范景龍

摘 ? 要：該文在結(jié)合現(xiàn)有資料分析飛機(jī)試飛測試重要價值和當(dāng)前需求的基礎(chǔ)上，詳細(xì)探究了現(xiàn)階段飛機(jī)試飛過程中，機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)、機(jī)載數(shù)據(jù)記錄技術(shù)以及地面遙測接收技術(shù)等多種技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，并對未來較長時間內(nèi)的飛機(jī)試飛測試的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，從而為不斷加強對飛機(jī)試飛測試現(xiàn)狀的掌控能力，以及飛機(jī)試飛對策的探究水平提供更多參考。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)試飛測試;機(jī)載數(shù)據(jù);遙測技術(shù)

中圖分類號：V217 ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

飛機(jī)試飛測試是對飛機(jī)整機(jī)性能進(jìn)行科學(xué)驗證和精確確認(rèn)的重要內(nèi)容，更是保證飛機(jī)試驗獲得成功的關(guān)鍵工序，直接關(guān)系到飛機(jī)后續(xù)的飛行情況。通常情況下，飛機(jī)試飛測驗是在真實的飛行環(huán)境下進(jìn)行各種模擬試驗，計算并確保飛機(jī)各項性能符合實際飛行標(biāo)準(zhǔn)與要求。目前，國內(nèi)外關(guān)于軍用飛機(jī)的測試已擁有較為完備的測試技術(shù)、測試體系和測試方法，能依賴其可靠的測試設(shè)備確定飛機(jī)的實際性能指標(biāo)是否合格，并且與國際先進(jìn)的飛機(jī)試驗測試水平接軌。但是相對于其他民用飛機(jī)，尤其是大型民用飛機(jī)的試飛測試問題，國內(nèi)仍處于測試方案和測試內(nèi)容研究探索的初始階段。因此，該文對飛機(jī)試飛測試現(xiàn)狀的梳理有著重要的理論意義和現(xiàn)實價值。

1 飛機(jī)試飛測試的作用與需求

1.1 飛機(jī)試飛測試的作用

首先，飛機(jī)試飛測試能借助真實飛行環(huán)境中各項數(shù)據(jù)的計算與模擬，獲取飛機(jī)飛行過程中的各類數(shù)據(jù)。其次，能夠借助飛機(jī)試飛仿真試驗，進(jìn)一步分析和處理飛機(jī)運行過程中的各項原始試飛數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整科學(xué)且精確度較高的飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)軟件平臺和硬件平臺。再者，飛機(jī)試飛測試能在很大程度上提升飛機(jī)飛行地安全性。同時，飛機(jī)試飛測試能夠大幅提升飛機(jī)的試飛效率，進(jìn)一步縮短飛機(jī)的試飛周期，更能夠增加飛機(jī)飛行過程中的綜合效益。最后，飛機(jī)試飛測試更有助于排除飛機(jī)真實飛行過程中的故障，能為飛機(jī)故障檢測提供數(shù)據(jù)支撐，更能為飛機(jī)設(shè)計管理部門的優(yōu)化驗證甚至改進(jìn)航空飛行器的基礎(chǔ)設(shè)置架構(gòu)，提供較為真實的試飛數(shù)據(jù)。

1.2 飛機(jī)試飛測試的需求

通常情況下，開展飛機(jī)試飛試驗主要是為了進(jìn)一步確定飛機(jī)飛行的相關(guān)參數(shù)，發(fā)現(xiàn)飛機(jī)飛行過程中可能存在的故障問題，并提出飛機(jī)的最終模型架構(gòu)模式，確認(rèn)飛機(jī)產(chǎn)品能在外界真實飛行條件下達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。同時，能借助符合性試飛試驗，對飛機(jī)零部件及其系統(tǒng)功能正常和工作可靠性進(jìn)行判斷，能夠證實飛機(jī)型號是否符合要求，研究適航標(biāo)準(zhǔn)和飛行專用條件等要求，更能夠借助飛機(jī)試飛試驗，證實飛機(jī)設(shè)計和制造所適用的規(guī)章標(biāo)準(zhǔn)，確保飛機(jī)運行傳感器輸入超過量誤差范圍在15%以內(nèi)，滿足客戶的運行需求。

