CN111746820B - 航空发动机飞行试验系统和试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空发动机飞行试验系统和试验方法，其中，试验系统包括无人飞行试验平台(1)，所述无人飞行试验平台(1)包括：机身(11)，所述机身(11)外底部设有安装部件，用于安装试验发动机(14)；和运行发动机(12)，设在所述机身(11)侧部。此种试验系统在能够满足试验任务需求的基础上，功能、结构和重量方面的冗余较小，试验成本低，具备较高的经济性；而且，通过额外安装试验发动机，不影响原有运行发动机，无需对无人飞行试验平台的原有结构进行改装；另外，试验发动机发生故障无法正常工作，原有的运行发动机仍能够满足飞行需求，在安装有试验发动机的试验平台上无需参试人员，可保证试验过程中的安全性。

Description

航空发动机飞行试验系统和试验方法

技术领域

本发明涉及航空发动机试验技术领域，尤其涉及一种航空发动机飞行试验系统和试验方法。

背景技术

航空发动机在设计定型和适航取证中需开展航空发动机高空试验以确定空中运行特性，国内GJB241A-2010《航空涡轮喷气发动机和涡轮风扇发动机通用规范》中明确规定“高空试验应在高空台或飞行台进行”。

国外民用航空发动机研制中，飞行台是必不可少的研制手段，各主要发动机制造商均拥有自己的飞行试验平台。基于成本、运行安全和发动机尺寸的考虑，目前大型发动机通常采用通用飞行试验平台开展空中测试，一般由通用客机或运输机改装形成，试验中将飞行试验平台上的某一运行发动机拆除，换装为试验发动机。基于安全性的考虑，通常在4发或者多发飞机上(多于两发)进行飞行试验平台的改装，但是在实际试验过程中发现，飞机改装所需成本和发动机试验成本较高，运行经济性差，而且由于试验发动机尚未定型取证，参试人员存在人身安全风险。

发明内容

本发明的实施例提供了一种航空发动机飞行试验系统和试验方法，能够降低航空发动机的试验成本。

根据本发明的一方面，提供了一种航空发动机飞行试验系统，包括无人飞行试验平台，其中，无人飞行试验平台包括：

机身，机身外底部设有安装部件，用于安装试验发动机；和

运行发动机，设在机身侧部。

在一些实施例中，安装部件设在机身沿横向的中间区域，被配置为使试验发动机在机身的中线处沿纵向安装。

在一些实施例中，安装部件包括吊挂结构，吊挂结构用于与试验发动机的顶部连接。

在一些实施例中，运行发动机设有两个，两个运行发动机分别设在机身两侧的侧翼下方。

在一些实施例中，试验系统还包括伴飞飞机，伴飞飞机为有人驾驶飞机，用于随无人飞行试验平台飞行，并在空中监控无人飞行试验平台的试验状态，和/或控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，试验系统还包括地面控制站，用于在地面监控无人飞行试验平台的试验状态，和/或控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，试验系统还包括伴飞飞机和地面控制站，伴飞飞机和地面控制站独立控制无人飞行试验平台的运行，在同一时刻伴飞飞机或者地面控制站单独控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，在预设试验空域离地面控制站不超过预设距离时，在通常状态下地面控制站控制无人飞行试验平台的运行，在紧急情况下伴飞飞机接管控制无人飞行试验平台的运行；和/或

在预设试验空域距离地面控制站超过预设距离时，伴飞飞机控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，试验系统还包括伴飞飞机和地面控制站，其中，

伴飞飞机和无人飞行试验平台之间、伴飞飞机和地面控制站之间以及无人飞行试验平台与地面控制站之间均通过数据链进行通讯；

无人飞行试验平台用于直接将运行状态数据传递至地面控制站，和/或将运行状态数据通过伴飞飞机备份并中继传递至地面控制站。

在一些实施例中，无人飞行试验平台包括飞行控制系统，所述飞行控制系统包括推力控制模块，用于调节运行发动机的推力以满足试验发动机的试验推力需求。

根据本发明的另一方面，提供了一种基于上述实施例航空发动机飞行试验系统的试验方法，包括：

使无人飞行试验平台处于预设试验空域；

控制无人飞行试验平台运行以执行预定试验项目；和

使无人飞行试验平台返回运行状态数据。

在一些实施例中，试验方法还包括：

通过伴飞飞机随无人飞行试验平台飞行，在空中监控无人飞行试验平台的试验状态；和/或

通过地面控制站在地面监控无人飞行试验平台的试验状态。

在一些实施例中，控制无人飞行试验平台运行的步骤具体包括：

通过伴飞飞机单独控制无人飞行试验平台的运行；或

通过地面控制站单独控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，试验系统包括伴飞飞机和地面控制站，控制无人飞行试验平台运行的步骤具体包括：

