鄧 斐

(江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司，江西 南昌 330000)

0 引言

試飛測(cè)試是針對(duì)飛行器試飛環(huán)境下進(jìn)行的各項(xiàng)指標(biāo)和性能的測(cè)試，將被測(cè)飛行器的參量數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行采集、轉(zhuǎn)換、處理、存儲(chǔ)以及校準(zhǔn)，為試飛實(shí)驗(yàn)和測(cè)試提供技術(shù)指導(dǎo)與支撐。試飛測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)能夠整體反映相關(guān)測(cè)驗(yàn)校準(zhǔn)技術(shù)，同時(shí)測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)也在不斷發(fā)展，測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)得到進(jìn)一步完善。尤其是近年來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、通信技術(shù)、人工智能技術(shù)的跨越式發(fā)展，進(jìn)一步推動(dòng)了試飛測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)的飛速發(fā)展。在未來飛行實(shí)驗(yàn)以及試飛測(cè)試中，試飛測(cè)試校準(zhǔn)的主導(dǎo)作用將逐漸凸顯，對(duì)于我國(guó)空中交通的運(yùn)行具有積極的保障作用為實(shí)際性能評(píng)估提供參考標(biāo)準(zhǔn)和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 試飛測(cè)試校準(zhǔn)

1.1 目標(biāo)

試飛不僅僅局限于對(duì)飛機(jī)飛行性能等進(jìn)行評(píng)估和驗(yàn)證，還希望通過試飛測(cè)試實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器理論數(shù)據(jù)和實(shí)際數(shù)據(jù)的對(duì)比，鑒定飛機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)、飛行使用性能。一般飛機(jī)等飛行器的設(shè)計(jì)指標(biāo)是基于理論研究和局部模擬基礎(chǔ)上確定的，該指標(biāo)可能和實(shí)際的飛行參數(shù)存在一定的差異，因此必須進(jìn)行驗(yàn)證。在試飛飛行器上配備實(shí)驗(yàn)儀器以及設(shè)備進(jìn)行協(xié)同實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過監(jiān)測(cè)設(shè)備和儀器能夠采集到大量的數(shù)據(jù)，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度解讀，基于這些指標(biāo)和參數(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)等飛行器的鑒定。精密、詳實(shí)、可靠的各類飛行參數(shù)是飛行器安全運(yùn)行的保障，而這些飛行參數(shù)的獲取需要精密測(cè)試設(shè)備的支持。

1.2 步驟流程

試飛測(cè)試校準(zhǔn)在試飛實(shí)驗(yàn)中具有重要的作用，能夠?yàn)樵囷w實(shí)驗(yàn)提供技術(shù)支撐，同對(duì)象技術(shù)指標(biāo)和設(shè)計(jì)值的接近程度存在直接關(guān)系。對(duì)于飛機(jī)等飛行器而言，試飛測(cè)試校準(zhǔn)屬于復(fù)雜的規(guī)模性工程，其主要流程和步驟包括以下內(nèi)容。

1)傳感器的靜態(tài)精度校準(zhǔn)。試飛傳感器靜態(tài)校準(zhǔn)是在特定實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的，首先在傳感器端設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)輸出量，并測(cè)量其相應(yīng)輸出量，進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比能夠得到傳感器重復(fù)性、零位輸出、非線性以及遲滯等靜態(tài)參考標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行靜態(tài)校準(zhǔn)中還可進(jìn)行超量程實(shí)驗(yàn)，即設(shè)置超過傳感器量程的輸入量(15%～20%)，并以此得到校準(zhǔn)特征，形成完整的傳感器精度校準(zhǔn)報(bào)告。在靜態(tài)精度校準(zhǔn)中需要按照《試飛測(cè)試儀器校準(zhǔn)要求》執(zhí)行，涉及到角速度、溫度等共計(jì)13種試飛測(cè)試指標(biāo)。

2)基于傳感器工作機(jī)理，研究制定校準(zhǔn)規(guī)范。飛行器中傳感器敏感機(jī)制存在差異，因此需要明確傳感器類型和敏感機(jī)制，針對(duì)性地研究其校準(zhǔn)方法。溫度傳感器校準(zhǔn)需要根據(jù)傳感器裝置的溫度電阻特征進(jìn)行溫度設(shè)定，一般采用精準(zhǔn)電阻箱進(jìn)行替代。傳感器配套與選型中需要考慮不同試飛實(shí)驗(yàn)需求，選擇符合要求的精準(zhǔn)度傳感器、安裝形式以及測(cè)量范疇。試飛測(cè)試中振動(dòng)科目測(cè)試需要參照不同的振動(dòng)類別，選擇合適的傳感器并對(duì)不同信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的精確度。