2 飛機(jī)試飛測試現(xiàn)狀

2.1 機(jī)載數(shù)據(jù)采集技術(shù)

機(jī)載數(shù)據(jù)采集技術(shù)作為飛機(jī)試飛測試過程中的重要內(nèi)容，該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更是飛機(jī)采集技術(shù)的綜合體現(xiàn)和重要代表。一般情況下，飛機(jī)試飛測試過程中的機(jī)載數(shù)據(jù)采集技術(shù)主要包括系統(tǒng)架構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、采集系統(tǒng)運行速率、采集系統(tǒng)參數(shù)類型、插件板等部分。同時，飛機(jī)試飛測試的機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)大多采用總線式分布結(jié)構(gòu)，利用多臺采集設(shè)備分布放置于飛機(jī)不同部位的方式，采集飛機(jī)飛行過程中的諸多數(shù)據(jù)信息，再以PCM數(shù)據(jù)流方式，通過系統(tǒng)總線之間的連接，組成完整的數(shù)據(jù)系統(tǒng)，整個過程采集速率保持在8 MB/s～12 MB/s。

2.2 機(jī)載數(shù)據(jù)記錄技術(shù)

飛機(jī)試飛過程中的機(jī)載數(shù)據(jù)記錄技術(shù)是飛機(jī)試飛過程中，數(shù)據(jù)工作處理能夠得到及時響應(yīng)的重要技術(shù)支撐。目前，德國公司機(jī)的載數(shù)據(jù)記錄器以及美國公司的較大容量和較高運轉(zhuǎn)速率的數(shù)據(jù)記錄器，都是當(dāng)今飛機(jī)試飛試驗過程中機(jī)載數(shù)據(jù)記錄技術(shù)的先進(jìn)代表。一般情況下，飛機(jī)試飛過程中的機(jī)載數(shù)據(jù)記錄技術(shù)主要包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、記錄數(shù)據(jù)信號類型、記錄介質(zhì)、實際記錄速率、數(shù)據(jù)信息記錄格式以及記錄器真實記錄容量、接口使用維護(hù)等組成部分。對于飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)記錄技術(shù)的系統(tǒng)架構(gòu)來說，絕大部分記錄器采用計算機(jī)總線采集和記錄一體化的結(jié)構(gòu)模式，利用PCM、音頻、視頻以及模擬信號等記錄方式，實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的多項識別，其真實記錄速率大多在40 MB/s～400 MB/s。

2.3 機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)

通常情況下，飛機(jī)試飛過程中的機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)的實際調(diào)制帶寬，已從傳統(tǒng)模式進(jìn)一步擴(kuò)展到3 MHz以上，最大的機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)調(diào)制帶寬已高達(dá)15 MHz，能夠有效傳輸飛機(jī)試飛過程中的數(shù)字信號和彩色信號，且能夠保證飛機(jī)數(shù)字信號和圖像信號的傳播速率。機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)的實際輸出功率能夠適用于不同情況下的飛機(jī)試飛測試的使用對象。在飛機(jī)試飛過程中，當(dāng)飛機(jī)實際發(fā)射功率為20 W時，飛機(jī)機(jī)載遙測發(fā)射技術(shù)能借助單獨模塊的遙測功能放大器配合使用，保證遙測功能放大器輸入激勵功率在0.04 uW～5.00 uW，以此來進(jìn)一步拓寬飛機(jī)遙測發(fā)射技術(shù)的實際動態(tài)范圍。

2.4 地面遙測接收技術(shù)

