國內外先進航空測控技術發(fā)展現狀
飛機在研發(fā)過程中要進行大量的試驗和試飛,例如在預發(fā)展階段的風洞試驗,設計階段的結構強度試驗、系統(tǒng)仿真試驗,飛機總裝過程中的地面功能試驗等。這一系列試驗,其本質都是在不同程度、不同環(huán)境條件下模擬飛機飛行。
記者:統(tǒng)通用自動測試系統(tǒng)是國際自動測試(AT)領域備受推崇的全新測試理念,國外的第四代戰(zhàn)機已廣泛采用該項技術,請您介紹一下國外戰(zhàn)機自動測試系統(tǒng)的特點及研制動態(tài)。
方中祥:通用自動測試系統(tǒng) (GPATS)是以自動的方式,對航空機載設備的功能、部分性能或狀態(tài)參數進行測試,以確定設備健康狀況和進行故障定位為目的的設備。隨著航空技術的發(fā)展,現代戰(zhàn)機發(fā)展到第四代,主要代表有美國空軍的F一22、F一35。伴隨著計算機網絡信息技術的發(fā)展,第四代戰(zhàn)機的自動測試系統(tǒng)在功能上有了長足的進步,逐步向網絡化、智能化方向發(fā)展,這也就催生了通用自動測試系統(tǒng)的誕生。目前國外先進的通用自動測試系統(tǒng)除了具備接口標準化、通用性強、系統(tǒng)模塊化等特點外,還具備以下特點:
(1)大量采用虛擬儀器技術。GPATS系統(tǒng)沿襲了虛擬儀器技術 “軟件即儀器”的理念,軟件代替硬件成為測試系統(tǒng)的核心,這有助于進一步發(fā)掘系統(tǒng)的測試能力,延長設備服役期。
(2)組合儀器技術。組合儀器是近年來國外提出的新的測試概念,其特點是依靠軟件手段,結合數字信號處理技術,把幾個功能單一的儀器,按照一定的方式組合,構成新的儀器來使用。組合儀器技術的出現和發(fā)展,使大量還未達到使用壽命而功能單一的測試儀器獲得了新生,節(jié)省了系統(tǒng)升級的成本。
(3)適應新的維修體制。目前國外維修體制正逐步從三級維修向二級維修轉變,即把原有的中繼級任務合并到基地級中去,充分發(fā)揮基地級通用自動測試系統(tǒng)的效能。這種二級維修方案可以相應地降低設備投入、人力投入和對維修人員技術能力的要求,間接降低戰(zhàn)機的使用和保障費用,提高出動率。
目前,國外通用自動測試系統(tǒng)軟件的典型產品有:美國TYX公司的PA WS(Professional ATLAS/ABBET Work Station)軟件和歐洲EADS Test & Service的SMART(Standard Modular Avionics Repair and Test System)軟件。
在測試平臺方面,應用比較廣泛的是法國宇航公司自主研發(fā)的ATE C6通用自動測試平臺。該平臺是軍民通用自動測試平臺,采用SMART系統(tǒng),在保持自主研發(fā)的同時與國際標準規(guī)范接軌。TPS語言采用ATLAS,面向信號,應用虛擬儀器技術,可快速實現系統(tǒng)的集成和TPS的移植。應用網絡技術,具備遠程故障診斷/維修能力,在空客A320、A380等民用飛機和軍用直升機、歐洲戰(zhàn)斗機、坦克、導彈的電子設備測試中得到廣泛應用。平臺采用ARINC一608A接口,具備后續(xù)擴展能力,可以將外場可更換單元(LRU)故障迅速隔離到內場可更換單元(SRU)。
記者:試驗和試飛是整個飛機研制過程中關系到研制成敗的關鍵環(huán)節(jié),而試飛環(huán)節(jié)中的“神經系統(tǒng)”——測控系統(tǒng)又是關系到縮短試驗周期、減少試驗費用、提高飛機研制質量的核心問題。請您介紹一下我國航空領域測控系統(tǒng)的發(fā)展現狀。
方中祥:的確,飛機在研發(fā)過程中要進行大量的試驗和試飛,例如在預發(fā)展階段的風洞試驗,設計階段的結構強度試驗、系統(tǒng)仿真試驗,飛機總裝過程中的地面功能試驗等。這一系列試驗,其本質都是在不同程度、不同環(huán)境條件下模擬飛機飛行。在這些昂貴而耗時的試驗中,必須保證試驗安全,并及時取得寶貴的試驗數據,而測控系統(tǒng)則是實現這個目標的基本手段和工具。
