試飛科目構(gòu)型評(píng)估實(shí)踐中問題及措施的研究

徐凱

【摘 要】對(duì)于民機(jī)而言，構(gòu)型評(píng)估工作貫穿設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、生產(chǎn)、取證的整個(gè)研制過程，而在民機(jī)試驗(yàn)（包括飛行試驗(yàn)）過程中，構(gòu)型評(píng)估則是試驗(yàn)開展的前提和保障。本文結(jié)合某型號(hào)民機(jī)的試飛過程，分別從民機(jī)系統(tǒng)級(jí)和整機(jī)級(jí)試飛角度介紹試飛科目構(gòu)型評(píng)估的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)遇到的問題進(jìn)行研究，提出解決措施。

【關(guān)鍵詞】民機(jī)；構(gòu)型評(píng)估；試飛；系統(tǒng)級(jí)；整機(jī)級(jí)

0 引言

民機(jī)在正式投入使用前通過試驗(yàn)性飛行（文中簡(jiǎn)稱“試飛”），檢查飛機(jī)的設(shè)備和驗(yàn)證飛機(jī)的性能等，試飛分為研發(fā)試飛和驗(yàn)證試飛。驗(yàn)證試飛由申請(qǐng)人組織，局方全面參與和控制，對(duì)飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造和使用進(jìn)行全面檢驗(yàn)，確認(rèn)飛機(jī)滿足適航要求的最低安全標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)行要求。驗(yàn)證試飛分為申請(qǐng)人表明符合性試飛和審定試飛，在試飛科目開展前須按照試飛要求對(duì)試飛機(jī)構(gòu)型進(jìn)行評(píng)估。

1 系統(tǒng)級(jí)試飛科目構(gòu)型問題及措施

1.1 避免構(gòu)型凍結(jié)瓶頸

系統(tǒng)構(gòu)型凍結(jié)出現(xiàn)死循環(huán)問題屢見不鮮。以導(dǎo)航系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)構(gòu)型需要試飛數(shù)據(jù)作為支持方可提供凍結(jié)，部分試飛數(shù)據(jù)還需要使用民航機(jī)場(chǎng)設(shè)備才可獲取，而試飛管理體系要求系統(tǒng)狀態(tài)凍結(jié)后方可進(jìn)行試飛，且需使用民航機(jī)場(chǎng)設(shè)備的系統(tǒng)，更是必須保證構(gòu)型凍結(jié)并到位。針對(duì)該問題，應(yīng)當(dāng)靈活處理，在充分論證試飛必要性的前提下，大膽安排研發(fā)試飛來及早獲取數(shù)據(jù)資料，支持系統(tǒng)構(gòu)型早日凍結(jié)。

1.2 集中優(yōu)化管理零散科目

與整機(jī)級(jí)試飛科目任務(wù)量大、易集中控制不同，系統(tǒng)級(jí)試飛科目大多具備試飛科目架次少、試飛科目數(shù)量多、各科目對(duì)飛機(jī)要求狀態(tài)各異的情況，難以按照整機(jī)級(jí)試飛科目那樣通過集中凍結(jié)構(gòu)型狀態(tài)便可以保障大部分科目的試飛。以航電系統(tǒng)為例，整個(gè)航電系統(tǒng)下轄自動(dòng)飛行、通信、導(dǎo)航、指示記錄、中央維護(hù)、E3等6個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)還分出了數(shù)個(gè)甚至十?dāng)?shù)個(gè)分系統(tǒng)，分系統(tǒng)中也涉及了多個(gè)分科目。這些分科目各自要求的試飛機(jī)構(gòu)型狀態(tài)各異，但每個(gè)分科目基本只飛一個(gè)架次，甚至只是結(jié)合飛行。在這種情況下，如果機(jī)械的按照每個(gè)科目系統(tǒng)構(gòu)型來要求試飛機(jī)狀態(tài)，就會(huì)造成試飛延續(xù)性差，試飛機(jī)多次進(jìn)行狀態(tài)調(diào)整的情況。針對(duì)該問題，首先應(yīng)當(dāng)從宏觀上對(duì)系統(tǒng)級(jí)試飛科目進(jìn)行統(tǒng)一考量，盡可能將構(gòu)型狀態(tài)相近的科目集中安排，在集中飛行期間凍結(jié)飛機(jī)構(gòu)型狀態(tài)；其次，針對(duì)系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)科目具備可結(jié)合的特點(diǎn)，打破 “分系統(tǒng)試驗(yàn)大綱——分系統(tǒng)構(gòu)型”的模式，以分系統(tǒng)構(gòu)型為基礎(chǔ)，多個(gè)不同系統(tǒng)的試飛任務(wù)單可以統(tǒng)一編排、結(jié)合飛行，最大程度的提高單架次試飛效率，減少試飛時(shí)間，從而緩解構(gòu)型狀態(tài)凍結(jié)造成的不便。

