科學(xué)始于測試。

 

大國博弈，航空工業(yè)的發(fā)展及其技術(shù)成熟是一塊重要砝碼，而能夠支撐這塊砝碼質(zhì)量的，就包括試飛測試技術(shù)。一位國內(nèi)專家曾評價到，試飛測試技術(shù)是統(tǒng)領(lǐng)試飛技術(shù)的靈魂。

 

2012年3月28日，中航工業(yè)專家組宣布：“中航工業(yè)試飛中心研制的網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)攻克了多項關(guān)鍵技術(shù)，集成設(shè)計的測試系統(tǒng)功能和性能指標滿足型號試飛測試的總體要求，技術(shù)水平達到國內(nèi)領(lǐng)先，國際先進。”幾個月后，某型機驗證了試飛中心獨立研制的網(wǎng)絡(luò)化測試系統(tǒng)。

 

55年來，我國的飛行試驗事業(yè)從無到有，從小到大，從弱到強，取得了光輝的成就。如今，試飛中心的實力大大增強。與上世紀90年代相比，試飛測試和地面監(jiān)控能力成數(shù)量級地增長；數(shù)據(jù)處理周期從以月計到以時、分、甚至秒記。2013年12月18日，航空試飛測試技術(shù)成果展隆重開幕，與會專家指出，試飛中心的測試技術(shù)處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，既符合飛行試驗的發(fā)展需求，也與當(dāng)前航空工業(yè)的發(fā)展相匹配。

 

試飛測試技術(shù)的發(fā)展軌跡

 

試飛測試技術(shù)主要由試飛測試參數(shù)傳感器與校準、試飛機載測試、試飛遙測監(jiān)控、試飛數(shù)據(jù)處理、試飛外部參數(shù)測試等五個方面組成，是一個覆蓋傳感器、信號調(diào)理、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)記錄、遙測傳輸、實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)處理、光電測量、影像分析、雷達電子等多個專業(yè)的綜合應(yīng)用技術(shù)，參數(shù)涉及高度、速度、壓力、溫度、力、振動、過載、姿態(tài)、位移、角速度、流量、迎角、側(cè)滑角、電流（壓）、應(yīng)變、噪聲、空間位置等十幾種類型。而飛行試驗測試的目的就是獲取數(shù)據(jù)，用以驗證被試對象的各種性能指標和對試飛中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象、狀態(tài)進行分析研究?？梢哉f，完整的測試鏈是飛行試驗的一個最重要的關(guān)鍵試驗環(huán)節(jié)。

 

一位美國試飛員說過，沒有先進的測試技術(shù)保障，就沒有現(xiàn)在的F-22、F-35，俄羅斯“BOR”系列為高超聲速飛行器和航天飛機所做出的貢獻也將永遠塵封在檔案袋里。

 

從世界范圍來看，最早的飛行試驗測試即試飛結(jié)果主要靠試飛員主觀評述；1910年，飛機座艙內(nèi)從一個轉(zhuǎn)速表增加到10個座艙儀表，試飛員通過讀表得到數(shù)據(jù)并記在他們膝蓋上的卡片上；20世紀30年代，飛行試驗開始用電影膠片記錄儀表讀數(shù)。第二次世界大戰(zhàn)后，傳感器開始出現(xiàn)，光學(xué)示波器開始使用。50年代開始出現(xiàn)調(diào)頻磁帶記錄器；60年代PCM編碼為主要記錄標準，數(shù)字磁帶機開始應(yīng)用，遙測技術(shù)亦在此時得到應(yīng)用。伴隨測試設(shè)備和技術(shù)的提升，測試參數(shù)也從最初的幾個增加到幾十個、上百個到后來的上萬個，甚至到現(xiàn)在的海量數(shù)據(jù)。

 

上世紀50年代末，我國的科研試飛事業(yè)剛剛起步，國內(nèi)對飛機試飛測試還比較陌生。當(dāng)時，由原蘇聯(lián)專家對試飛中心的第一代科研人員進行了培訓(xùn)，講義被整理編制成冊?？恐槐拘宰?，試飛人逐漸掌握了試飛參數(shù)測試方法、測試儀器配置、測試方案設(shè)計、測試儀器機上改裝、測試數(shù)據(jù)判讀處理等。

