机载电子战系统试验的测试与评估方法

为更好地对机载电子战系统进行测试与评估,对机载电子战系统的理论技术、试验设施、测试流程等方面进行分析。围绕设计与仿真、等尺寸飞机模型试验、电子战分系统试验、系统综合试验,以及机上地面试验及飞行试验,初步研讨了机载电子战系统的综合试验技术。最后,提出加强人在环技术、重视柔性仿真试验、减轻复杂电磁环境干扰,以及提高飞行试验有效性电子战系统测试与评估的未来发展方向。     

基于全数字仿真的航空机载软件验证技术研究

航空机载软件一般依靠硬件在环实时仿真平台进行软件验证,存在周期长、成本高等缺点。为了在设计初期快速、低成本地验证软件的正确性,提出了一种基于全数字仿真的软件验证方案,并以航空发动机引气控制系统为例验证这种方案的有效性。实际验证表明,该方案的测试用例配置方便且测试结果形象直观,为航空机载软件迭代验证提供了一种快捷的手段。     

面向空间机械臂任务验证的硬件在环半物理仿真系统研究

针对空间机械臂在轨任务进行高保真地面仿真和验证的需求,搭建了空间机械臂操作任务验证平台(MTVF)系统。该系统基于硬件在环技术,将空间机械臂动力学仿真模型、两台地面模拟机械臂和测量系统通过实时仿真计算机实现软硬件的整合,具有响应速度快、跟踪精度高的特点。开发了闭环稳定算法和阻抗控制算法以保证MTVF系统的高保真性能,并通过搭建仿真计算模型以及设计地面试验等方法对MTVF系统的性能进行验证,结果表明,该系统能够反映真实微重力环境下空间机械臂的动力学特性,能够实现对真实微重力环境下的空间机械臂在轨操作任务进行高保真的地面试验和验证。     

实时网络技术在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用

随着现代飞机航空电子系统的综合化程度的提高和系统功能的增强,在地面对系统的功能和性能进行充分验证,可以大大缩短飞机试飞周期,减少试飞经费,加快飞机研制进度。为了完成飞机航空电子系统在地面的仿真/验证/试验,必须建立航空电子仿真/验证环境。我们在多个型号和课题的航空电子系统地面综合试验中,成功地研制开发了航空电子综合仿真/测试系统,组建了航空电子仿真/验证环境,在构建试验环境中,我们采用了先进的实时网络技术,为飞机航空电子系统的地面验证/试验提供了高效、安全、可靠、实时的数据通讯传输平台。本文介绍了实时网络技术及其在飞机航空电子地面仿真/验证中的应用,并重点就实时网络通讯的模块化设计思想做一阐述。     

航空发动机部件级模型硬件在回路实时性验证

为了验证航空发动机部件级模型作为机载模型的实时性,开展部件级模型的硬件在回路试验。根据AIR4548A燃气涡 轮发动机实时建模标准,建立了单轴涡喷发动机部件级实时Simulink模型;基于模型设计方法和自动代码生成技术,将该模型集 成到全数字仿真平台FWorks;将验证后的模型代码集成到硬件在回路平台的电子控制器实物中。进行了全数字仿真和硬件在回 路仿真验证。结果表明：全数字仿真结果验证了部件级模型的准确性和代码生成的正确性;在硬件在回路的开环仿真结果中,该 部件级实时模型单步最大运行时间不超过2.7 ms,可以作为模型基控制、故障诊断、健康管理和性能寻优控制等技术的机载模型。     

新一代战斗机全机地面强度试验技术

介绍了全机地面强度试验及验证要求，分析了试验的新问题和新挑战。通过试验顶层规划，采用全新设计模式、先进的加载技术，从试验的边界条件、综合平台、动力系统、测量与控制、损伤检测与监测等方面制定了总体技术方案。研究并应用了全硬式单侧双向加载技术、试验综合平台设计技术、试验边界条件模拟技术、动力系统设计技术等多项新技术，提高了设计效率、加快了试验实施速度、提升了试验安全性和可靠性。这些新技术在新一代战斗机多架次全机静力/疲劳试验中成功应用，结果表明各试验系统安全、可靠，达到了试验要求和预期试验目标，实现了全机地面强度试验技术的跨越式进步，技术成果为后续型号试验提供了较高参考价值。     