飛機(jī)試飛測試的地面遙測接收技術(shù)主要包括遙測測接收天線、天線控制器和遙測接收機(jī)3個部分。對于遙測接收機(jī)問題來說，飛機(jī)試飛時，地面遙測接收機(jī)組使用過程中的接收機(jī)類型主要是2塊單板單通道接收機(jī)所組成的，基于個人計算機(jī)組平臺的機(jī)箱，以此來實現(xiàn)同臺計算機(jī)系統(tǒng)的雙通道接收模式。一般情況下，飛機(jī)試飛過程中，地面遙測接收技術(shù)接收機(jī)高頻使用部分仍舊采用模擬技術(shù)，而在70 MHz后，幾乎所有飛機(jī)試飛遙測接收機(jī)都采用數(shù)字化處理方式，調(diào)制解調(diào)技術(shù)也由傳統(tǒng)模式下的FM調(diào)制，轉(zhuǎn)換到現(xiàn)階段使用較為廣泛的QPSK數(shù)字化調(diào)制模式。

2.5 遙測數(shù)據(jù)處理技術(shù)

在飛機(jī)試飛過程中，遙測數(shù)據(jù)處理技術(shù)作為飛機(jī)試飛遙測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的核心，更是直接關(guān)系到飛機(jī)遙測數(shù)據(jù)處理前端服務(wù)的關(guān)鍵步驟，該處理技術(shù)從產(chǎn)生至今已經(jīng)歷了分立式、智能式甚至嵌入式的快速發(fā)展階段。目前，計算機(jī)技術(shù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的飛速發(fā)展，進(jìn)一步提高了計算機(jī)速度和總線速度，打破了飛機(jī)試飛運行過程中的遙測前端處理器瓶頸，傳統(tǒng)單CPU和單總線式結(jié)構(gòu)模式下的遙測前端處理器，已不適用，網(wǎng)絡(luò)模式下的分布式體系結(jié)構(gòu)成為現(xiàn)階段飛機(jī)遙測數(shù)據(jù)信息處理系統(tǒng)的主流[1]。目前，遙測數(shù)據(jù)信息處理技術(shù)系統(tǒng)主要利用基于網(wǎng)絡(luò)分布式的體系結(jié)構(gòu)，以千兆以太網(wǎng)為技術(shù)支撐，實現(xiàn)服務(wù)器和客戶機(jī)的工作模式轉(zhuǎn)換。進(jìn)一步利用PCI總線和NT工作平臺等，改變傳統(tǒng)模式下的遙測服務(wù)器，以此來取代嵌入式遙測前端服務(wù)器，使飛機(jī)試飛過程中的數(shù)據(jù)處理速度得到大幅提升。

3 飛機(jī)試飛測試的發(fā)展趨勢

3.1 數(shù)字化

結(jié)合現(xiàn)階段飛機(jī)試飛測試技術(shù)的重要發(fā)展可知，數(shù)字化是飛機(jī)試飛測試技術(shù)未來的發(fā)展趨勢。飛機(jī)試飛測試技術(shù)經(jīng)歷了傳統(tǒng)模式下的光學(xué)示波器、自顯器的模擬時代，以及當(dāng)前數(shù)字化模擬和混合模擬的時代，已從傳統(tǒng)模式下的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)記錄功能的分散完成，到當(dāng)今社會采集、處理、記錄和傳輸?shù)娜珨?shù)字化綜合完成。隨著近年來計算機(jī)信息技術(shù)的飛速發(fā)展，DSP在飛機(jī)試飛測試技術(shù)過程中的大量應(yīng)用，使飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)信號從傳統(tǒng)模式下的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，實現(xiàn)了飛機(jī)試飛信號的數(shù)字化處理和傳輸，虛擬測試儀器甚至是測試軟件也逐步取代了傳統(tǒng)模式下的硬件測試設(shè)備[2]。另一方面，雖然視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)等在飛機(jī)試飛測試過程中有著不容忽視的重要價值，但是目前廣泛使用的模擬數(shù)字信號方式，并不能滿足飛機(jī)試飛測試發(fā)展的多樣化需求，未來飛機(jī)試飛多路視頻圖像設(shè)置以及音頻圖像等的數(shù)字化采集和壓縮，將成為飛機(jī)試飛測試技術(shù)的必然發(fā)展方向。