 

20世紀60～70年代，我國的試飛測試主要依賴于航空自記器和光學(xué)示波器，初步實現(xiàn)了從手工計算到計算機處理，攝影測量從定性到定量。同期，美國的經(jīng)濟、科技飛速發(fā)展，阿波羅登月計劃成功，并實現(xiàn)了影像超遠距離傳播。70年代中期，試飛中心成功研制出了國內(nèi)首臺調(diào)頻和數(shù)碼磁帶機；遙測技術(shù)開始投入使用。

 

20世紀80年代是試飛測試技術(shù)開始與國際接軌的時期。期間引進的是第一個可編程的PCM數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，測量參數(shù)達200個，速率8K字/秒；測試參數(shù)達1000個，PCM速率達32K字/秒，實現(xiàn)了飛行試驗的地面監(jiān)控。這些系統(tǒng)對“三機定型”（J8Ⅱ、J7Ⅲ、JJ7）和Y7系列適航試飛發(fā)揮了重要作用。同期，試飛中心成功研制出了三代數(shù)碼磁帶機。

 

20世紀90年代以來，我國的試飛測試水平得到空前提高，以ADAS/GDAS研制成功為標志，試飛中心的測試技術(shù)全面進入綜合測試階段，測試技術(shù)實現(xiàn)與國際接軌。ADAS/GDAS系統(tǒng)在國內(nèi)首次攻克了包括三代機、飛控等一大批專用采集器研制技術(shù)，整套系統(tǒng)完全自主綜合、集成和調(diào)試，磁（帶）遙（測）視（頻）三合一的系統(tǒng)達到了國際先進水平。該系統(tǒng)總采樣率達8Mb/秒；地面監(jiān)控參數(shù)達2000個，總速率達3MB/S；監(jiān)控顯示畫面約60幅；80%的試飛數(shù)據(jù)做到了實時和準實時處理。1999年，該系統(tǒng)獲原中航工業(yè)總公司科技進步一等獎；2003年，ADAS/GDAS系統(tǒng)首次出口國外。

 

以ADAS/GDAS研制成功樹立中國試飛測試技術(shù)發(fā)展里程碑開始，我國的測試系統(tǒng)建設(shè)從“交鑰匙工程”的成套引進方式轉(zhuǎn)為自行進行系統(tǒng)設(shè)計、部分測試設(shè)備自行開發(fā)、自行調(diào)試和系統(tǒng)集成、自行完成鑒定試飛的建設(shè)模式，試飛中心機載測試專業(yè)技術(shù)發(fā)展和建設(shè)開始著重向深度發(fā)展。

 

當(dāng)今世界試飛測試技術(shù)發(fā)展趨勢

 

從美國F系列飛機和歐洲空客飛機機載測試系統(tǒng)發(fā)展變遷可以看出，機載測試系統(tǒng)由傳統(tǒng)系統(tǒng)構(gòu)架正逐步向網(wǎng)絡(luò)化方向邁進。

 

為了滿足21世紀的需要，美國國防部提出了通用機載儀表系統(tǒng)（CAIS）的發(fā)展計劃，目的是實現(xiàn)飛行試驗測試設(shè)備的標準化、通用性和互換性。CAIS標準頒布后，CAIS總線應(yīng)運而生，據(jù)此建立的系統(tǒng)已在F/A-18E/F、F-22和F-35等飛機上得到成功運用。CAIS成功之處在于它統(tǒng)一了美國各飛行試驗和鑒定機構(gòu)之間測試設(shè)備的使用語言之標準，真正實現(xiàn)了飛行試驗各機載測試分系統(tǒng)之間以及與地面數(shù)據(jù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)與信息的高度集成與綜合，提高了飛行試驗效率。

 