驾驶舱仿真仪表显示系统设计

以某型民用飞机为背景,阐述了飞控系统功能验证的重要性以及驾驶员在环试验对飞控系统功能的验证作用。在此基础上,介绍并设计了作为驾驶员在环试验重要评定依据的驾驶舱仿真仪表显示系统。此系统利用VC＋＋6.0和OpenGL编程工具的核心优势,同时采用VMIC实时网通讯保证了仿真仪表显示的实时性。并通过驾驶员在环试验,验证了驾驶舱仿真仪表显示系统的实时性和可靠性,能够满足飞机地面模拟试验的需求。     

飞行仿真在民机地面和飞行测试中的应用

使用“飞行仿真测试系统”（FETS）能提供“在地面上飞行”的能力，提高地面和飞行试验的效率和有效性。飞行仿真是向多种综合系统提供动态数据，响应实际的飞行员输入。飞行仿真能够对以前只能在飞行中进行的综合系统的工作进行验证和研究。其应用包括硬件在回路中首飞前的动态试验、实际飞行方案的飞行前实施、系统改变后的回归测试、许多飞行功能的地面验证以及飞行中异常情况的解析。     

航空发动机在线综合诊断结构设计及仿真验证

随着机载航空电子设备的快速发展,使得传统地面系统承担的发动机诊断任务可以在线实现。实时数据的使用,可以在线监测发动机性能退化,减少故障检测和隔离的潜伏期,增加间歇性故障的检测率。为此,提出并设计了一种用于航空发动机气路故障检测和隔离、健康监测及参数估计的在线综合诊断结构。基于xPC Target 原理搭建了硬件实时仿真平台,对该结构进行了仿真验证。仿真结果表明,该结构中的机载自适应模型对发动机健康参数、可测参数和不可测参数的估计误差在0.5%以内;气路故障诊断系统采用实时数据,可以更早地检测和隔离包含间歇性故障在内的各种气路故障。     

飞机环控温控系统的半物理仿真及在机电综合管理技术研究中的应用

机载机电系统综合控制管理(简称公管系统)是机载机电设备发展的必然趋势,为了研究公管系统对机电子系统的控制、管理功能,需要对子系统进行建模仿真。本文针对某型飞机环控温度控制系统工作过程对环控温度控制系统关键附件进行了数学建模,同时针对某课题研究内容的需要,研究如何采用半物理仿真的方法对飞机环控温度控制系统进行系统建模和环境仿真并进行了系统仿真验证试验,最后给出结论。     

机载风切变气象雷达地面验证系统技术研究

围绕机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术开展研究,完成了机载风切变气象雷达地面验证系统验证实验。将仿真的风切变雷达回波数据,生成微波信号,播放给气象雷达;研究风切变告警的各种条件和参数,验证产生风切变告警的各项边界条件。在此基础上,进行风切变回波信号仿真研究,设计了气象雷达航电平台,对前面的机载风切变气象雷达地面验证系统关键技术和方法进行检验和验证。地面系统实验结果表明风切变风场仿真和地面射频仿真验证系统的方法是有效的,为研制机载风切变气象雷达提供技术储备。     

民用飞机集成验证试验平台规划研究

在现代大型民用飞机的研发过程中,为了保证飞机的飞行安全,开展民用飞机地面模拟试验是飞机成功研制的重要保证。通过对飞机的试验需求进行分析,指出了全机级集成验证试验平台建设的原则,对铁鸟综合试验台、航电综合试验台和电源综合试验台的规划进行了说明。通过试验件互联、试验设备互联及试验接地技术,将不同的综合试验台连接起来,形成了全机级集成验证试验平台架构。     

全机静强度虚拟试验技术研究及应用

地面试验是目前验证飞机结构性能和品质最重要的手段,全机地面静强度试验载荷高、变形大,飞机结构有可能发生非预期破坏,试验系统也存在意外故障风险,这些对试验设计与实施带来巨大挑战。对飞机结构静强度虚拟试验技术进行了系统研究,建立了试验物理系统数字化、结构力学行为虚拟化及试验过程虚拟物理融合化技术,形成了物理与虚拟试验双线并行、互动融合新模式。将虚拟试验技术在大型飞机全机静强度试验中进行了应用,飞机变形误差1%,应变误差小于10%,有效提升了全机静力试验的可靠性和安全性,缩短了试验周期,为飞机研制发挥了重要作用。     

