基于WPF的民机试飞数据实时监控画面开发系统设计与研究

试飞数据实时监控程序是大型民机试飞过程中不可或缺的重要支持性工具。随着机载测试系统网络化进程的不断深入,数量庞大、类型复杂的试飞参数给监控程序的开发带来了巨大的挑战。基于WPF(Windows Presentation Foundation)平台,利用XAML文件的序列化和反序列化、反射、DataBinding等技术设计了一套用于开发试飞数据实时监控程序的系统。在设计端,系统以拖拽显示控件的方式实现监控程序的快速集成和管理,将以往数周的准备周期缩短为数小时;在运行端,系统利用三层架构可实时驱动数百台监控终端,为某型客机的首飞及取证试飞提供了技术支持。     

基于WPF技术的试飞数据实时监控系统设计研究

立足于当前大型民用飞机试飞模式,集合数据处理及实时监控特点,在Visual Studio环境下,利用WPF软件编程技术,构建了基于数据层、业务逻辑层、表示层的试飞数据实时监控系统。系统利用多种显式控件,充分模拟了试飞数据监控状态,通过WPF数据驱动模型及合理的线程资源调配,实现了对不同类型数据的实时监控、分析、存储和回放,为后续民机试飞测试技术的创新提供了参考依据。     

基于GMAP.NET的民机试飞二维电子地图设计与研发

电子地图是民机试飞中常见的监控应用,用于实时反映试飞飞机的位置、航迹和空域等信息。但传统的电子地图功能单一,存在无法动态更新空域、不能航后回放以及不支持多架机集中监控等问题,无法满足当前试飞安全监控需求。基于GMAP.NET组件设计研发了一款新的二维电子地图实时监控软件,采用多线程调度、动态图层等技术,集成了时序数据库,在实现多架机试飞航迹实时监控的同时,支持航迹信息的实时存储、回放和空域信息的在线更新。通过在某国产大型客机试飞现场的测试,软件可满足试飞航迹的安全监控需求。     

基于Measurement Studio的民机颤振试飞数据实时监控分析系统设计与研究

颤振试飞是风险极高、多学科交叉的复杂试飞科目,其实时监控及分析显得极为重要。以某型国产民机颤振试飞为背景,基于Measurement Studio平台,设计开发了颤振试飞数据实时监控分析系统。系统集成了半带宽法、快速傅里叶变换、小波转换等算法,实现了颤振数据的时频域分析、阻尼计算,并以文本格式在实时状态下记录了颤振数据,同时以多线程和DataBinding模型完成了分析结果的实时显示,为国产民机的安全试飞提供了技术保障。     

C919飞机航空总线采集和实时分析技术

为了采集和实时分析C919大型客机航电ARINC664总线数据,研究大客飞机航电总线协议及测试总线数据特点,设计并研制了满足机载测试需求的原理样机,并在航电实验室进行了试验验证,解决了新型复杂结构ARINC664总线数据的余度剔除、数据采集和实时分析等难题,实现了总线数据的采集和实时分析.该总线系统可以将重要数据实时编码发送到机上的监控系统、水配重或遥测下传到地面监控大厅,提高了飞行试验工作效率,为大客飞机试飞安全提供了技术保障.     

航空发动机试飞关键参数趋势监控的实现及应用

为了实现航空发动机滑油压力、滑油温度、振动值在试飞中的趋势监控,采用神经网络方法对某型发动机大量试飞数据进行训练和验证,获得了这几个参数全过程较为准确的计算模型。计算模型应用于该型号另1台发动机参数趋势监控中,在应用前,利用有限架次试飞数据修正了这几个参数的计算模型,采用动态链接库形式实现计算模型与原有实时监控系统的协同工作,进行了模型计算结果和试飞结果趋势实时对比监控。结果表明:模型计算结果和试飞结果变化趋势吻合良好,说明了神经网络计算模型的准确性以及在关键参数趋势监控中的工程实用性。     

民机试飞测试数据处理分析软件设计开发

测试数据是民机试飞过程中的最终产物,是反映飞机系统状态、表明适航符合性的重要依据。随着大量先进航空总线在民机上的应用,测试数据的体量越发庞大、类型也更为复杂,为测试数据的处理和分析带来了巨大的挑战。对民机试飞测试数据的类型、存储特点和常用分析方法进行了研究,深入分析了试飞测试数据的处理和分析需求,立足于WPF(windows presentation foundation)平台,采用MVVM(Model-View-ViewModel)设计模式,使用了内存管理、DataBinding事件模型、反射等关键技术,集成了SciChart、时序数据库等组件,设计开发了民机试飞测试数据处理分析软件。软件实现了试飞测试数据的快速处理、分析及可视化,可完成多个数据文件的同时加载、进行1 Hz～16 kHz不同采样率下数据分析结果的可视化展示,经实际应用,满足了某国产大型客机的试飞需求。     

飞行试验数据驱动的涡扇发动机模型辨识

为实现航空发动机飞行试验实时监控,分析整理了涡扇发动机实际飞行试验数据,并以三层前向人工神经网络为基础,通过引入输出层反馈至输入层,形成该涡扇发动机的NNARX模型。对包括高压转子转速在内的11个发动机关键参数变化模型进行研究,并在额外架次全程飞行试验数据上验证和讨论辨识模型的推广能力。结果表明,辨识模型样本点上最大相对误差在5%以内,辨识模型可以应用到该型发动机的试飞实时监控中,同时也可为后续建立涡扇发动机的全包线自适应实时监控模型提供参考。     

