1、书书书测控技术2023 年第 42 卷第 1 期试验与测试收稿日期:2021 11 18基金项目:装备预研航空工业联合基金项目(6141B05100103)引用格式:任宝平，张龑，范利花，等 电传飞控系统地面试验评价技术研究 J 测控技术，2023，42(1):56 61EN B P，ZHANG Y，FAN L H，et al Ground Test Evaluation Technology of Fly-by-Wire Flight Control System J Measurement Control Technology，2023，42(1):56 61电传飞控系统地面试验评价技术研
2、究任宝平1，张龑1，范利花2，张毅2，李伟1(1 航空工业第一飞机设计研究院，陕西 西安710089;2 航空工业北京长城航空测控技术研究所，北京101111)摘要:地面试验评价是提高地面试验效能的有效措施，国内在电传飞控系统地面试验中未见应用。通过研究基于试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理等维度的电传飞控系统地面试验评价指标体系，建立了地面试验知识模型库，开展了密切值评价法、相关性矩阵法、专家打分法在电传飞控系统地面试验评价应用中的技术研究，给出了每种方法的计算公式和应用实例，总结了 3 种方法在实际应用中的选用原则。通过电传飞控系统地面试验评价技术的应用，可以提前发现试验方案的缺项
3、，尽早开展优化工作，降低试验风险，提高试验效能。关键词:铁鸟试验;试验评价;密切值法;相关性矩阵;专家打分法中图分类号:V249 1文献标志码:A文章编号:1000 8829(2023)01 0056 06doi:10 19708/j ckjs 2022 03 247Ground Test Evaluation Technology of Fly-by-Wire Flight Control SystemEN Bao-ping1，ZHANG Yan1，FAN Li-hua2，ZHANG Yi2，LI Wei1(1 AVIC The First Aircraft Institute，Xi an
4、710089，China;2 AVIC Beijing Changcheng AeronauticalMeasurement and Control Technology esearch Institute，Beijing 101111，China)Abstract:The evaluation of ground test is an effective measure to improve the efficiency of ground test，whichhas not been applied in the ground test of the fly-by-wire(FBW)fli
5、ght control system in China By studying theevaluation index system of the ground test of the FBW flight control system based on the test content，test meth-od，test process and test data processing，the knowledge database of the ground test is established，and the tech-nical research on the application
6、of the osculating value evaluation method，the dependency matrix method andthe expert evaluation method in the ground test evaluation of the FBW flight control system are studied Thecalculation formulas and application examples of each method are given，and the selection principles of thethree methods
7、 in practical application are summarized Through the application of ground test evaluation tech-nology for FBW flight control systems，the shortcomings of the test programme can be identified in advance andoptimisation work can be carried out as early as possible to reduce test risks and improve test
8、 effectivenessKey words:iron bird test;test evaluation;osculating value method;dependency matrix;expert evaluation method随着飞机飞行控制系统技术的发展，电传飞控系统已经成为了现代新研制飞机的标准配置。电传飞控系统地面试验验证也是飞机研制过程中必须要完成的工作。飞控系统地面试验方案论证涉及到 10 个要素，铁鸟试验内容多、种类多、周期长1。方案论证过程中需要对方案中影响面大且用户和上级特别关注的重要技术问题等进行研究和评估，对多种可选方案进行利弊分析并选择最合理的方案。科学合