判断预设试验空域离地面控制站是否超过预设距离，如果不超过，则在通常状态下通过地面控制站控制无人飞行试验平台的运行，在紧急情况下通过伴飞飞机接管控制无人飞行试验平台的运行；如果超过，则通过伴飞飞机控制无人飞行试验平台的运行。

在一些实施例中，试验系统包括伴飞飞机和地面控制站，使无人飞行试验平台返回运行状态数据的步骤具体包括：

使无人飞行试验平台直接将运行状态数据传递至地面控制站，或者将运行状态数据通过伴飞飞机备份并中继传递至地面控制站。

在一些实施例中，无人飞行试验平台中设有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括推力控制模块，控制无人飞行试验平台运行以执行预定试验项目的步骤具体包括：

通过推力控制模块调节运行发动机的推力以满足试验发动机的试验推力需求。

在一些实施例中，在使无人飞行试验平台处于预设试验空域之前，还包括：

使伴飞飞机起飞，以在空中等待无人飞行试验平台起飞。

在一些实施例中，在使无人飞行试验平台处于预设试验空域之前，还包括：

预先设定无人飞行试验平台上的飞行试验程序，以使无人飞行试验平台自动完成预定试验项目。

基于上述技术方案，本发明一个实施例的航空发动机飞行试验系统，采用无人飞行试验平台对航空发动机进行空中试验，由于无人飞行试验平台与客机或运输机相比，体积小，重量轻，其运行发动机的数量较少，在能够满足试验任务需求的基础上，功能、结构和重量方面的冗余较小，试验成本低，具备较高的经济性；而且，通过额外安装试验发动机，不影响原有运行发动机，无需对无人飞行试验平台的原有结构进行改装；另外，试验发动机发生故障无法正常工作，原有的运行发动机仍能够满足飞行需求，在安装有试验发动机的试验平台上无需参试人员，可保证试验过程中的安全性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明航空发动机飞行试验系统中无人飞行试验平台的一个实施的俯视图；

图2为本发明航空发动机飞行试验系统中无人飞行试验平台的一个实施的前视图；

图3为本发明航空发动机飞行试验系统的一个实施的模块组成示意图。

具体实施方式

以下详细说明本发明。在以下段落中，更为详细地限定了实施例的不同方面。如此限定的各方面可与任何其他的一个方面或多个方面组合，除非明确指出不可组合。尤其是，被认为是优选的或有利的任何特征可与其他一个或多个被认为是优选的或有利的特征组合。

本发明中出现的“第一”、“第二”等用语仅是为了方便描述，以区分具有相同名称的不同组成部件，并不表示先后或主次关系。

本发明中采用了“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系的描述，这仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

发明人通过研究发现，现有飞行试验平台采用试验发动机替换原有一台发动机的主要原因在于，客机或运输机为了携带人员或货物均设计有机身，结构的限制导致无法在机身下方增加安装试验发动机，而且额外增加试验发动机也会导致飞机超出安全飞行重量。因此，现有民用大型涡扇发动机通过转接吊挂将试验发动机安装在飞行试验平台上，从而实现飞行试验平台的通用性。

而且，在飞行试验平台一般采用四发飞机或运输机进行改装，主要原因在于，试验发动机尚未经过多次飞行试验，其安全性能难以保障，在试验过程中出现性能不稳定或故障时，仍能通过其它三台发动机维持飞机飞行所需推力，保障飞行安全。而且，通用飞机的技术相对较为成熟，从飞行员安全性的角度考虑，目前均采用通用飞机作为飞行试验平台。

