数字电传操纵系统飞控铁鸟试验

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1、数字电 传操纵系统飞控铁鸟试验 熊立川 ( 成都飞 机设计研究所，成都，6 1 0 0 4 1 ) 摘 要 系统全面提出 了 数字电 传操纵系 统的 地面试 验验证方法， 并成 功的 应用 于 新一代 战 斗机的飞 控系 统铁鸟综合试验，该试验完成了 飞控新研成品的多轮综合， 解决了研制过程 中 2 0 0 多项问 题，全面验 证了 飞控系 统的 功能 和 性能。 关钮词 控制电传操纵 系统 铁鸟试验 数字电 传操 纵系 统已 经广泛 应用 于各种有人 驾驶飞 机的飞 行 控制 系 统中 ， 对于一 架全新研制的飞机和飞控系统， 在研制过程中， 必须对数字电 传操纵系统进行充分的 试验和验证，

2、以 解决飞控系统、 成品和飞机相关系统的大量问 题，使飞 控系统不断成 熟和完善，确保飞行安全 1 总休思路 飞控铁鸟试验是进行电 传操 纵系统综合与 验证， 保证飞行安全和试飞等工作十分 重要和必不可少的关键试验; 在飞 控铁鸟组建 过程中 ，应对试验方法和手段进行充分 研究和论证， 形成一个完整准确的 “ 飞控系 统铁鸟试验任务书”，并以 此为 依据建立 一个高效优异的 试验平台. 对于新研的飞控成品和系 统，需经过多轮的飞控铁鸟试验才能使飞控系统不断成 熟和完善，且必须保证试验的准确性和完整性，才能确保影响飞 机安全的关键系统 ( 飞控系统) 的可靠性，否则没 有足够的信心进行试飞。 2

3、 试验要求 飞控铁鸟试验要求为: a . 对飞控系统各子系 统/ 部件以 全尺寸实物进行系统综合; b . 在尽可能模拟与飞 控系 统相交联的飞机系统条件下，进行飞控系统与其相交 联的飞机系统的综合及接口 兼容性试验; c . 验证飞控系 统性能是否满足飞控系统规范规定的要求; d . 验证飞控系统各子系 统、 部件的电气兼容性、 功能和 性能，包括正常工作性 能和故障模式性能; e . 验证飞控系统整个系 统的 功能、 性能，包括正常工作性能和故障 模式性能。 作为飞控系统装机、 放飞的主要依据，通过实施广泛的 试验，确定在试飞中 可能发生 的各种间 题，并通过飞控系统运行和调试时间的不断

4、积累，最终使飞 控系 统达到相对 成熟; f . 此 外， 飞 控 铁鸟 将 为 应 急液 压系 统 功能、 性能 验证试 验提 供 条件; 并 根 据 任 务 需要 ， 可与 航空电 子 动 态 模 拟 试 验台 D S I 综 合， 验证 故障 显 示 告 警 及自 动驾 驶 模 态 等 功能 ;以 及 与 机 载 数 据采 集 系 统A D A S 综 合， 验证 飞 行测 试接口 发 送功能 ; 9 .为试飞队伍进行培训和试飞 演练; h .支持试飞 和排故。 3 试验方法 飞控铁鸟试验，主要包括以 下试验项目: a .飞 控系统子系统/ 部件试验; b . 飞 控系 统综 合试 验;

5、 c .与飞机系统的综合试验; d .飞行员或飞行员/ 试飞队伍 在环试验; e . 机内自 检测试验; f .试飞支持. 飞控铁鸟试验的流程图 见图1 . 飞 控铁鸟试验的 特点为: a .自 底至上逐级综合; b . 包括正常工 作 和故障 模式试 验; c尽量考 虑影 响飞 行的 各个方面; d .飞 控系统成熟的最关键手段; e .飞机放飞的重要依据; f .一直持续至试飞结束。 3 . 1 飞 控系 统子系 统 / 部 件试 验 该 试 验 是 子 系 统 / 部 件 本 身 功能、 性 能 验 证 及 各 子 系 统 八 邹 件与 飞 控 计 算机的 综 合 试验，它包括: a .

