jù)處理效率。

3 我國(guó)大型民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀

我國(guó)民機(jī)按照適航條例要求進(jìn)行試飛測(cè)試雖然有一定的經(jīng)驗(yàn)，但基本上沿用軍機(jī)和小型飛機(jī)的測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備，對(duì)于大型民機(jī)的試飛測(cè)試仍然處于研究摸索階段。

1)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)方案日益成熟，通過(guò)原理性驗(yàn)證。

在ARJ21支線飛機(jī)試飛機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)中首次嘗試性的使用了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸，但其主體結(jié)構(gòu)仍是PCM架構(gòu)。在此基礎(chǔ)上充分借鑒國(guó)外的成熟經(jīng)驗(yàn)，已經(jīng)形成了完整的網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)方案，并開展了大量的地面驗(yàn)證和聯(lián)試試驗(yàn)；

2)遙測(cè)體制以FM調(diào)制為主，已經(jīng)嘗試使用SOQPSK方式。

在ARJ21項(xiàng)目中一直沿用傳統(tǒng)的模擬FM調(diào)制方式。試飛院在各類型號(hào)的試飛遙測(cè)中，主要采用傳統(tǒng)的模擬FM調(diào)制方式，同時(shí)也針SOQPSK調(diào)制方式進(jìn)行過(guò)相應(yīng)的接收試驗(yàn)；已經(jīng)開始使用FM兼容SOQPSK的相關(guān)設(shè)備。

3)試飛遙測(cè)地面站單站工作為主，開始著手遙測(cè)站組網(wǎng)。

目前，國(guó)內(nèi)航空的遙測(cè)地面站仍為單站工作模式，覆蓋空域范圍為300公里以內(nèi)。ARJ21飛機(jī)試飛中首次嘗試使用3個(gè)站點(diǎn)組網(wǎng)工作。相當(dāng)于空客遙測(cè)地面站發(fā)展歷程4個(gè)階段的第一階段。空客遙測(cè)地面站已發(fā)展到全部站點(diǎn)聯(lián)網(wǎng)，所有外圍站點(diǎn)無(wú)人值守，在遙測(cè)控制中心對(duì)所有站點(diǎn)進(jìn)行集中控制。

移動(dòng)遙測(cè)站目前仍未現(xiàn)場(chǎng)操作模式，遙測(cè)監(jiān)控人員隨車到現(xiàn)場(chǎng)完成遙測(cè)監(jiān)控工作。固定遙測(cè)地面站已于去年完成改造，現(xiàn)為在控制室集中控制，無(wú)人在遠(yuǎn)端遙測(cè)站處操作。尚未將所有遙測(cè)地面站(固定+移動(dòng))統(tǒng)一控制。

4)嘗試部分關(guān)鍵參數(shù)機(jī)上快速處理。

研制機(jī)載關(guān)鍵參數(shù)快速處理設(shè)備，滿足無(wú)人值守的情況下將事后數(shù)據(jù)分析所需的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理的需求。采用高性能嵌入式設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了1500個(gè)參數(shù)實(shí)時(shí)工程量轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)。

5)著手建設(shè)分布式的試飛數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

建設(shè)試飛數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試飛數(shù)據(jù)解析、分析、使用的平臺(tái)化管理。系統(tǒng)基于X86硬件系統(tǒng)架構(gòu)和Hadoop分布式計(jì)算平臺(tái)及數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件系統(tǒng)架構(gòu)。利用多服務(wù)器并行計(jì)算技術(shù)對(duì)試飛原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，滿足40G原始數(shù)據(jù)在一小時(shí)內(nèi)完成預(yù)處理并發(fā)布至平臺(tái)的處理時(shí)間要求。基于網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制，對(duì)試飛數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一的管理，分類、歸檔、備份與分發(fā)。

4 大型民機(jī)試飛測(cè)試面臨的挑戰(zhàn)和對(duì)策

我國(guó)大型民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)應(yīng)用才剛剛起步，雖然開展了大量的研究工作，但仍然面臨著很多問(wèn)題。

1)網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏，數(shù)據(jù)協(xié)議和測(cè)試設(shè)備完全受制于國(guó)外。

國(guó)內(nèi)試飛測(cè)試領(lǐng)域的設(shè)備主要依靠國(guó)外幾家設(shè)備供應(yīng)商，包括TTC、L-3、AMPEX、ZDS、ACRA等。出了網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試設(shè)備，但現(xiàn)有設(shè)備均為在原有老設(shè)備基礎(chǔ)上，通過(guò)增加網(wǎng)絡(luò)模塊、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議處理模塊以及其他接口的方式實(shí)現(xiàn)，核心原理仍然延續(xù)了傳統(tǒng)設(shè)備的工作方式。除此之外，各個(gè)廠家的設(shè)備大都使用自定義協(xié)議，自成一體，不同廠家的設(shè)備兼容性較差。