但是发明人注意到，此种飞行试验平台仍存在一些缺点，例如：大型多发飞机的设计目标一般是用于携带大量的人员或货物执行远程飞行。对于发动机飞行试验而言，通常是在有限空域内执行飞行试验任务。多发大型飞机为了满足客运或者运输需求，均配备客舱或者货舱，而在发动机空中测试中，这些客舱或货舱基本无负载，飞机总体而言处于空载状态，在某些特定飞行科目上甚至需配备配重系统以模拟飞机正常运行状态。而且，飞行试验平台运行条件与大型多发飞机典型运行状况差异较大，飞行中负载较低，背负大量多余结构重量。因此，此种飞行试验平台的运营维护成本较高，经济性较差。

而且，现有的飞行试验平台均为有人驾驶，试验发动机尚未定型取证，试验中对参试人员人身安全的影响是不可避免的。

由此，发明人通过对发动机试验过程长期进行研究，发现现有多发大型飞机改装而来的飞行试验平台均存在运营维护成本较高、运行经济性差、改装建造成本较高、参试人员存在人身安全风险的问题。

在发现上述缺点的基础上，本发明主要从提高飞行试验经济性和安全性的角度考虑，对现有的飞行试验平台进行了改进，旨在设计一种更为高效简洁安全的发动机飞行试验系统，用于大型民用航空涡扇发动机的试飞工作。

如图1和图2所示，本发明提供了一种航空发动机飞行试验系统，例如可用于大型民用涡扇发动机定型前的试飞工作，在一些实施例中，试验系统包括无人飞行试验平台1，例如无人机，可采用涡扇或涡桨发动机驱动的大型无人机作为载具平台，或者也可采用其它能够飞行的无人驾驶设备。其中，无人飞行试验平台1包括机身11，机身11外底部设有安装部件，用于安装试验发动机14；和运行发动机12，设在机身11侧部，例如，无人飞行试验平台1可采用固定翼无人机，机身11的侧部设有侧翼13，运行发动机吊挂在侧翼13的底部。

本发明该实施例的试验系统至少具备如下优点之一：

1、通过采用无人飞行试验平台对航空发动机进行空中试验，由于无人飞行试验平台与客机或运输机相比，无客舱或货舱，体积小，重量轻，其运行发动机的数量较少，在能够满足试验任务需求的基础上，功能、结构和重量方面的冗余较小，降低了发动机飞行试验平台的结构复杂度，可降低无人飞行试验平台的设计难度和试验成本，提高运行效率，具备较高的经济性，为航空发动机定型取证之前进行多次反复试验提供了条件。

2、通过在无人飞行试验平台上额外安装试验发动机，不影响原有运行发动机，无需对无人飞行试验平台的原有结构进行改装，试验效率高，可灵活地对航空发动机进行试验。

3、虽然无人飞行试验平台中的运行发动机数量较少，但是由于试验发动机额外安装在机身底部，即使试验发动机发生故障无法正常工作，原有的运行发动机仍能够满足飞行需求，从而保证无人飞行试验平台在试验过程中的安全性。

4、由于试验发动机尚未定型具备一定的安全风险，采用无人飞行试验平台进行试验，在安装有试验发动机的试验平台上无需参试人员，因此在试验过程中可减小人员受到伤害的风险。

如图1所示，无人飞行试验平台1为固定翼无人机，包括机身11、两个侧翼13和两个尾翼17，两个侧翼13分别设在机身11沿纵向前部区域的左右两侧，两个尾翼17分别设在机身11沿纵向后部区域的左右两侧。其中，安装部件设在机身11底部沿横向的中间区域，被配置为使试验发动机14在机身11的中线处沿纵向安装。尾翼17和起落架16都需要匹配试验发动机14的中线进行设计。此种结构在试验发动机出现故障时，可减小对无人飞行试验平台带来偏转力矩，提高利用无人机对航空发动机进行试验的安全性。

如图2所示，运行发动机12设有两个，两个运行发动机12分别设在机身11两侧的侧翼13下方，例如，运行发动机12可以是涡扇或涡桨发动机。与客机或运输机相比，无人机无需背负巨大的客舱和货舱系统，机械结构大大简化；而且无人驾驶无需加装座舱系统、操纵系统，进一步简化了飞机构型。大大简化的结构和飞机构型既可以降低飞机重量，也可以降低设计难度。因此，通过两台运行发动机12作为动力源，就能满足无人飞行试验平台1的工作需求。