6、伺服作动器( I S A ) 试验; b . 前 缘 机 动 襟翼 驱动 系 统亿 E F D S ) 试 验; 。 . 驾 驶 杆、 脚 蹬 和 配 平系 统 试 验; d .速率陀螺传感器组件试验; e .加速度传感器组件试验; f .迎角传感器组件试验; 9 大气数据传感器组件试验; h .机轮速度传感器组件试验; i .开关试验; J .灯试验。 32 飞控系统综合试验 ( I )飞 控系统开环试验 飞 控系统开环试验在不同的飞行包线 上，从传感器或开关到舵面之间信号链的传 动比、时间响应和频率响应。 通过与参考模型进行比 较，以 检测信号链上的极性、 静 态与动态性能、 增益与相位误

7、差。 ( 2 ) 飞 控系 统闭环试验 飞 控系统闭 环试验是指传感 器模型 ( 不包含实物部分) 、飞控计算机( F L C C ) 、 综合伺服作动器( I S A ) . L E F D S 及六自 由 度飞 机运动方 ，程仿真构 成的闭 环系统， 必要时 接进实物。飞控系 统闭 环试验包括: 闭 环系统时间响应; 控制律验证试验; E F C S 接通及 控制 律重构 瞬 态试 验。 ( 3 ) 故障模式影响及故障瞬态试验 该试验检查余 度管理各功能和性能， 验证系统在各种故障 情况下，飞机的瞬态是 否满足规定的要求。 在进行多轮详细的 故障模式影响及致命度分析 F M E C A )

8、 和故障 树 分 析伊 T A ) 的 基础 上， 形成覆盖飞 控系 统 及飞 机 相关系 统的 所有 故障 模式。 3 . 3 与飞机系 统的综合试验 ( 1 )与电 源系 统综合试验 验证飞机电 源系统给飞控系统 供电的 所有汇流条供电 品 质和供电 逻辑。 ( 2 )与液 压系 统综合试验 验证飞机液 压系统给飞控系统供压的 压力和流量特性，以 及故障 模式影响等。 ( 3 ) 飞 控与 航空电子系 统综合试验 验证飞 控与航空电 子系统的 接口 和自 动驾驶功能。 ( 4 ) 机上数据采集系统A D A S / G D A S 综合试验 验证A D A S 与飞控的接口和G D A S

9、 监控功能。 3 . 4 飞行员或飞 行员/ 试飞队伍 在环试验 ( 1 )飞行员在环 ( P I L ) 试验 该试验由飞 行员在铁鸟座舱内 通过 模拟飞行来完成， 进行对飞 控系统( F C S ) 的综 合评价。除常规飞行外，还检查了对仿真目 标的跟踪能力，以验证真实系统的非线 性、 延迟和极限 环等对飞行员操纵的 影响，并检查是否 有P I O 现象发生. 试验中 尽可 能模拟真实飞机上液压系统特性随油门 杆及飞机状态的变化，液压系统流量随其它系 统( 如起落架收放系统和减速板收 放系 统等) 工作的变化，以及气动载荷的影响 等。 试验的数据记录包括飞行员 指令的时间 特性，便于同 数

10、字仿真结果和飞 行品 质模 拟器试验结果进行比较。 ( 幻 飞 行员 在环故障模式影响 及故障瞬态试验 该 试 验 是 将 上 述( 1 ) 和( 2 ) 的 试 验 综 合 设 置 进 行 ， 在 试 验中 飞 行 员 要 特 别 进 行 下列活动: 观察跟踪现象及评价故障瞬态; 告警和显示合适性评价; 故障处置方法的使用和评价; 飞 行员操纵故障瞬态的影响。 ( 3 )飞行员/ 试飞队伍培训 利用飞 控铁鸟以 及 研制的 仿真G R A S 系 统，通过飞 行员 在环试验，飞 行员、 试飞 指 挥员与 试飞队 伍的 故障 处置及协同 工 作，从 而培训锻炼飞 行员与试飞队 伍，同 时 使飞