9、理规划试验对于提高试验质量、节约试验成本和缩短研制周期具有非常重要的作用。需求分析不深入、顶层设计不到位65往往导致后续的返工量很大以及资源和时间的浪费2。完成全面满足高试验安全、高试验质量、低试验成本和短试验周期等要求的飞控系统地面试验方案设计是一件难度大且高度复杂的工作。国外作战飞机的地面试验和建模与仿真试验在飞机的整个研制过程中占的比例越来越重，而整机飞行试验的次数随之越来越少3。美国空军 AMOLD 工程发展中心提出综合试验与评价(Integrated Test andEvaluation，ITE)方法，用于解决作战飞机试验过程中飞行试验、地面试验和建模与仿真试验之间的规划管理与协调4
10、。其作用是实现试验信息综合利用，加速武器装备研制周期，降低研制风险和费用，提高装备试验效率和效益5。文献 6 介绍了试验与评价技术在美军武器装备中的重要作用。文献 7 介绍了一体化试验评估方法在美国飞行器试验评估中的应用，有效地达到了提高试验效率、缩短试验周期、减少试验成本和风险的有益效果。国内在地面综合试验与评价研究方面起步比较晚，文献 8 介绍了飞行器地面试验评价方法，研究中采用了蛛网评价法、灰色关联评价法和基准评价法，并在飞行器地面点火试验方案评价中得到了应用。文献 9 介绍了“蛛网图”法、灰色关联分析方法和基准评价法在飞机总体设计中的评价应用。文献 10介绍了多目标决策法、“蛛网图”法
11、和综合评估法在作战飞机总体设计中的应用。文献 11介绍了相关性矩阵评价法在火控计算机测试平台设计中的应用。在电传飞控系统地面试验评价技术研究方面，国内目前还处于空白。本文重点研究了密切值评价法、相关性矩阵法和专家打分法在电传飞控系统地面试验评价中的具体应用。从试验内容、试验方法、试验过程和试验数据处理等方面开发了试验知识库模型，建立了地面试验评价指标体系，研制了地面试验测试与综合验证平台，利用3 种评价方法对某型飞机电传飞控系统地面试验方案进行了评估，根据评估结果优化了试验方案，解决了长期以来电传飞控系统地面试验方案设计工作缺乏有效的规范约束和评价指导、试验资源与试验需求不匹配等问题。1电传飞
12、控系统地面试验知识库建模电传飞控系统地面试验知识库模型是评价工作的基础。知识库模型的准确性和模型样本的丰富性会直接影响评价结果的客观性和有效性。通过飞控系统地面试验的描述过程，完成将用户需求和试验目标转化为对各种试验资源的需求，提出明确的试验资源约束和要求，包括时间约束、信息要求、人员要求等。试验过程描述可以用统一建模语言(Unified Modeling Language，UML)表示的类图完成，作为顶层试验过程描述。试验资源的具体需求则需要进一步对顶层的试验过程描述进行分解，按照试验资源分类的原则分别生成对应的子试验任务描述。UML 可以支持两种建模机制:系统的静态建模和系统的动态建模12
13、。在地面试验对象模型中，采用例图、类图、对象图定义地面试验对象及其之间的静态关系;采用构件图和配置图反映地面试验的体系结构和通信机制;采用顺序图、协作图、状态图和活动图描述地面试验对象的状态及其之间的交互关系。图 1 为用户的用例，从用户使用的角度描述系统构架的基本外部行为特性。图 1用户的用例图在地面试验 UML 关系模型分析中，以关系型数据库作为底层数据支撑，对地面试验信息进行建模管理，采用可视化的软件界面实现用户信息、飞机型号档案、飞机功能信息、飞机故障模式信息、试验设备和地面试验数据等地面试验信息的管理，同时支持地面试验数据按照关键字进行查询，并支持对地面试验的试验总时长、试验成本、试
14、验类型占比、试验重要度占比、试验设备等信息的统计分析，为地面试验的验证评价提供基础数据支撑。用户信息管理:用于验证用户的合法身份。飞机型号档案管理:主要对飞机型号及飞控系统架构进行管理，包括飞机编号、飞机名称、飞机类型和飞控系统架构等属性信息。飞机功能信息管理:主要对被试飞机系统的功能编号、功能名称和功能描述等属性进行管理。飞机故障模式信息管理:主要对被试飞机系统的故障模式名称、故障模式描述和故障模式等级等属性进行管理。试验设备管理:主要是对试验相关设备的型号、类型、生厂商和成本等属性进行管理。75电传飞控系统地面试验评价技术研究地面试验数据管理:根据地面试验元素分解层级，建立各试验元素的逻辑
15、关系谱，采用可视化的显示界面建立地面试验模型。在进行地面试验某项关键指标试验验证时，由于考虑因素较多，在空间和时间上进行逐级分解，分成次级、次次级目标，完成地面试验层次化建模，使地面试验模型更清晰准确。根据多层次抽象模型理论，将地面试验元素进行逐级分解，试验模型层次化分解图如图 2 所示。图 2地面试验模型层次化分解图2电传飞控系统地面试验评价指标体系实现电传飞控系统地面试验评价指标体系是否合理、完善，直接影响最终评价结果的准确性。评价指标体系应以飞控系统地面试验的评价需求为牵引，既能反映飞控系统地面试验的功能要求，又能反映适用度评价指标与优化指标之间复杂的耦合关联关系。按照地面试验评价指标体
16、系的递阶层次结构和建立原则，评价指标体系包括三级:第一级次为地面试验评价总指标;第二级次包括总体指标、试验内容、试验方法、试验过程、试验数据处理和试验测试设备等;第三级次包括构成各第二层次指标的分指标，如图 3 所示的地面试验指标从类型上分为评价指标和优化指标两类。评价指标:试验内容的重要度、量程范围及精度等;试验方法的匹配度、成本等;试验过程的步骤合理性、试验复杂度等;试验数据处理的数据数量、算法匹配度等。优化指标:试验方法的固定响应时间、成本等;试验过程的试验时间等;试验数据的处理时间等。为方便计算，采用一致化方法对各指标进行处理，把含有“极大型”指标、“极小型”指标、“居中型”指标和“区间型”指标 4 种不同类型的指标转化为同一类型的指标。地面试验评价指标存在各自的量纲和量级，为了排除由于各项指标的量纲不同影响最终评估，对评价指标作无量纲化处理。图 3地面试验评价指标体系结构图飞控系统地面试验评价方法是对试验内容、试验过程、试验方法和试验数据处理等的适用度评价方法。采用密切值评价法、相关性矩阵分析法、专家打分法等对地面试验进行适用度评价。85测控技术 2023 年第 42 卷第