空客A380飛行試驗數(shù)據(jù)采集網(wǎng)的系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則比較清晰，系統(tǒng)采用了基于網(wǎng)絡(luò)的4層體系結(jié)構(gòu)，第一層負責(zé)傳統(tǒng)的模擬量、開關(guān)量等信號的獲取和調(diào)理；第二層完成來自傳感器層和航空電子總線、1553B總線、串行總線的數(shù)據(jù)采集；第三層為數(shù)據(jù)集合和分配層，通過以太網(wǎng)交換機完成采集層各采集單元的數(shù)據(jù)集合，并按需要把數(shù)據(jù)分配給數(shù)據(jù)處理、記錄和遙測設(shè)備；而最后的數(shù)據(jù)記錄和分析層則包括雙余度數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

 

然而，更讓人關(guān)注的是美國試驗中心和項目評估投資機構(gòu)于2004年10月啟動的增強遙測綜合網(wǎng)項目開發(fā)計劃。該計劃的目的是為試驗場和試驗基地自主發(fā)展綜合增強型遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，解決試驗中空地網(wǎng)絡(luò)化、遙測寬帶、多系統(tǒng)信息融合分析等問題，由機載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遙測射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成，即建立空天地一體化的遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

 

由此推斷，以太網(wǎng)必將取代各種專用總線，形成新的機載數(shù)據(jù)采集記錄網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。至此，我們可以清晰地看出國際上遙測技術(shù)的發(fā)展趨勢。

 

新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)再開紀元

 

隨著新型飛機越來越先進、系統(tǒng)越來越復(fù)雜，測試參數(shù)開始快速增長，飛行試驗參數(shù)也越來越多，從20世紀50、60年代幾十個測量參數(shù)，到20世紀80年代上千個測試參數(shù)、90年代兩三千個參數(shù)，進入21世紀預(yù)計大型客機機載采集參數(shù)將達到20000個以上。同時，伴隨著新一代飛機試飛對安全性、經(jīng)濟性和信息化更高的追求，各種測試設(shè)備從幾百臺件猛增到幾千臺件，一個架次測試的數(shù)據(jù)量也從幾十兆字節(jié)增加到上百萬兆字節(jié)，傳統(tǒng)的測試設(shè)備和測試技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代飛行試驗測試需求的快速增長。

 

2011年3月，試飛中心開始著手新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)研制，目前，該項目已通過試飛驗證，突破了八大關(guān)鍵技術(shù)，形成了一批專利群，并逐步建立了我國綜合遙測網(wǎng)絡(luò)標準。2014年10月，該項目榮獲“中航工業(yè)優(yōu)秀預(yù)研項目獎”。

 

新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)中的設(shè)備除了具有高數(shù)率、大容量、可進行智能化管理等優(yōu)勢，還具有標準化、積木式、通用性等特點，可全面提供飛行試驗遙測機載測試設(shè)備解決方案，未來將逐步滿足從軍機到民機測試、單系統(tǒng)到全狀態(tài)試飛測試全范圍的應(yīng)用需求，為我國的航空飛行器研制模式開辟了新的歷史紀元。

 

試飛測試技術(shù)是一個由眾多學(xué)科研究組成的系統(tǒng)工程。如今，走進試飛中心，測試成果琳瑯滿目。多種試飛測試參數(shù)傳感器及天線等已形成系列，并成功應(yīng)用于航空航天試飛領(lǐng)域，助推了國防現(xiàn)代化進程；地面實時安全監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)首開先河，實現(xiàn)了實時監(jiān)控的各類數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以及對飛機故障趨勢的實時監(jiān)控和預(yù)告警，有效提高了科研試飛安全系數(shù)；機載BD/GPS授時定位器IRIG-B（AC）碼時間同步精度優(yōu)于4微妙，技術(shù)獨樹一幟，加快了某系統(tǒng)在飛行試驗中的應(yīng)用步伐。

 

在對試飛測試技術(shù)的孜孜探索中，試飛中心以先進的機載光電測試、地面跟蹤測試、船載平臺光電測試及伴飛光電跟蹤測試技術(shù)和手段交織形成了一張龐大的、無形的“天網(wǎng)”，書寫了騰飛世界、問鼎藍天的輝煌，創(chuàng)造了對標國際、創(chuàng)新發(fā)展的奇跡。不久的將來，試飛中心必將在飛行試驗測試技術(shù)領(lǐng)域和國際同行一較高下。

 