推进系统综合性能寻优控制研究

研究了包括进气道和发动机在内的推进系统综合控制。采用了序列线性规划方法进行系统寻优,利用推进系统矩阵进行多次线性规划来求解非线性优化问题。利用当前的实际机载计算机完成了硬件在回路仿真试验,仿真表明研究的性能寻优控制方法能够较大幅度的提高推进系统整体性能,控制软件完全满足实时计算要求。     

涡扇发动机传感器故障诊断的快速原型实时仿真

为快速高效地完成涡扇发动机传感器故障诊断算法的硬件在环仿真试验,构建了以NI CompactRIO为核心的传感器故障诊断系统的快速原型实时仿真平台.基于一簇卡尔曼滤波器,在LabVIEW编程环境中建立了传感器故障诊断系统.分别在涡扇发动机模型稳态和动态工作时完成了对单个传感器故障的检测、隔离和重构的硬件在环仿真试验并验证了算法精度.经过大量试验,结果表明:基于卡尔曼滤波器理论的诊断算法能在传感器故障情况下确保控制系统安全运行,诊断精度最高可达1.4%;同时表明,该快速原型实时仿真平台的设计是成功的.研究工作为发动机传感器故障诊断系统的半物理仿真试验奠定了基础.      

飞机航空电子系统地面验证环境中的试验管理平台设计

航电系统的综合测试、验证和评估是与系统设计同等重要的系统研制工作。在地面对系统的功能和性能进行充分验证,可以大大缩短飞机试飞周期、减少试飞经费、加快飞机研制进度。为了完成在地面的验证／试验工作,就必须建立仿真／测试环境。在构建综合航电系统仿真／验证支持环境中,针对试验室的环境和配置复杂、试验内容和项目多的特点,设计技术先进、功能完善的试验管理平台,可以保障试验高效运行、使试验发挥充分技术水平。试验管理平台作为综合航电系统仿真／验证支持环境的重要组成部分,为验证综合航空电子系统设计的合理性、正确性起重要作用。本文介绍了飞机航空电子系统地面验证环境中试验管理平台的设计方法。     

充气式减速技术试验器的设计和飞行试验

为验证充气再入与式减速技术的原理和返回工作程序,研制了基于多充气环结构的飞行试验器,介绍了试验器的设计方案、技术指标、飞行试验方案,并对试验器的核心装置——充气锥的设计进行了说明。开展飞行试验对部分关键技术进行验证,并对地面试验和演示验证飞行试验情况进行了总结。飞行试验结果表明,基于多充气环结构的充气式减速系统方案合理,折叠包装效率较高,与运载平台分离后快速充气展开,返回过程满足气动减速要求,着陆速度达到预期要求;柔性气动减速技术、刚柔耦合结构设计技术、多充气环结构加工制造技术、高效折叠包装及有序展开技术、快速充气技术、地面试验技术等关键技术得到了验证。     

微型燃气轮机发电机组快速原型控制器硬件在环试验研究

为了验证燃气轮机发电机组控制器的全状态控制、故障识别与处置功能,提出了1种基于cRIO快速原型控制器的硬件在环仿真方案。该系统包括1套模块化设计的快速原型控制器、高精度的接口模拟器、基于Simulink设计的燃气轮机发电机组数学模型和控制系统监控软件。硬件在环试验表明:快速原型控制器具备燃气轮机发电机组的全状态控制功能;针对注入的7种典型故障,快速原型控制器能快速识别和合理处置。通过硬件在环试验验证的快速原型控制器可用于对真实燃气轮机发电机组的控制。     

飞机压力加油仿真计算研究

对飞机地面压力加油系统进行了仿真计算研究,详细阐述了建模理论基础和方法,并以某型飞机为例进行了建模仿真,对全机加满油时间和管路的最大流速进行了计算。通过地面压力加油试验进行验证,压力加满油时间基本一致,本文的仿真计算为改进压力加油系统设计提供了参考。     

飞机热管理系统动态仿真

为解决飞机热源散热需求大、可用热沉不足的矛盾,提出了一种热管理系统仿真方法。从飞行全过程的角度开展热管理系统方案研究,同时采用C++与AMESim软件,开发了燃油和环控分系统仿真模型,构建了热管理系统动态仿真平台,完成系统仿真。有效地分析了给定飞行剖面条件下,各子系统耦合后的动态变化特性,实时预测设备、散热器、各油箱的进/出口,以及发动机入口等关键节点处的介质温度,快速评估热管理系统的综合性能。最后,通过仿真计算完成了不同效率的发电机对全机散热的影响分析,仿真结果符合理论预期,可为热管理系统方案设计提供参考依据。