3.2 網(wǎng)絡(luò)化

目前，飛機(jī)遙測數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、飛機(jī)事后數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)甚至飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)等，都在較大程度上實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，極大程度地提高了飛機(jī)試飛數(shù)據(jù)的處理容量和處理效率，更縮短了飛機(jī)試飛過程中數(shù)據(jù)處理的周期。因此，從傳統(tǒng)的總線式分布結(jié)構(gòu)逐步向網(wǎng)絡(luò)式分布結(jié)構(gòu)發(fā)展，是飛機(jī)試飛測試過程的重要趨勢，基于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的飛機(jī)測飛試驗，使飛機(jī)試飛測試系統(tǒng)突破了總線式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式所帶來的數(shù)據(jù)測試瓶頸，能夠在功能上更滿足新一代飛機(jī)試飛測試系統(tǒng)的增長需求。

3.3 綜合化

隨著傳感器技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和自動化技術(shù)等的飛速發(fā)展，集數(shù)據(jù)傳感器、信號調(diào)節(jié)器為一體的智能化飛機(jī)試飛傳感器設(shè)備，集信號調(diào)節(jié)、數(shù)據(jù)信息處理器以及數(shù)字化處理為一體的數(shù)據(jù)采集器，以及集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)記錄為一體的記錄器等的智能化和綜合化趨勢，逐步成為飛機(jī)試飛測試技術(shù)結(jié)構(gòu)功能一體化的未來發(fā)展方向。飛機(jī)試飛測試過程中設(shè)備信息的小型化、智能化、高速度甚至大容量化等，都是飛機(jī)試飛機(jī)載數(shù)據(jù)信息采集記錄和傳輸?shù)谋厝话l(fā)展趨勢。

3.4 軍民兩用化

不少國家的較多軍用用品或民用用品，在其實際開發(fā)過程中的兼容性越來越強，軍用系統(tǒng)與民用系統(tǒng)采用同樣的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)，這樣能大幅降低飛機(jī)試飛測試技術(shù)的應(yīng)用開發(fā)成本。對于飛機(jī)試飛測試技術(shù)問題來說，全新的民轉(zhuǎn)軍甚至引民入軍是其重要發(fā)展方向。改革開放以來，隨著我國高新產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入、測試技術(shù)等高新技術(shù)優(yōu)質(zhì)資源，并不能及時有效地涵蓋民用技術(shù)產(chǎn)業(yè)，國防現(xiàn)代化建設(shè)服務(wù)水平較低，造成了較多資源的浪費。因此，軍民兩用化將是飛機(jī)試飛測試技術(shù)發(fā)展的重要途徑。

4 結(jié)論

對飛機(jī)試飛測試技術(shù)的探討與總結(jié)、回顧與展望，能夠進(jìn)一步了解現(xiàn)階段飛機(jī)試飛測試技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及其未來發(fā)展趨勢，更能在一定程度上指導(dǎo)我國飛機(jī)試飛測試行業(yè)的未來前進(jìn)方向，在探查國內(nèi)外飛機(jī)試飛測試技術(shù)優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，吸收借鑒國外先進(jìn)技術(shù)，以此來彌補國內(nèi)飛機(jī)試飛測試系統(tǒng)的開發(fā)弊端，不斷提升我國飛機(jī)試飛測試技術(shù)的發(fā)展水平。

參考文獻(xiàn)

[1]白霄賢.試飛測試技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展[J].測控技術(shù)，2017（21）：28-34.

[2]王石磊，王宇.淺談加強試飛安全管風(fēng)險管理的重要意義[J].管理縱橫，2014（5）：15-19.