1.3 合理安排備份科目

系統(tǒng)級(jí)試飛科目較為零散導(dǎo)致試飛安排經(jīng)常面臨調(diào)整，時(shí)間調(diào)整跨度可能會(huì)以月為單位計(jì)算。這將造成構(gòu)型評(píng)估報(bào)告需多次批準(zhǔn)的情況。以高頻通信系統(tǒng)為例，由于該科目試飛架次少，在試飛安排中多次作為備份科目，導(dǎo)致該系統(tǒng)試飛科目構(gòu)型評(píng)估報(bào)告多次根據(jù)試飛機(jī)最新狀態(tài)進(jìn)行更改。針對(duì)該問題，應(yīng)當(dāng)在完成主飛科目后即進(jìn)行備份科目試飛，避免構(gòu)型反復(fù)；如果未能及時(shí)安排備份科目試飛，也可以采取一次性備份制度，在某個(gè)試飛時(shí)間段內(nèi)未能安排，則在下一個(gè)試飛時(shí)間段將該科目轉(zhuǎn)為主飛科目進(jìn)行。

1.4 掌握技術(shù)狀態(tài)、充分驗(yàn)證功能

系統(tǒng)級(jí)飛行試驗(yàn)中有很多科目需要結(jié)合其它科目進(jìn)行試飛后方可發(fā)現(xiàn)問題，但由于結(jié)合科目一般處于從屬地位，很難掌握主動(dòng)權(quán)。以指示記錄系統(tǒng)為例，其多個(gè)功能需結(jié)合其它系統(tǒng)試飛進(jìn)行，而其他系統(tǒng)部分的試飛科目安排在較后期才進(jìn)行。這樣就為指示記錄系統(tǒng)功能驗(yàn)證和構(gòu)型凍結(jié)埋下了隱患。針對(duì)該問題，一方面系統(tǒng)專業(yè)應(yīng)當(dāng)盡可能完善試驗(yàn)室驗(yàn)證環(huán)境，使試驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)軌虮M可能覆蓋所有情況；另一方面，需要針對(duì)需結(jié)合試飛的科目進(jìn)行多維度管理，統(tǒng)籌控制。

2 整機(jī)級(jí)試飛科目構(gòu)型問題及措施

2.1 加強(qiáng)試驗(yàn)飛機(jī)構(gòu)型凍結(jié)管理

整機(jī)級(jí)試飛科目涉及專業(yè)面廣，準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，在此期間，任何對(duì)系統(tǒng)的更改都將導(dǎo)致新一輪的構(gòu)型評(píng)估，甚至在臨試飛前還要進(jìn)行評(píng)估，拖延了項(xiàng)目的進(jìn)度。針對(duì)該問題，整機(jī)級(jí)試飛科目負(fù)責(zé)人在構(gòu)型評(píng)估時(shí)，應(yīng)明確試飛要求，確定評(píng)估范圍，避免涵蓋無關(guān)系統(tǒng)。

2.2 充分掌握構(gòu)型狀態(tài)

整機(jī)級(jí)試飛科目所涉及的系統(tǒng)需要由系統(tǒng)專業(yè)負(fù)責(zé)人對(duì)試驗(yàn)飛機(jī)系統(tǒng)構(gòu)型和當(dāng)前系統(tǒng)構(gòu)型與取證構(gòu)型是否存在差異進(jìn)行全面了解，及時(shí)掌握試飛現(xiàn)場(chǎng)情況和試飛機(jī)的構(gòu)型狀態(tài)，整機(jī)級(jí)試飛科目負(fù)責(zé)人針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)構(gòu)型和差異情況進(jìn)行評(píng)估，判定是否可以進(jìn)行相關(guān)的整機(jī)級(jí)科目的試飛。

