试飞测试校准技术及其发展趋势

邓 斐

(江西洪都航空工业集团有限责任公司，江西 南昌 330000)

0 引言

试飞测试是针对飞行器试飞环境下进行的各项指标和性能的测试，将被测飞行器的参量数据和信息进行采集、转换、处理、存储以及校准，为试飞实验和测试提供技术指导与支撑。试飞测试校准系统能够整体反映相关测验校准技术，同时测试校准技术也在不断发展，测试校准系统得到进一步完善。尤其是近年来互联网技术、通信技术、人工智能技术的跨越式发展，进一步推动了试飞测试校准技术的飞速发展。在未来飞行实验以及试飞测试中，试飞测试校准的主导作用将逐渐凸显，对于我国空中交通的运行具有积极的保障作用为实际性能评估提供参考标准和基础数据。

1 试飞测试校准

1.1 目标

试飞不仅仅局限于对飞机飞行性能等进行评估和验证，还希望通过试飞测试实现对飞行器理论数据和实际数据的对比，鉴定飞机设计指标、飞行使用性能。一般飞机等飞行器的设计指标是基于理论研究和局部模拟基础上确定的，该指标可能和实际的飞行参数存在一定的差异，因此必须进行验证。在试飞飞行器上配备实验仪器以及设备进行协同实验验证，通过监测设备和仪器能够采集到大量的数据，结合计算机技术、互联网技术和大数据技术对采集到的数据进行深度解读，基于这些指标和参数实现对飞机等飞行器的鉴定。精密、详实、可靠的各类飞行参数是飞行器安全运行的保障，而这些飞行参数的获取需要精密测试设备的支持。

1.2 步骤流程

试飞测试校准在试飞实验中具有重要的作用，能够为试飞实验提供技术支撑，同对象技术指标和设计值的接近程度存在直接关系。对于飞机等飞行器而言，试飞测试校准属于复杂的规模性工程，其主要流程和步骤包括以下内容。

1)传感器的静态精度校准。试飞传感器静态校准是在特定实验条件下进行的，首先在传感器端设置标准输出量，并测量其相应输出量，进行数据对比能够得到传感器重复性、零位输出、非线性以及迟滞等静态参考标准。在进行静态校准中还可进行超量程实验，即设置超过传感器量程的输入量(15%～20%)，并以此得到校准特征，形成完整的传感器精度校准报告。在静态精度校准中需要按照《试飞测试仪器校准要求》执行，涉及到角速度、温度等共计13种试飞测试指标。

2)基于传感器工作机理，研究制定校准规范。飞行器中传感器敏感机制存在差异，因此需要明确传感器类型和敏感机制，针对性地研究其校准方法。温度传感器校准需要根据传感器装置的温度电阻特征进行温度设定，一般采用精准电阻箱进行替代。传感器配套与选型中需要考虑不同试飞实验需求，选择符合要求的精准度传感器、安装形式以及测量范畴。试飞测试中振动科目测试需要参照不同的振动类别，选择合适的传感器并对不同信号进行调节，保证校准数据的精确度。

2 测试校准信息化管理技术及其应用

2.1 测试校准信息化管理技术

数据管理技术是结合计算机技术、大数据技术等发展起来的新技术，能够对数据进行组织、分类、编码、存储、运维以及检索等操作。随着其应用技术的发展和革新，数据管理技术经过了三个发展阶段，由人工管理到文件管理，再到数据库管理，目前数据库管理已经成为了最常用的数据管理技术。数据管理技术的发展进程实际就是不断减少冗余数据、增强数据独立性、提升数据处理水平的发展过程。就目前试飞测试校准数据而言，很多单位和部门仍然处于文件管理的阶段。图1显示了校准数据管理现状，校准实验得到的原始数据主要依靠实验人员手动录入到电脑中，最终电脑生成指标校准报告。而数据的访问、处理等操作需要点击存储指标文件校准报告名实现。这种数据管理模式不仅效率较低，而且可靠性也较差。智能化、自动化是数据管理技术发展的必然趋势，目前在试飞测试校验技术中汇总文件管理数据方式过于落后，尤其是随着试飞测试校准数据量日益庞大，其已经不能适应任务需求。需要结合这种现状和需求构建试飞参数校准数据信息化管理平台，实现数据管理技术的改革和创新，提升数据管理的技术水平和执行效率。

