CN106802576B - 一种基于仿真的飞行故障判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于仿真的飞行故障判定方法，包括步骤1：建立带有故障和特情模拟的高逼真度飞机仿真模型步骤2：确定相应故障判定规则；步骤3：给出具体故障和特情的应急处置方法；步骤4：依据实时飞行操纵进行飞行模拟解算；步骤5：将模型响应数据与遥测数据对比，判定飞机是否处于某种故障或特情；步骤6：给出相应故障和特情的应急处理方法，确保安全飞行。与人工判读相比，本方法可同时处理更多的数据，判读效率更高；与安全边界判定方法相比，本方法可对多组异常但不超边界的数据进行故障判定，能更早更准确的给出判定结论。可根据具体故障给出相应的应急处理方法，对飞行员的后续操纵进行指导，降低试飞风险，确保飞行安全，同时大幅度提高试飞效率。
Description
技术领域
本方法用于飞行故障判定，即用仿真模型对试飞实时遥测数据进行分析，快速的判定飞行中的试验机是否处于故障状态，提高了试验机故障判定的及时性和准确性。
背景技术
飞行试验是暴露和发现设计与制造的问题和缺陷的一项具有高难度、高风险的任务，飞行效率和飞行安全一直伴随在整个试飞过程中，成为试飞中不可回避的严峻问题，特别是近年来飞机系统的复杂性和集成度越来越高，飞行中发生故障的可能越来越高，造成飞行试验越来越复杂、难度越来越大、风险越来越高。
目前试验机飞行故障的判定有2种方法，一是人工判读，但是由于遥测数据超过2000个，且每秒刷新2次以上，单靠人工判读效率低下，难以全面监控所有的关键数据并给出故障状态的判定；二是对每个遥测数据设定一个安全边界进行自动判定，但数据超出边界往往说明飞机故障已经处于很严重状态，且无法对多个关联数据不超边界的异常进行故障判定，判定的及时性和准确性不够。
由于飞行员不能对试飞中出现的特殊情况做出正确地判断和及时处理，造成试飞数据无效，影响试飞效率，甚至重大事故或机毁人亡的事故在世界各国时有发生。所以，为了有效提高试飞效率、降低试飞风险，开展更高效的故障判定方法的研究工作势在必行。
一种基于仿真的飞行故障判定方法，以地面飞行模拟器为依托，以空地数据链技术和数据融合技术为手段，将试验飞机的飞行操纵送入模拟器中，经过高逼真度和高精度的仿真模型计算得到飞行在该操纵下的预测飞行数据，与试验飞机的真实试飞数据进行在线对比分析，如果模型的预测飞行数据与试验飞机的飞行数据超出关键数据的容差范围时，通常认为试验飞机在空中出现某种故障。地面技术人员通过故障数据库，依据故障现象及时评判飞机出现故障的原因，同时给出合理的应急处理预案。
发明内容
发明目的：提供一种基于地面模拟器仿真计算，结果对比分析的，可以有效提高试飞效率、降低试飞风险，大幅度提高飞行故障判定的及时性和准确性的故障判定方法。
技术方案：一种基于仿真的飞行故障判定方法，以高逼真度和高精度的地面动力学仿真模型为基础，通过空地数据链技术接收真实飞行中的驾驶员操纵数据输入动力学模型中，通过动力学模型实时解算相同操纵下的模拟飞行参数，并选取关键参数，利用模拟飞行结果与真实飞行结果进行综合对比分析，在数据不超边界时即可发现飞行异常，从而更早的判定飞行故障，有效的提高了故障判定的及时性和准确性。同时给出故障的应急处置方法，最大程度地保障试飞安全。
建立的动力学模型是一个完整的飞机模型，其中包括操纵系统模块、控制系统模块、气动模块、发动机系统模块、起落架系统模块、运动方程模块和飞机总调度模块等。操纵系统通过接收飞行员的操纵指令经表决后传输给飞控系统求解飞机各气动舵面的偏转角度，气动模块由舵面偏度、飞机速度和高度等信息结算飞机所受气动力和力矩，发动机系统根据飞行员油门操纵量及飞机速度高度等信息综合结算飞机所受发动机推力和力矩，起落架模型结算飞机着陆后所受到的支反力和支反力矩，运动模块接收到飞机所受的力和力矩之后，通过运动学方程结算飞机的运动参数，飞机总调度模块负责其他模块的整体管理，保证模型有序运行。