2 測(cè)試校準(zhǔn)信息化管理技術(shù)及其應(yīng)用

2.1 測(cè)試校準(zhǔn)信息化管理技術(shù)

數(shù)據(jù)管理技術(shù)是結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等發(fā)展起來的新技術(shù)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行組織、分類、編碼、存儲(chǔ)、運(yùn)維以及檢索等操作。隨著其應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展和革新，數(shù)據(jù)管理技術(shù)經(jīng)過了三個(gè)發(fā)展階段，由人工管理到文件管理，再到數(shù)據(jù)庫管理，目前數(shù)據(jù)庫管理已經(jīng)成為了最常用的數(shù)據(jù)管理技術(shù)。數(shù)據(jù)管理技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程實(shí)際就是不斷減少冗余數(shù)據(jù)、增強(qiáng)數(shù)據(jù)獨(dú)立性、提升數(shù)據(jù)處理水平的發(fā)展過程。就目前試飛測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)而言，很多單位和部門仍然處于文件管理的階段。圖1顯示了校準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀，校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)得到的原始數(shù)據(jù)主要依靠實(shí)驗(yàn)人員手動(dòng)錄入到電腦中，最終電腦生成指標(biāo)校準(zhǔn)報(bào)告。而數(shù)據(jù)的訪問、處理等操作需要點(diǎn)擊存儲(chǔ)指標(biāo)文件校準(zhǔn)報(bào)告名實(shí)現(xiàn)。這種數(shù)據(jù)管理模式不僅效率較低，而且可靠性也較差。智能化、自動(dòng)化是數(shù)據(jù)管理技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前在試飛測(cè)試校驗(yàn)技術(shù)中匯總文件管理數(shù)據(jù)方式過于落后，尤其是隨著試飛測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)量日益龐大，其已經(jīng)不能適應(yīng)任務(wù)需求。需要結(jié)合這種現(xiàn)狀和需求構(gòu)建試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理技術(shù)的改革和創(chuàng)新，提升數(shù)據(jù)管理的技術(shù)水平和執(zhí)行效率。

圖1 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀

2.2 試飛測(cè)試校準(zhǔn)信息化管理平臺(tái)

1)總體構(gòu)架。為實(shí)現(xiàn)不同機(jī)型、不同任務(wù)需求試飛測(cè)試校驗(yàn)數(shù)據(jù)的信息化管理，需要普適性、全方位的試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)。在該平臺(tái)中為保障數(shù)據(jù)的可靠性、精確度，需要設(shè)置明確的權(quán)限范圍和不同的用戶權(quán)限。并且在平臺(tái)中設(shè)置工作流程提醒，避免出現(xiàn)操作不規(guī)范、不標(biāo)準(zhǔn)的問題。本文提出了基于C/S 架構(gòu)下的試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)，如圖2所示。該平臺(tái)能夠采集、存儲(chǔ)和管理振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室、角速率和姿態(tài)實(shí)驗(yàn)室、壓力實(shí)驗(yàn)室以及電學(xué)實(shí)驗(yàn)室中得到的相關(guān)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并且通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)椒?wù)器中，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初步解碼，然后添加至測(cè)試參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫。根據(jù)質(zhì)量審查標(biāo)準(zhǔn)，需要對(duì)數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲(chǔ)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)規(guī)范性和文件一致性進(jìn)行審核，從而有效把控不同型號(hào)飛機(jī)、不同任務(wù)需求的試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)而規(guī)范試飛作業(yè)體系流程。

圖2 平臺(tái)設(shè)計(jì)圖

2)總體方案。本文提出的試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)主要是為了解決目前測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理落后的問題，規(guī)避文件管理中存在的各種問題。在本文測(cè)試參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫研究中引入SQL SEVER軟件進(jìn)行自主研制和開發(fā)，測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是基于C#進(jìn)行研制的，測(cè)試參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫的關(guān)系模式是基于SQL語言建立的，能夠?qū)ο嚓P(guān)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)指標(biāo)進(jìn)行操作、控制、處理。數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)是進(jìn)行數(shù)據(jù)庫操作的管理軟件。高水平的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)能夠給校準(zhǔn)人員更好的使用體驗(yàn)，更高效地執(zhí)行試飛測(cè)試參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的處理、組織、維護(hù)等。

2.3 功能實(shí)現(xiàn)

試飛參數(shù)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)信息化管理平臺(tái)的功能設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 校準(zhǔn)信息化管理平臺(tái)的功能

1)規(guī)避了傳統(tǒng)測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件化管理中存在的弊端和不足，進(jìn)一步提升了測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)管理水平。充分利用C#操作語言和SQL語言的優(yōu)勢(shì)，設(shè)置登錄權(quán)限、用戶賬號(hào)等加強(qiáng)系統(tǒng)安全管理和防護(hù)；同時(shí)利用兩種語言的優(yōu)勢(shì)，還能夠簡(jiǎn)化操作流程，提升操作效率。