飞行监控系统中基于GPU的地形渲染

利用实时遥测飞行信息生成三维虚拟地形场景,旨在飞机试飞时,增强地面指挥人员对飞机实时位置地面场景的感知能力,帮助飞行员在试飞时处理复杂多变的飞行状况。为了逼真且流畅地生成三维地形场景,首先使用固定网格映射(PGM)的方法生成地形采样网格,接着利用几何着色器为三角形面片分配连续的与视点相关的细节等级(LOD),对缓存在纹理数组中的各等级高程数据和卫星照片进行混合采样。由于细节等级是连续的,因此各级纹理和高程之间能够平滑的过渡,增加了场景的真实性。最后,考虑到显存的容量限制,引入了一种内存与显存之间的纹理调度方法。整个算法都是面向图形处理单元(GPU)实现的,能够较好地兼顾实时性和真实性,实现多分辨率大规模地形场景的实时虚拟显示。根据本文算法实现的实时监控系统在支线飞机的飞行试验中取得了较好的效果。     

数字化车间虚拟监控系统研究

传统的虚拟监控系统管理层与执行层信息交互能力不足,不能满足当前车间监控需求,基于虚拟现实技术与信息集成技术,建立车间状态监控系统,实现整个车间内人员、物料、设备等位置及状况的实时监控.系统以三维制造资源模型为基础构建数据逻辑模型;采用XML规范建立系统模块间的数据接口;利用实时状态数据驱动三维虚拟模型;利用Unity3D技术实现虚拟场景的渲染与实时人机交互,最后通过实例验证了系统的有效性.     

机翼结冰生命周期的数字孪生软件系统

飞机巡航中的机翼结冰情况是关系到飞行安全的重大实际问题之一,如果能够实时监测甚至根据环境提前预测机翼结冰过程和状况,对改进机翼防除冰设计、规避飞行危险都具有重大意义。数字孪生技术作为5G信息时代中新兴的技术,为物理过程的虚拟呈现提供了新的思路与解决方案、同时数字孪生技术结合人工智能等技术,同样可以应用于飞机巡航中机翼结冰物理过程,对实时监测与预测提供了新的技术保证。从数字孪生的角度出发,以机翼结冰神经网络模型为切入点,设计实现了一款基于数字孪生和人工智能技术的巡航中机翼结冰二维过程快速呈现软件系统。软件获取飞机巡航结冰参数与飞行参数,运行结果能够利用动态显示方式,呈现飞机巡航中机翼结冰全生命周期。     

基于GPS的直升机航迹测量系统

基于GPS直升机航迹测量系统是利用高精度的GPS实时RTK、逆向RTK和事后动态载波相位差分技术,用于直升机飞行试验中的航迹、速度、高度等信息的测量和实时显示。同时系统融合了高速无线数字通讯技术、惯导设备等多种高新技术。     

On the generation of flight dynamics aerodynamic tables by computational fluid dynamics

An approach for the generation of aerodynamic tables using computational fluid dynamics is discussed. For aircraft flight dynamics, forces and moments are often tabulated in multi-dimensional look-up tables, requiring a large number of calculations to fill the tables. A method to efficiently reduce the number of high-fidelity analyses is reviewed. The method uses a kriging-based surrogate model. Low-fidelity (computationally cheap) estimates are augmented with higher fidelity data. Data fusion combines the two datasets into one single database. The approach can also handle changes in aircraft geometry. Once constructed, the look-up tables can be used in real-time to fly the aircraft through the database. To demonstrate the capabilities of the framework presented, five test cases are considered. These include a transonic cruiser concept design, an unconventional configuration, two passenger jet aircraft, and a jet trainer aircraft. Investigations into the areas of flight handling qualities, stability and control characteristics and manoeuvring aircraft are made. To assess the accuracy of the simulations, numerical results are also compared with wind tunnel and flight test data.     

电传飞行控制系统稳定裕度实时监控技术

介绍了电传飞行控制系统稳定裕度的实时监控技术,论述了该技术的应用方法和使用目的,给出了一种基于快速傅立叶变换算法的稳定裕度分析方法,指出了激励信号的选取原则,并对两种激励方案进行了比较,然后介绍了实时监控系统的组成,最后结合该技术在某型飞机定型试飞中的应用,阐述了该系统在包线扩展试飞中的重要作用。     

基于航迹运行的大型客机推力管理系统需求分析

在基于航迹的运行(Trajectory Based Operation,TBO)模式中,推力管理是使飞机在安全飞行的同时,提高燃油经济性、飞行性能的关键技术。为了分析出必要可要的需求,基于民航客机推力及飞行性能原理,本文分析了基于4D-TBO的推力管理的功能及实施相关功能所必须的数据,在此基础上去设计基于航迹运行的推力管理系统(Thrust Management System,TMS)的架构,从而获得了满足未来大型先进客机飞行任务需要的TMS的重要基础信息。     

飞机结构健康监测技术

飞机结构健康监测技术已经在实验室实验及飞行试验中得到了成功验证,随着技术成熟度的持续提升,在未来数年,该项技术具备极大的装机应用的可能性。飞机结构健康监测技术是一项通过传感器等硬件获取结构或系统数据信息为核心的创新性技术,该项技术能够在飞机的设计、制造、运营和维护等各个过程中发挥重要作用,同时,也是未来智能航空的关键组成部分。此外,随着人工智能、大数据、5G以及物联网概念的推进,航空结构健康监测技术的发展得到了一次飞跃的契机。本文首先全面的分析了飞机结构健康监测技术为航空领域带来的益处,并对其关键技术和应用现状进行了系统性的阐述,最后基于现有理论知识与先前工程经验创新性地提出一套民用飞机健康管理策略。