2.3 建立構(gòu)型平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)信息共享

由于民機(jī)項(xiàng)目涉及單位多，協(xié)調(diào)配合較為復(fù)雜，所以，試飛機(jī)的設(shè)計(jì)單位、制造單位、試飛承擔(dān)單位之間應(yīng)建立試飛現(xiàn)場(chǎng)的試飛機(jī)構(gòu)型管理平臺(tái)，數(shù)據(jù)庫依托數(shù)字化平臺(tái)之上，實(shí)時(shí)更新、實(shí)現(xiàn)信息共享。減少信息溝通不暢導(dǎo)致導(dǎo)致的項(xiàng)目進(jìn)度影響。

2.4 綜合考慮系統(tǒng)功能完整性

在整機(jī)級(jí)試飛科目準(zhǔn)備的過程中，整機(jī)級(jí)試飛科目負(fù)責(zé)人需做到全面考慮當(dāng)前系統(tǒng)功能是否能夠滿足科目試飛要求，系統(tǒng)專業(yè)負(fù)責(zé)人需對(duì)系統(tǒng)的功能完整性進(jìn)行驗(yàn)證和把關(guān)，當(dāng)系統(tǒng)專業(yè)對(duì)系統(tǒng)功能完整性考慮不足，系統(tǒng)功能未得到驗(yàn)證情況下，就會(huì)發(fā)生整機(jī)級(jí)試飛變成了檢驗(yàn)系統(tǒng)功能完整性的飛行，系統(tǒng)功能需要更改，無法滿足系統(tǒng)驗(yàn)證和整機(jī)級(jí)試飛科目條款符合性驗(yàn)證的要求。以某民機(jī)失速試飛科目為例，在失速試飛期間，就發(fā)生了襟翼4卡位迎角變化率修正符號(hào)在軟件中定義有誤，導(dǎo)致在飛行中失速推桿迎角比名義值大，對(duì)試飛安全造成影響，此現(xiàn)象本應(yīng)在系統(tǒng)地面試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)。針對(duì)該問題，系統(tǒng)專業(yè)應(yīng)當(dāng)盡可能完善試驗(yàn)室驗(yàn)證環(huán)境，使試驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)軌虮M可能覆蓋所有情況，避免將能夠通過試驗(yàn)室試驗(yàn)或機(jī)上地面試驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)功能的工作帶到試飛中，同時(shí)又要做到充分驗(yàn)證，嚴(yán)慎細(xì)實(shí)把關(guān)，對(duì)于沒有足夠把握確認(rèn)功能完整性的情況應(yīng)協(xié)調(diào)安排研發(fā)試飛，充分考慮、未雨綢繆，科學(xué)合理安排好試驗(yàn)室試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)和研發(fā)試飛，層層規(guī)劃、合理利用，既能充分驗(yàn)證系統(tǒng)功能完整性又不浪費(fèi)有限資源。