如图2所示，安装部件包括吊挂结构15，吊挂结构15设在机身11底部，用于与试验发动机14的顶部连接。部分无人机为了携带物品，在机身11底部设有通用吊挂结构，为了减小对无人飞行平台原有结构的改装，试验发动机14可通过转接吊挂结构与通用吊挂结构连接，以将试验发动机14安装在机身11底部。

此种结构可提高试验发动机14的拆装便捷性，从而提高试验效率，而且可适用于对不同型号的试验发动机14进行试验，通用性强。

在一些实施例中，如图3所示，本发明的试验系统还包括伴飞飞机2，伴飞飞机2为有人驾驶飞机，用于随无人飞行试验平台1飞行，并在空中监控无人飞行试验平台1的试验状态，和/或控制无人飞行试验平台1的运行。例如，伴飞飞机2可采用经过适当改装的公务机或轻型飞机等。

在预设试验空域处于海域地带时，则不方便设置地面控制站；在预设试验空域处于山区地带时，由于信号微弱无法与地面控制站3顺利传输信号；在预设试验空域距离地面控制站较远时，由于信号接收强度减弱也难以顺利传输信号。对于上述情况，均可通过伴飞飞机2灵活地对试验过程进行控制和监控，以通过伴飞飞机2单独与无人飞行试验平台1配合完成试验项目。

优选地，在无人飞行试验平台1起飞之前，伴飞飞机2可预先起飞至预设高度在空中等待，以及时发现无人飞行试验平台1在起飞过程中遇到的问题，并在出现问题的情况下可及时返回检查，减小安全隐患。通过伴飞飞机2的主动控制功能和监控功能，可提高试验过程的安全性。可选地，伴飞飞机2也可与无人飞行试验平台1同步起飞，或者在后起飞。

无人飞行试验平台1可设有多种传感器，用于检测飞行试验平台1的试验状态数据，伴飞飞机2可接收无人飞行试验平台1发送的试验状态数据，以供参试人员在伴飞飞机2上对试验过程进行监控，而且，在伴飞飞机2随飞行试验平台1同步飞行的过程中，参试人员也可通过肉眼直观地观察飞行试验平台1的飞行状态，以便随时掌握试验情况，易于监控，在出现特殊情况时可及时采用紧急措施，从而提高试验过程的安全性，降低损失。

在一些实施例中，本发明的试验系统还包括地面控制站3，用于在地面监控无人飞行试验平台1的试验状态，和/或控制无人飞行试验平台1的运行。地面控制站3可利用现有的飞行控制基站，或者也可按需灵活地重新建立地面控制站3，与空中控制和监控方式相比，可减小试验成本。而且，无需参试人员跟机操作，可避免发动机试验对人身安全造成影响。

在一些实施例中，本发明的试验系统包括伴飞飞机2和地面控制站3，伴飞飞机2和地面控制站3独立控制无人飞行试验平台1的运行，在同一时刻伴飞飞机2或者地面控制站3单独控制无人飞行试验平台1的运行。

该实施例通过同时设置伴飞飞机2和地面控制站3，相当于增加了试验控制的冗余度，既能根据实际情况灵活选择合适的控制方式，又能在其中一种控制方式无法正常实施的情况下，及时地切换到另一种控制方式。

例如，在通常状态下，为了减小伴飞飞机2中参试人员的操作负担，可通过地面控制站3单独控制无人飞行试验平台1的运行，在无人飞行试验平台1与地面控制站3之间通讯不畅，或者试验过程出现紧急情况下，伴飞飞机2可随时接管对飞行试验平台1的控制权，在恢复正常之后，再将控制权返回地面控制站3。

在一些实施例中，在预设试验空域离地面控制站3不超过预设距离时，无人飞行试验平台1与地面控制站3之间可实现正常通讯，在通常状态下地面控制站3控制无人飞行试验平台1的运行，在紧急情况下伴飞飞机2接管控制无人飞行试验平台1的运行。由此，既能降低伴飞飞机2中参试人员的操纵负担，又能提高飞行试验的安全性。