第二層完成來自傳感器層和航空電子總線、1553B總線、串行總線的數(shù)據(jù)采集；第三層為數(shù)據(jù)集合和分配層，通過以太網(wǎng)交換機完成采集層各采集單元的數(shù)據(jù)集合，并按需要把數(shù)據(jù)分配給數(shù)據(jù)處理、記錄和遙測設(shè)備；而最后的數(shù)據(jù)記錄和分析層則包括雙余度數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)和實時數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

 

然而，更讓人關(guān)注的是美國試驗中心和項目評估投資機構(gòu)于2004年10月啟動的增強遙測綜合網(wǎng)項目開發(fā)計劃。該計劃的目的是為試驗場和試驗基地自主發(fā)展綜合增強型遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，解決試驗中空地網(wǎng)絡(luò)化、遙測寬帶、多系統(tǒng)信息融合分析等問題，由機載網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遙測射頻傳輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、地面網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)三部分組成，即建立空天地一體化的遙測網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

 

由此推斷，以太網(wǎng)必將取代各種專用總線，形成新的機載數(shù)據(jù)采集記錄網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。至此，我們可以清晰地看出國際上遙測技術(shù)的發(fā)展趨勢。

 

新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)再開紀元

 

隨著新型飛機越來越先進、系統(tǒng)越來越復(fù)雜，測試參數(shù)開始快速增長，飛行試驗參數(shù)也越來越多，從20世紀50、60年代幾十個測量參數(shù)，到20世紀80年代上千個測試參數(shù)、90年代兩三千個參數(shù)，進入21世紀預(yù)計大型客機機載采集參數(shù)將達到20000個以上。同時，伴隨著新一代飛機試飛對安全性、經(jīng)濟性和信息化更高的追求，各種測試設(shè)備從幾百臺件猛增到幾千臺件，一個架次測試的數(shù)據(jù)量也從幾十兆字節(jié)增加到上百萬兆字節(jié)，傳統(tǒng)的測試設(shè)備和測試技術(shù)已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代飛行試驗測試需求的快速增長。

 

2011年3月，試飛中心開始著手新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)研制，目前，該項目已通過試飛驗證，突破了八大關(guān)鍵技術(shù)，形成了一批專利群，并逐步建立了我國綜合遙測網(wǎng)絡(luò)標準。2014年10月，該項目榮獲“中航工業(yè)優(yōu)秀預(yù)研項目獎”。

 

新一代網(wǎng)絡(luò)化通用機載測試系統(tǒng)中的設(shè)備除了具有高數(shù)率、大容量、可進行智能化管理等優(yōu)勢，還具有標準化、積木式、通用性等特點，可全面提供飛行試驗遙測機載測試設(shè)備解決方案，未來將逐步滿足從軍機到民機測試、單系統(tǒng)到全狀態(tài)試飛測試全范圍的應(yīng)用需求，為我國的航空飛行器研制模式開辟了新的歷史紀元。

 

試飛測試技術(shù)是一個由眾多學(xué)科研究組成的系統(tǒng)工程。如今，走進試飛中心，測試成果琳瑯滿目。多種試飛測試參數(shù)傳感器及天線等已形成系列，并成功應(yīng)用于航空航天試飛領(lǐng)域，助推了國防現(xiàn)代化進程；地面實時安全監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)首開先河，實現(xiàn)了實時監(jiān)控的各類數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以及對飛機故障趨勢的實時監(jiān)控和預(yù)告警，有效提高了科研試飛安全系數(shù)；機載BD/GPS授時定位器IRIG-B（AC）碼時間同步精度優(yōu)于4微妙，技術(shù)獨樹一幟，加快了某系統(tǒng)在飛行試驗中的應(yīng)用步伐。

 

在對試飛測試技術(shù)的孜孜探索中，試飛中心以先進的機載光電測試、地面跟蹤測試、船載平臺光電測試及伴飛光電跟蹤測試技術(shù)和手段交織形成了一張龐大的、無形的“天網(wǎng)”，書寫了騰飛世界、問鼎藍天的輝煌，創(chuàng)造了對標國際、創(chuàng)新發(fā)展的奇跡。不久的將來，試飛中心必將在飛行試驗測試技術(shù)領(lǐng)域和國際同行一較高下。