11、 控系统更加成熟。 ( 4 ) 飞行前演练 飞 杆吊 和试飞队 伍演习飞行剖面，以 及故障状态和显 示参数偏差的应急 处置. 3 . 5 机内自 检测试验 ( 1 )上电 机内自 检 ( P U P B I T ) 试验 上电 机内自 检 ( P U P B I T ) 试验检测飞控系统地面上电 启动时自 测 检的正确性。 ( 2 )飞 行前 机内自 检 ( P B I T ) 试验 P B I T 试 验检查其各种逻辑条件，全面调侧 护 B I T 每个测 试项目 。 ( 3 )维修性B I T ( E I B I T ) 试验 WI T 试 验 全面调 试 在飞 机 地面一 级维护的 所有

12、 M B I T 测 试项目 ， 并 提供 O B I T 侧试 设 备的调试环境。 3 . 6 试飞支持 ( 1 ) 试飞数据处理 对每次试飞 的飞 控系 统数 据 进行处 理和 分析，随时 掌握飞 控系 统飞 行中 的 特性。 ( 2 ) 飞行员飞 行验证 对一些 特 殊的 试飞 项目 或飞 行中 的 一些问 题，由 飞 行员 在铁鸟 上熟 悉和 验 证. ( 3 )试飞 数据 重 放 根据一次试飞的 数据， 在铁鸟上进行自 动飞行重放。 ( 4 )试飞排故 在试飞中 飞 控系 统出 现的 一些 故障 ， 在铁鸟上进 行分 析和 排故。 4 关键技术 飞控铁鸟试验关键技术为: ( 1 )形

13、成一个完整准确的 “ 飞 机飞控系 统铁鸟试验任务书”，以此为依据建立了 一个 高 效优异的 试 验平台 ，并 贯彻于飞 控系 统铁鸟 试验全过 程之中 ; ( 2 )将软件辨识产生的传感器模型引人闭环，避免了传感器模拟台产生的 延迟; 巧妙地采用相同 初始条件( S A M E I C )功能快速设置前一试验的状态，以 及随机噪声用 于端到端频率响应激励; ( 3 )进行的飞 控系统端到端和闭环动态时域与 频率响 应试验，全面验证了飞控系 统的静态和动态特性，通过与软件参考模型期望结果的自 动比 较、分析，准确快速地 得出试验结论; ( 4 )进行与飞控有关的飞机系 统接口 综合以 及包括飞

14、 行员在环的 综合评定; ( 5 )飞行员在环试验应非常逼真地模拟发动机、 液 压系统、 起落架、减 速板、 刹 车系统、 前轮转弯系 统、 座舱环境、 航电飞控显示以 及侧风、阵风、 紊流和 气动载荷 等，它为涵盖飞机及其相关系统、 飞行员和试飞指挥员及试飞工程师在内的综合试 验，以 全面验证与真实飞行有关的 各个环节; ( 6 )通过故障模式影响及致命度分析( F M E C A ) 和故障树分析( F T A ) 形成的故障模式 及注人方法， 在系统开环和工程师在环故障模式影响试验( F M E T ) 基础 上， 经过分析、 归类， 进行飞 行员在环F M E T 试验，并形成 高度概

15、括保证飞 行安全的 “ 飞控系统应急处 置程序”。 ( 7 ) 飞控铁鸟试验不仅是开发阶段飞控系统综合与验证的最重要手段，而且一 直持续至试飞结束。 飞控计算机验收试验 轨 2 硬件综合 软件双v 飞机系统接口试验 子系 部件 试验 子系统产 部件试脸 与液压系统综合一 帐赢蕊秦 正常工作故障模式 ISA/LEFDSS0 o 万 李 -rILt 薰 飞机相关系统的仿真 飞控系统 综合 试验 miiiT#FYET$r0 _ _ _ 安 _ _ _ _ _ _ _ _ _ 飞机滑行试验 ;!二二.:二二 一机内自捡侧试验 犷一一T-了 卜nl占.T血甲.皿卜别 ，二J工-工R工，吓 飞控铁鸟验证和排故 试飞 试飞教据分析 飞 行 员 飞 行 验 叫 试飞支持 试飞数据重放试飞排故 图1飞控系统铁鸟试验流程图