在预设试验空域距离地面控制站3超过预设距离时，无人飞行试验平台1与地面控制站3之间可能出现通讯不畅的问题，远程控制难度高，由伴飞飞机2直接控制无人飞行试验平台1的运行。由此，可提高无人飞行试验平台1在整个试验过程中的可控性和监控准确性，提高试验安全性。

在一些实施例中，本发明的试验系统还包括伴飞飞机2和地面控制站3，其中，伴飞飞机2和无人飞行试验平台1之间、伴飞飞机2和地面控制站3之间以及无人飞行试验平台1与地面控制站3之间均通过数据链进行通讯。无人飞行试验平台1用于直接将运行状态数据传递至地面控制站3，和/或将运行状态数据通过伴飞飞机2备份并中继传递至地面控制站3。

在无人飞行试验平台1与地面控制站3之间通讯良好的状态下，可将运行状态数据传递至地面控制站3，以提高地面控制站3接收到状态数据的及时性，从而实时地监控试验情况。

若无人飞行试验平台1与地面控制站3之间距离较远难以实现良好的通讯状态，由于伴飞飞机2距离无人飞行试验平台1距离较近，通过伴飞飞机2接收无人飞行试验平台1的状态数据再转发至地面控制站3，可防止试验数据丢失，而且伴飞飞机2上的参试人员可通过数据实时监控试验情况，在试验过程中发生特殊情况时可及时采取紧急控制措施。伴飞飞机2可将数据备份，并在通讯良好的情况下分批或整体传输至地面控制站3。此种状态数据传输的方式可提高发动机试验的安全性。

在一些实施例中，无人飞行试验平台1中设有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括推力控制模块，用于调节运行发动机12的推力以满足试验发动机14的试验推力需求。由于运行发动机12和试验发动机14共同提供无人飞行试验平台1的飞行推力，在按照预设载荷谱对试验发动机14进行试验时，可调节运行发动机12的推力，以使总推力满足飞行需求。例如，根据预设载荷谱计算出运行发动机12的推力，以使总推力保持不变。

在一个具体的试验项目中，利用无人飞行试验平台1进行飞行推力测定，需要确定试验发动机14在不同高度速度条件下，试验发动机14不同转速对应的推力，具体测定方法如下：

1、无人飞行试验平台1到达预定高度并以预定速度稳定飞行；

2、调整试验发动机14的转速到第一试验值，试验发动机14的推力随之匹配调整，以维持无人飞行试验平台1的总推力不变，进而维持无人飞行试验平台1的高度速度；

3、待无人飞行试验平台1状态稳定后获取试验数据；

4、调整试验发动机14的转速到第二试验值，试验发动机14的推力重新匹配调整，待状态稳定后获取试验数据；

5、如此反复完成在指定高度速度下，试验发动机14全转速范围性能的获取；

6、调整无人飞行试验平台1的高度速度，再次进行试验发动机14全转速范围性能的获取。

在另一个具体的试验项目中，利用无人飞行试验平台1进行试验发动机14空中自然结冰试验，具体试验方法如下：

1、使无人飞行试验平台1飞行至预设试验空域；

2、利用无人飞行试验平台1上设置的传感器采集环境结冰参数；

3、环境条件满足后开始发动机试验，试验过程中获取试验发动机14的状态数据；

4、若试验过程中监控到试验发动机14的振动达到限制值，则自动开启冰脱落程序；

5、无人飞行试验平台1根据环境传感器的反馈维持其在结冰条件下运行直至试验结束。

在一个具体的实施例中，本发明的试验系统包括无人飞行试验平台1、伴飞飞机2和地面控制站，各个子系统之间的功能和数据交换关系如图3所示。

其中，无人飞行试验平台1包括：飞行控制模块，用于控制无人飞行试验平台1的飞行状态，其中，飞行控制模块中包括推力控制模块，用于调节运行发动机12的推力以满足试验发动机14的试验推力需求；试验发动机控制模块，用于控制试验发动机14的工作参数；运行发动机控制模块，用于控制运行发动机12的工作参数；数据采集存储模块，用于采集各传感器检测的发动机工作状态数据，并在存储器中存储；数据发送模块，用于将工作状态数据向外发送；紧急保护模块，用于在无人飞行试验平台1飞行过程中出现紧急事件时启动安全保护；以及备份控制模块，用于在当前控制通道出现故障时切换至备份控制通道。