2)基于C/S架構(gòu)下的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫能夠?qū)崿F(xiàn)試飛測(cè)試校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和上傳，完全依靠計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，不再需要人工錄入，消除了人為因素的影響，在提升數(shù)據(jù)錄入、管理效率的同時(shí)也提高了數(shù)據(jù)精度。關(guān)系化的數(shù)據(jù)庫模型充分考慮了不同機(jī)型以及不同試飛測(cè)試要求，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中化管理，也實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)資源共享。

3)數(shù)據(jù)管理技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。測(cè)試校準(zhǔn)體系流程標(biāo)準(zhǔn)化和質(zhì)量審查的技術(shù)壁壘是數(shù)據(jù)規(guī)范化以及模板化存儲(chǔ)，這也是未來發(fā)展的重要方向之一。

3 試飛測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 靜態(tài)校準(zhǔn)逐漸趨于動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)方向

試飛測(cè)試校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)中涉及到大量的校準(zhǔn)設(shè)備，包括雙軸轉(zhuǎn)臺(tái)、壓力校準(zhǔn)儀器、速率轉(zhuǎn)臺(tái)、力(不同類型)校準(zhǔn)儀器等，這些校準(zhǔn)指標(biāo)主要是靜態(tài)校準(zhǔn)形式，得到的信號(hào)也主要是緩慢靜態(tài)信號(hào)。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和試飛測(cè)試校準(zhǔn)要求不斷提高，動(dòng)態(tài)性參數(shù)測(cè)量變得越來越重要，如果仍然采用傳統(tǒng)的靜態(tài)指標(biāo)可能達(dá)不到試飛測(cè)試校準(zhǔn)的實(shí)際需求，基于此必須加強(qiáng)動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)的發(fā)展。目前，動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)需求以及相關(guān)研究逐漸增多。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

目前試飛測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)得到長(zhǎng)足進(jìn)展，試飛數(shù)據(jù)、遙測(cè)數(shù)據(jù)以及事后數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)逐漸完善，呈現(xiàn)出典型的網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展趨勢(shì)。試飛測(cè)試數(shù)據(jù)處理能力不斷提升，處理效率不斷提高。試飛數(shù)據(jù)處理周期縮短、處理精度提高成為試飛測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)內(nèi)外很多大型運(yùn)輸機(jī)的試飛測(cè)試校驗(yàn)已經(jīng)開始引入網(wǎng)絡(luò)化機(jī)載飛行測(cè)試校準(zhǔn)系統(tǒng)，研發(fā)成本和經(jīng)費(fèi)投入必將大幅降低。機(jī)載測(cè)試校驗(yàn)數(shù)據(jù)遙測(cè)傳遞向著網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，并且已經(jīng)在國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用，有可能取代目前應(yīng)用的IRIG106 遙測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也在網(wǎng)絡(luò)化方面做出了大量的努力，不斷在試飛測(cè)試校準(zhǔn)中引入電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)以及云計(jì)算技術(shù)等，加強(qiáng)傳感器、校準(zhǔn)儀器的研發(fā)投入，希望開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高水平產(chǎn)品。

3.3 新型智能化、陣列化傳感器研發(fā)

我國(guó)實(shí)驗(yàn)技術(shù)水平不斷提升，同時(shí)飛機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也不斷提高，飛機(jī)試飛測(cè)試中涉及到的指標(biāo)和參數(shù)不斷增加，給試飛測(cè)試校準(zhǔn)可靠性、精確度提出了更高的要求。因此，試飛測(cè)試校準(zhǔn)中涉及到的傳感器誤差必須要控制在一定范圍之內(nèi)。這種情況下，新型智能化、陣列化傳感器的開發(fā)迫在眉睫。

4 結(jié)語

測(cè)試校準(zhǔn)主要是依靠各種精密儀器設(shè)備對(duì)飛行器鏈路進(jìn)行綜合校準(zhǔn)，對(duì)于試飛測(cè)試校準(zhǔn)而言，需要借助可信度高的測(cè)試儀器在特定條件下進(jìn)行校準(zhǔn)，獲得的輸出輸入特征作為飛機(jī)飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理基準(zhǔn)。本文主要對(duì)試飛測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行了研究，在分析試飛測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出了測(cè)試校準(zhǔn)信息化管理技術(shù)及其應(yīng)用，并且指出了測(cè)試校準(zhǔn)技術(shù)在未來的發(fā)展趨勢(shì)，這也需要廣大從業(yè)者的不斷努力。