開展試飛測(cè)試網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究、研制開發(fā)基于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)試飛測(cè)試系統(tǒng)原理樣機(jī)，驗(yàn)證基于數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)試飛測(cè)試技術(shù)在大型客機(jī)試飛測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用潛力；提高網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)的集成設(shè)計(jì)與驗(yàn)證的能力，減少對(duì)國(guó)外供應(yīng)商的技術(shù)依賴；加深對(duì)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的理解，形成網(wǎng)絡(luò)化試飛測(cè)試系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)制訂的能力。

2)遙測(cè)傳輸鏈路帶寬受限，網(wǎng)絡(luò)化遙測(cè)技術(shù)研究滯后。

目前機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)帶寬已經(jīng)達(dá)到1 000 Mbps，而基于PCM的現(xiàn)有遙測(cè)傳輸鏈路最大帶寬為20 Mbps，SOQPSK理論帶寬最大也只有40 Mbps，嚴(yán)重制約了遙測(cè)數(shù)據(jù)傳輸。網(wǎng)絡(luò)化遙測(cè)技術(shù)與機(jī)載網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試技術(shù)直接接軌，在遙測(cè)傳輸方面實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的直接傳輸，可以從根本上解決技術(shù)瓶頸。國(guó)外相關(guān)廠商已經(jīng)研制出網(wǎng)絡(luò)化遙測(cè)產(chǎn)品，并通過(guò)了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證，正在進(jìn)行飛行試驗(yàn)驗(yàn)證。

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化遙測(cè)技術(shù)的研究?jī)H局限于TmNS的增強(qiáng)的下行遙測(cè)傳輸功能，對(duì)于更為關(guān)鍵的新增的上行遙控功能和多試驗(yàn)對(duì)象之間的通信和組網(wǎng)功能尚未實(shí)現(xiàn)。后續(xù)要重點(diǎn)突破基于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的遙測(cè)傳輸、空地-地空雙向遙測(cè)遙控應(yīng)用技術(shù)、多機(jī)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)，并開展實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)和試飛驗(yàn)證試驗(yàn)。

3)大數(shù)據(jù)快速處理需求迫切，尚未形成成熟有效的解決方案。

大型民機(jī)飛行試驗(yàn)機(jī)載測(cè)試系統(tǒng)采用高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，高速網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生快數(shù)據(jù)，快數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)著大數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段估算每小時(shí)飛行試驗(yàn)產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)數(shù)據(jù)量峰值為40 GB，音視頻數(shù)據(jù)量峰值為500 GB，參數(shù)量峰值為20 000個(gè)，目前以參數(shù)所屬專業(yè)及數(shù)據(jù)類型分別進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)處理時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)效率低、數(shù)據(jù)使用不靈活。

對(duì)于高帶寬并發(fā)式FPGA技術(shù)進(jìn)行研究，努力實(shí)現(xiàn)飛行試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)100%實(shí)時(shí)解析；進(jìn)一步深入研究Hadoop通用并行計(jì)算框架以及Spark內(nèi)存計(jì)算框架的穩(wěn)定性和在試飛測(cè)試領(lǐng)域的應(yīng)用，努力構(gòu)建飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)中心和數(shù)據(jù)共享云平臺(tái)，在飛行試驗(yàn)結(jié)束1小時(shí)完成數(shù)據(jù)預(yù)處理工作，發(fā)布試飛測(cè)試工程量數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)的民用飛機(jī)網(wǎng)絡(luò)化試飛測(cè)試系統(tǒng)研究應(yīng)用剛剛起步，在大型客機(jī)試飛測(cè)試工作中需要不斷吸收、借鑒國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)和成功經(jīng)驗(yàn)，從自身工程應(yīng)用中的實(shí)際需求出發(fā)，結(jié)合國(guó)內(nèi)各界的成熟技術(shù)力量，自主創(chuàng)新，共同推進(jìn)我國(guó)民機(jī)試飛測(cè)試技術(shù)發(fā)展，努力縮短和國(guó)外先進(jìn)水平的差距。

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Development and Challenge of FTI for Large Civil Aircraft

Huang Tao, Wang Wei

(Flight Test Center of COMAC, Shanghai 200232, China)

Flight test is the key stage to verify and confirm the performance of the aircraft. The Flight Test Instrumentation is an important part of this stage. At present, there were mature test methods and test equipment for military aircraft, but the flight test instrumentation for civil aircraft especially for large civil aircraft is still in its initial stage. With the development of national large aircraft, the flight test demand was clear. Based on the analysis of characteristics of the flight test instrumentation, also the analysis of the development of foreign test technology and the present situation of domestic technology, this paper presents an overview of the current challenges in the development of technology and the source of the problem. It also puts forward the development strategy to deal with the challenge.And follow-up the research direction.

large civil aircraft; airborne instrumentation; flight test telemetry

2016-06-30；

2016-07-07。

黃 濤(1980-)，男，碩士研究生，高級(jí)工程師，主要從事飛行試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的研究方向。

王 偉(1961-)，男，碩士研究生，研究員，中國(guó)商飛試飛中心總工程師，主要從事商用飛機(jī)飛行試驗(yàn)技術(shù)的研究方向。

1671-4598(2016)09-0005-03

10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2016.09.002

TP393

A