进一步地，伴飞飞机2包括：运行监控模块，用于对无人飞行试验平台1的数据发送模块发来的状态数据进行监控，以判断飞行过程是否存在异常；数据存储模块，用于将无人飞行试验平台1的数据发送模块发来的状态数据进行存储；数据处理模块用于对接收的状态数据进行处理，以便判断当前试验状态；数据中继模块，用于将无人飞行试验平台1的数据发送模块发来的状态数据通过数据链转发至地面控制站3；远程控制模块，用于在伴飞过程中远程控制无人飞行试验平台1的飞行状态。

进一步地，地面控制站3包括运行监控模块，用于对无人飞行试验平台1的数据发送模块发来的状态数据进行监控，以判断飞行过程是否存在异常；数据存储模块，用于将无人飞行试验平台1或伴飞飞机2的数据发送模块发来的状态数据进行存储；数据处理模块用于对接收的状态数据进行处理，以便判断当前试验状态；远程控制模块，用于在地面远程控制无人飞行试验平台1的飞行状态。

在试验过程中，无人飞行试验平台1、伴飞飞机2和地面控制站3中的任意两个之间均可通过数据链进行通讯。为了满足试验需求，无人飞行试验平台1上还可设置空速校准系统、引气负载模拟系统、电气负载模拟系统等系统以模拟实际飞机运行条件。

其次，本发明提供了一种基于上述实施例所述航空发动机飞行试验系统的试验方法，在一些实施例中，此种试验方法包括：

步骤101、使无人飞行试验平台1处于预设试验空域；

步骤102、控制无人飞行试验平台1运行以执行预定试验项目；和

步骤103、使无人飞行试验平台1返回运行状态数据。

其中，步骤101在步骤102之前执行，如果预定试验项目均在同一预设试验空域完成，则步骤101只需执行一次，如果在不同预设试验空域完成，则需要在试验之前飞往相应的试验空域。步骤103可在每执行完一个预定试验项目之后执行，也可在试验过程中实时执行。采用无人飞行试验平台1对航空发动机进行试验的优点已经在试验装置部分说明，此处不再展开描述。

在一些实施例中，本发明的试验方法还包括：

步骤104、通过伴飞飞机2随无人飞行试验平台1飞行，在空中监控无人飞行试验平台1的试验状态；和/或

步骤105、通过地面控制站3在地面监控无人飞行试验平台1的试验状态。

其中，步骤104和105均可与步骤102同步执行，即在试验过程中监控飞行状态。在通过伴飞飞机2或地面控制站3接收无人飞行试验平台1返回的状态数据进行监控时，步骤104和105在步骤103之后执行；在通过伴飞飞机2中的参试员直接观察飞行状态时，步骤104与103的执行顺序不作限定。

通过伴飞飞机2对试验过程进行监控的优点在于，可通过伴飞飞机2单独与无人飞行试验平台1配合完成试验项目，能够适用于不方便设置地面控制站或者无法与地面控制站3顺利传输信号的情况；而且能够随时掌握试验情况，易于监控，在出现特殊情况时可及时采用紧急措施，从而提高试验过程的安全性，降低损失。

通过地面控制站3对试验过程进行监控的优点在于，可利用现有的飞行控制基站，或者也可按需灵活地重新建立地面控制站3，与空中控制和监控方式相比，可减小试验成本。而且，无需参试人员跟机操作，可避免发动机试验对人身安全造成影响。

在一些实施例中，步骤102中控制无人飞行试验平台1运行的步骤具体包括：

步骤102A、通过伴飞飞机2单独控制无人飞行试验平台1的运行；或

步骤102B、通过地面控制站3单独控制无人飞行试验平台1的运行。

其中，在同一时刻只能执行步骤102A或102B，只能有伴飞飞机2或者地面控制站3单独控制无人飞行试验平台1的运行。

该实施例通过同时设置伴飞飞机2和地面控制站3，相当于增加了试验控制的冗余度，既能根据实际情况灵活选择合适的控制方式，又能在其中一种控制方式无法正常实施的情况下，及时地切换到另一种控制方式。