新中國的航空工業(yè),一開始是從仿制開始的,較初對試驗、試飛并不重視,隨著自行研制的航空產品項目越來越多,對于測控系統(tǒng)的要求也越來越高。為此,國家投入了大量的人力和財力,從國外引進了大量的測控系統(tǒng),如巡回檢測系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)等,這些系統(tǒng)的引進對促進航空產品研制起到了一定作用。但是從目前國內測控系統(tǒng)的發(fā)展現狀來看仍然存在著不少的問題,主要表現為:在引進測控系統(tǒng)時,缺乏統(tǒng)一的規(guī)劃和集成,系統(tǒng)分散在設計、試驗、試飛的各個部門,存在著各自為政、重復建設的問題;由于引進的測控系統(tǒng)存在著功能的局限,造成數據交換困難,數據處理不規(guī)范,數據應用效果差,設備使用效率低的缺點,很難在航空產品發(fā)展的全生命周期中發(fā)揮主導作用。
而要改變這種現狀,我認為很重要的一點就是測控行業(yè)一定要樹立“自主創(chuàng)新”的觀念。以我國的航天事業(yè)為例,之所以能在較短的時間內躋身世界航天大國之列,很大程度上與航天人自立更生、自主創(chuàng)新的精神有關。由于行業(yè)的特殊性,我國航天領域在大力發(fā)展各種專用的測控系統(tǒng)的同時,十分注重統(tǒng)一的規(guī)劃,建立起了能支持整個行業(yè)發(fā)展的測控系統(tǒng)和測控中心,高效率、高可靠地完成了多種多樣的軍用、民用航天產品的研制任務。
我想,航天人的成功經驗值得我們航空人借鑒。測控中心在近年的工作中也發(fā)現,航空人已經意識到了自主創(chuàng)新對于整個行業(yè)發(fā)展的重要眭。據我所知,上海飛機制造廠在AR J21的研制過程中,結合項目自身的特點,與國內的院校、廠商聯手研制出了一系列擁有自主知識產權拘軟件和系統(tǒng)。如與上海交通大學珙合研制開發(fā)的三維動態(tài)顯示軟件;與上海大學等聯手自主研制了試飛數據管理系統(tǒng),其中包括飛行試驗數據庫、試飛信息管理軟件系統(tǒng)等;與國內測控企業(yè)合作開發(fā)了GPS航跡監(jiān)測系統(tǒng)等。這些自主研制的成果已成功應用到AR J21項目中,并發(fā)障了重要作用。
記者:近年來,航空工業(yè)測控技術發(fā)展中心本著“面向航空全行業(yè),為廠所服務,為預研型號服務”的宗旨,為促進我國航空測控技術的發(fā)展作了一系列的工作。請您介紹一下發(fā)展中心近年來的工作重點,以及所取得的成績。
方中祥:航空測控技術是航空科研的基礎,貫穿航空產品科研、開發(fā)、生產、使用和保障的全過程,是衡量一個國家航空工業(yè)發(fā)展水平的重要標志之一。隨著我國航空工業(yè)的迅速發(fā)展,尤其是新一代飛機和大型飛機項目的上馬,給測控行業(yè)帶來了重大機遇和挑戰(zhàn)。
航空工業(yè)測控技術發(fā)展中心成立至今,在國防科工委、中國一航科技發(fā)展部、中航二集團科技部、中國航空學會的領導和支持下,依托北京瑞賽科技有限公司,緊緊圍繞航空測控技術的發(fā)展動向,開展了一系列的工作。中心組織專家、學者開展了對國外航空試驗測試自動測試系統(tǒng)和技支術的發(fā)展趨勢研究。組織北京長城航空測控技術研究所有關專家、科研人員,翻譯出版了《自動測試系統(tǒng)譯文集》,其中收集了歐美等國在自動測試技術領域的較新發(fā)展信息,內容包括新一代自動測試設備軟硬件體系結構和核心技術等。譯文集中的信息對從事測試工作的管理、設計、使用和保障人員提供了信息共享的渠道,有助于我國國產測試設備的發(fā)展。
伴隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展和一系列新的型號工程的立項,中心下一個階段的工作將更多地關注型號的發(fā)展,關注航空測控技術產業(yè)化發(fā)展的問題。中心將不局限于為行業(yè)昆供較新的技術信息,還將逐步探索我國航空工業(yè)測控技術發(fā)展的規(guī)律,預測我國航空工業(yè)的需求,并竭力促進相關技術的發(fā)展。中心愿意成為,亍業(yè)間信息溝通的橋梁,為航空工業(yè)拘發(fā)展貢獻我們的一份力量。
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