2.5 全面系統(tǒng)交聯(lián)驗(yàn)證

整機(jī)級(jí)試飛科目負(fù)責(zé)人不僅要考慮各系統(tǒng)功能能否滿足科目試飛要求，還需要從整機(jī)角度考慮各系統(tǒng)集成后的功能能否滿足科目試飛要求。完全通過地面試驗(yàn)進(jìn)行整機(jī)性能驗(yàn)證的方法存在一定的弊端和風(fēng)險(xiǎn)，包括各分系統(tǒng)的兼容與匹配，物理試驗(yàn)過程復(fù)雜、準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、試驗(yàn)成本高，地面試驗(yàn)無法完全考慮各類飛行環(huán)境和飛行工況，難以表征系統(tǒng)軟硬件的全部特征，難以獲取全面的整機(jī)性能數(shù)據(jù)等。同時(shí)，由于系統(tǒng)交聯(lián)驗(yàn)證認(rèn)知不足，在系統(tǒng)級(jí)頂層設(shè)計(jì)功能需求的編制過程中并未明確好各系統(tǒng)之間的接口及驗(yàn)證關(guān)系，驗(yàn)證安排就會(huì)不夠充分，甚至存在無專業(yè)涉足的空白地帶，這就導(dǎo)致了整機(jī)級(jí)科目試飛達(dá)不到科目本身的試飛目的。以某民機(jī)高速特性試飛為例，從整機(jī)級(jí)角度考慮應(yīng)該是馬赫數(shù)配平優(yōu)先，然而由于馬赫數(shù)配平和構(gòu)型配平兩者之間的邏輯關(guān)系設(shè)計(jì)不當(dāng)，在實(shí)現(xiàn)功能的時(shí)候發(fā)生了哪項(xiàng)先發(fā)指令就先執(zhí)行哪項(xiàng)的情況，即系統(tǒng)功能在整機(jī)級(jí)的實(shí)現(xiàn)情況并不符合整機(jī)級(jí)科目試飛要求，在高速特性構(gòu)型評(píng)估報(bào)告中要求馬赫數(shù)配平功能正常、擾流板功能正常，因此，在此問題解決前飛機(jī)構(gòu)型是無法滿足高速特性中需要使用擾流板的狀態(tài)點(diǎn)的試飛科目執(zhí)行的。針對(duì)該問題，要從整機(jī)級(jí)角度開展功能完整性驗(yàn)證工作。如何在系統(tǒng)級(jí)頂層設(shè)計(jì)功能需求的編制過程中明確好各系統(tǒng)之間的接口及驗(yàn)證關(guān)系？如何讓系統(tǒng)供應(yīng)商了解整機(jī)級(jí)需求？這都是需要我們考慮的。讓系統(tǒng)交聯(lián)驗(yàn)證的工作沒有空白地帶，借助虛擬仿真技術(shù)手段來驗(yàn)證系統(tǒng)集成功能，通過虛擬仿真在整機(jī)級(jí)獲得取更高性能品質(zhì)，包括控制系統(tǒng)性能、電液系統(tǒng)作動(dòng)性能、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)與整機(jī)飛行狀態(tài)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與應(yīng)力、疲勞損傷以及復(fù)雜的力紛爭(zhēng)問題、起落架性能、燃油與推進(jìn)系統(tǒng)性能、環(huán)境控制與空氣循環(huán)系統(tǒng)品質(zhì)等，調(diào)優(yōu)系統(tǒng)性能并優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)。例如“虛擬鐵鳥”建模平臺(tái)的開發(fā)，它具備了完整的虛擬試驗(yàn)環(huán)境和仿真能力，在虛擬試驗(yàn)環(huán)境中，可以通過邏輯控制的設(shè)置和定義，像真實(shí)的物理試驗(yàn)一樣，選擇不同的試驗(yàn)?zāi)Ｊ胶驮囼?yàn)工況，如起飛、平飛、降落、滑行以及復(fù)雜的失效工況。通過“虛擬鐵鳥”試驗(yàn)，可以有效了解和洞悉整機(jī)性能，研究分系統(tǒng)和各學(xué)科之間的耦合，評(píng)價(jià)整個(gè)系統(tǒng)的性能?！疤摂M鐵鳥”與物理試驗(yàn)緊密結(jié)合，互為補(bǔ)充，可形成完整的全系統(tǒng)驗(yàn)證和認(rèn)證方法體系，貫穿民機(jī)整機(jī)級(jí)驗(yàn)證階段。

3 結(jié)束語

成千上萬試飛小時(shí)的積累為民機(jī)的安全可靠奠定了基礎(chǔ)，也帶給我們無數(shù)寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)這些經(jīng)驗(yàn)加以總結(jié)，為后續(xù)型號(hào)的試飛所用，我相信中國的民機(jī)事業(yè)終將在世界航空業(yè)發(fā)展的前沿大踏步前進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]周亮，等.民用飛機(jī)系統(tǒng)級(jí)飛行試驗(yàn)的構(gòu)型評(píng)估方法研究[J].航空科學(xué)技術(shù)，2012（5）.

[責(zé)任編輯：湯靜]