在一些实施例中，试验系统包括伴飞飞机2和地面控制站3，步骤102中控制无人飞行试验平台1运行的步骤具体包括：

步骤201、判断预设试验空域离地面控制站3是否超过预设距离，如果不超过，则在通常状态下执行步骤202，在紧急情况下执行步骤203；如果超过，则执行步骤203；

步骤202、通过地面控制站3控制无人飞行试验平台1的运行，

步骤203、通过伴飞飞机2控制无人飞行试验平台1的运行。

该实施例中，在预设试验空域距离地面控制站3较近时，此种控制方式既能降低伴飞飞机2中参试人员的操纵负担，又能提高飞行试验的安全性；在预设试验空域距离地面控制站3较远时，此种控制方式可提高无人飞行试验平台1在整个试验过程中的可控性和监控准确性，提高试验安全性。

在一些实施例中，试验系统包括伴飞飞机2和地面控制站3，步骤103使无人飞行试验平台1返回运行状态数据的步骤具体包括：

使无人飞行试验平台1直接将运行状态数据传递至地面控制站3，或者将运行状态数据通过伴飞飞机2备份并中继传递至地面控制站3。

该实施例中，在无人飞行试验平台1与地面控制站3通讯良好的状态下，将运行状态数据传递至地面控制站3，可提高地面控制站3接收到状态数据的及时性，从而实时地监控试验情况。在无人飞行试验平台1与地面控制站3通讯不畅状态下，转发数据并备份的方式可防止试验数据丢失，而且伴飞飞机2上的参试人员可通过数据实时监控试验情况，在试验过程中发生特殊情况时可及时采取紧急控制措施，提高发动机试验的安全性。

在一些实施例中，无人飞行试验平台1中设有推力控制模块，步骤102中控制无人飞行试验平台1运行以执行预定试验项目的步骤具体包括：

通过推力控制模块调节运行发动机12的推力以满足试验发动机14的试验推力需求。

该实施例既能按照预设载荷谱对试验发动机14进行试验，也能满足飞行的总推力需求。

在一些实施例中，在步骤101使无人飞行试验平台1处于预设试验空域之前，本发明的试验方法还包括：

步骤100、使伴飞飞机2起飞，以在空中等待无人飞行试验平台1起飞。

该实施例中，伴飞飞机2预先起飞至预设高度在空中等待，能够及时发现无人飞行试验平台1在起飞过程中遇到的问题，并在出现问题的情况下可及时返回检查，减小安全隐患。

在一些实施例中，在步骤101使无人飞行试验平台1处于预设试验空域之前，本发明的试验方法还包括：

步骤100’、预先设定无人飞行试验平台1上的飞行试验程序，以使无人飞行试验平台1自动完成预定试验项目。

其中，步骤100’与100的执行顺序不作限定，通过提前设定所有的飞行试验程序，可自动完成预定试验项目，提高试验效率和准确性。

下面以一个具体的实施例给出采用本发明试验系统完成试验发动机14空中测试的实例。

1、将试验发动机14通过吊挂结构15安装到无人飞行试验平台1机身的下方，例如，可通过转接吊挂安装到机身下方的通用吊挂上；

2、预先设置无人飞行试验平台1上的飞行试验程序，以便通过无人飞行试验平台1中的飞行控制系统自动控制试验过程；

3、伴飞飞机2预先起飞在空中等待；

4、无人飞行试验平台1启动试验发动机14和运行发动机12；

5、使无人飞行试验平台1自动起飞爬升，飞抵预设试验空域，执行预定试验科目，无人飞行试验平台1返回的状态数据中继至伴飞飞机2进行备份，伴飞飞机2再将状态数据转发至地面控制站3；或者，无人飞行试验平台1返回的状态数据也可直接发送至地面控制站3；