图1 校准数据管理现状

2.2 试飞测试校准信息化管理平台

1)总体构架。为实现不同机型、不同任务需求试飞测试校验数据的信息化管理，需要普适性、全方位的试飞参数校准数据信息化管理平台。在该平台中为保障数据的可靠性、精确度，需要设置明确的权限范围和不同的用户权限。并且在平台中设置工作流程提醒，避免出现操作不规范、不标准的问题。本文提出了基于C/S 架构下的试飞参数校准数据信息化管理平台，如图2所示。该平台能够采集、存储和管理振动实验室、角速率和姿态实验室、压力实验室以及电学实验室中得到的相关校准数据，并且通过网络传输到服务器中，对数据进行初步解码，然后添加至测试参数校准数据库。根据质量审查标准，需要对数据库内存储的校准数据规范性和文件一致性进行审核，从而有效把控不同型号飞机、不同任务需求的试飞参数校准数据，进而规范试飞作业体系流程。

图2 平台设计图

2)总体方案。本文提出的试飞参数校准数据信息化管理平台主要是为了解决目前测试校准数据管理落后的问题，规避文件管理中存在的各种问题。在本文测试参数校准数据库研究中引入SQL SEVER软件进行自主研制和开发，测试校准数据库管理系统是基于C#进行研制的，测试参数校准数据库的关系模式是基于SQL语言建立的，能够对相关校准数据指标进行操作、控制、处理。数据库管理系统是进行数据库操作的管理软件。高水平的数据库管理系统能够给校准人员更好的使用体验，更高效地执行试飞测试参数校准数据的处理、组织、维护等。

2.3 功能实现

试飞参数校准数据信息化管理平台的功能设计如图3所示。

图3 校准信息化管理平台的功能

1)规避了传统测试校准数据文件化管理中存在的弊端和不足，进一步提升了测试校准数据管理水平。充分利用C#操作语言和SQL语言的优势，设置登录权限、用户账号等加强系统安全管理和防护；同时利用两种语言的优势，还能够简化操作流程，提升操作效率。

2)基于C/S架构下的校准数据库能够实现试飞测试校准数据的实时采集和上传，完全依靠计算机和互联网实现，不再需要人工录入，消除了人为因素的影响，在提升数据录入、管理效率的同时也提高了数据精度。关系化的数据库模型充分考虑了不同机型以及不同试飞测试要求，实现了数据集中化管理，也实现了数据资源共享。

3)数据管理技术进一步发展。测试校准体系流程标准化和质量审查的技术壁垒是数据规范化以及模板化存储，这也是未来发展的重要方向之一。

3 试飞测试校准技术发展趋势

3.1 静态校准逐渐趋于动态校准方向

试飞测试校准实验中涉及到大量的校准设备，包括双轴转台、压力校准仪器、速率转台、力(不同类型)校准仪器等，这些校准指标主要是静态校准形式，得到的信号也主要是缓慢静态信号。随着技术的不断发展和试飞测试校准要求不断提高，动态性参数测量变得越来越重要，如果仍然采用传统的静态指标可能达不到试飞测试校准的实际需求，基于此必须加强动态参数测试校准技术的发展。目前，动态校准需求以及相关研究逐渐增多。

3.2 网络化

目前试飞测试校准系统得到长足进展，试飞数据、遥测数据以及事后数据处理系统逐渐完善，呈现出典型的网络化发展趋势。试飞测试数据处理能力不断提升，处理效率不断提高。试飞数据处理周期缩短、处理精度提高成为试飞测试校准技术发展趋势。国内外很多大型运输机的试飞测试校验已经开始引入网络化机载飞行测试校准系统，研发成本和经费投入必将大幅降低。机载测试校验数据遥测传递向着网络化方向发展，并且已经在国外发达国家应用，有可能取代目前应用的IRIG106 遥测标准。我国也在网络化方面做出了大量的努力，不断在试飞测试校准中引入电子技术、人工智能技术、大数据技术以及云计算技术等，加强传感器、校准仪器的研发投入，希望开发具有自主知识产权的高水平产品。

3.3 新型智能化、阵列化传感器研发

我国实验技术水平不断提升，同时飞机技术标准也不断提高，飞机试飞测试中涉及到的指标和参数不断增加，给试飞测试校准可靠性、精确度提出了更高的要求。因此，试飞测试校准中涉及到的传感器误差必须要控制在一定范围之内。这种情况下，新型智能化、阵列化传感器的开发迫在眉睫。

4 结语

测试校准主要是依靠各种精密仪器设备对飞行器链路进行综合校准，对于试飞测试校准而言，需要借助可信度高的测试仪器在特定条件下进行校准，获得的输出输入特征作为飞机飞行试验数据处理基准。本文主要对试飞测试校准技术进行了研究，在分析试飞测试标准的基础上，提出了测试校准信息化管理技术及其应用，并且指出了测试校准技术在未来的发展趋势，这也需要广大从业者的不断努力。