有益效果：与人工判读相比，本方法可同时处理更多的数据，判读效率更高；与安全边界判定方法相比，本方法可对多组异常但不超边界的数据进行故障判定，能更早更准确的给出判定结论。同时，可根据具体故障给出相应的应急处理方法，对飞行员的后续操纵进行指导，降低试飞风险，确保飞行安全，同时大幅度提高试飞效率。
附图说明
图1为仿真的飞行故障判定方法流程图
具体实施方式
下面结合图1对本专利的具体实施方式进行详细说明：
步骤1：建立带有故障和特情模拟的高逼真度飞机仿真模型
针对不同的试飞任务，考虑可能出现的所有故障和特情，建立相应的故障特情库，在此基础上，建立能模拟相应故障和特情的飞机仿真模型；
步骤2：确定相应故障判定规则
建立故障和特情的仿真模型后，分别模拟计算各故障和特情对某种具体试飞任务的影响，在对各故障和特情的影响进行综合分析的基础上，确定相应故障判定规则；
步骤3：给出具体故障和特情的应急处置方法
通过高逼真度仿真模型设置不同的故障和特情，并请有经验的试飞员和试飞工程师对该故障或特情进行模拟飞行，依据飞行驾驶经验和理论分析相结合的方式给出相应故障和特情的应急处理方法
步骤4：依据实时飞行操纵进行飞行模拟解算
在真实试飞中，将遥测数据中的飞行员的实时操纵数据输入高逼真度仿真模型，使仿真模型同步解算飞行试验过程，得到飞机响应的模拟计算结果。
步骤5：将模型响应数据与遥测数据对比，判定飞机是否处于某种故障或特情
将模型的响应输出数据与遥测数据进行实时对比，当对比结果符合故障判定规则时，则认为飞机处于某种故障当中，并能精确给出飞机处于哪种故障或特情。
步骤6：给出相应故障和特情的应急处理方法，确保安全飞行
当判定飞机处于某种故障和特情之中时，给出相应的应急处理方法，指导飞行员安全操纵飞机，确保飞行的安全。
Claims (1)
1.一种基于仿真的飞行故障判定方法，其特征在于，具体过程如下：
步骤1：建立带有故障和特情模拟的高逼真度飞机仿真模型
针对不同的试飞任务，考虑可能出现的所有故障和特情，建立相应的故障特情库，在此基础上，建立能模拟相应故障和特情的飞机仿真模型；
步骤2：确定相应故障判定规则
建立故障和特情的仿真模型后，分别模拟计算各故障和特情对某种具体试飞任务的影响，在对各故障和特情的影响进行综合分析的基础上，确定相应故障判定规则；
步骤3：给出具体故障和特情的应急处置方法
通过高逼真度仿真模型设置不同的故障和特情，并请有经验的试飞员和试飞工程师对该故障或特情进行模拟飞行，依据飞行驾驶经验和理论分析相结合的方式给出相应故障和特情的应急处理方法；
步骤4：依据实时飞行操纵进行飞行模拟解算
在真实试飞中，将遥测数据中的飞行员的实时操纵数据输入高逼真度仿真模型，使仿真模型同步解算飞行试验过程，得到飞机响应的模拟计算结果；
步骤5：将模型响应数据与遥测数据对比，判定飞机是否处于某种故障或特情
将模型的响应输出数据与遥测数据进行实时对比，当对比结果符合故障判定规则时，则认为飞机处于某种故障当中，并能精确给出飞机处于哪种故障或特情；
步骤6：给出相应故障和特情的应急处理方法，确保安全飞行
当判定飞机处于某种故障和特情之中时，给出相应的应急处理方法，指导飞行员安全操纵飞机，确保飞行的安全。
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