6、试验过程中，无人飞行试验平台1通过自动飞行控制系统和推力管理系统自动调节运行发动机12的推力以匹配试验发动机14的功率调整和飞行状态需求；

7、在试验过程，伴飞飞机2和/或地面控制站3全程监控无人飞行试验平台1的运行参数和试验发动机参数，紧急情况下，地面控制站3或者伴飞飞机2可远程接管控制；

8、试验结束，伴飞飞机2或者地面控制站3发出返航指令，无人飞行试验平台1返航，伴飞飞机2返航。

其中，上述步骤1～5以及8顺序执行，步骤6和7为试验过程中具体的控制和监控方法。试验过程中，伴飞飞机2和地面控制站3可按需同时使用，也可分别独立使用。若条件允许，无人飞行试验平台1可在预编程和地面控制下全程自动飞行完成测试任务。

以上对本发明所提供的一种航空发动机飞行试验系统和试验方法进行了详细介绍。本文中应用了具体的实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (14)

1.一种航空发动机飞行试验系统，其特征在于，包括无人飞行试验平台(1)，其中，所述无人飞行试验平台(1)包括：

机身(11)，所述机身(11)的外底部设有安装部件，用于安装试验发动机(14)；和

运行发动机(12)，设在所述机身(11)侧部；

所述航空发动机飞行试验系统还包括：伴飞飞机(2)和地面控制站(3)，所述地面控制站(3)用于在地面监控所述无人飞行试验平台(1)的试验状态，和/或控制所述无人飞行试验平台(1)的运行；所述伴飞飞机(2)和地面控制站(3)独立控制所述无人飞行试验平台(1)的运行，在同一时刻所述伴飞飞机(2)或者所述地面控制站(3)单独控制所述无人飞行试验平台(1)的运行；

其中，在预设试验空域离所述地面控制站(3)不超过预设距离时，在通常状态下所述地面控制站(3)单独控制所述无人飞行试验平台(1)的运行，在所述无人飞行试验平台(1)与所述地面控制站(3)之间通讯不畅，或者试验过程出现紧急情况下，所述伴飞飞机(2)接管控制所述无人飞行试验平台(1)的运行，在恢复正常后控制权返回所述地面控制站(3)；和/或

在预设试验空域距离所述地面控制站(3)超过预设距离时，所述伴飞飞机(2)控制所述无人飞行试验平台(1)的运行。

2.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，所述安装部件设在所述机身(11)沿横向的中间区域，被配置为使所述试验发动机(14)在所述机身(11)的中线处沿纵向安装。

3.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，所述安装部件包括吊挂结构(15)，所述吊挂结构(15)用于与所述试验发动机(14)的顶部连接。

4.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，所述运行发动机(12)设有两个，两个所述运行发动机(12)分别设在所述机身(11)两侧的侧翼(13)下方。

5.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，还包括伴飞飞机(2)，所述伴飞飞机(2)为有人驾驶飞机，用于随所述无人飞行试验平台(1)飞行，并在空中监控所述无人飞行试验平台(1)的试验状态，和/或控制所述无人飞行试验平台(1)的运行。

6.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，还包括伴飞飞机(2)和地面控制站(3)，其中，

所述伴飞飞机(2)和所述无人飞行试验平台(1)之间、所述伴飞飞机(2)和所述地面控制站(3)之间以及所述无人飞行试验平台(1)与所述地面控制站(3)之间均通过数据链进行通讯；

所述无人飞行试验平台(1)用于直接将运行状态数据传递至所述地面控制站(3)，和/或将运行状态数据通过所述伴飞飞机(2)备份并中继传递至所述地面控制站(3)。

7.根据权利要求1所述的航空发动机飞行试验系统，其特征在于，所述无人飞行试验平台(1)中设有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括推力控制模块，用于调节所述运行发动机(12)的推力以满足所述试验发动机(14)的试验推力需求。

8.一种基于权利要求1～7任一所述航空发动机飞行试验系统的试验方法，其特征在于，包括：

使所述无人飞行试验平台(1)处于预设试验空域；

控制所述无人飞行试验平台(1)运行以执行预定试验项目；和

使所述无人飞行试验平台(1)返回运行状态数据；

其中，控制所述无人飞行试验平台(1)运行的步骤具体包括：

判断所述预设试验空域离所述地面控制站(3)是否超过预设距离，如果不超过，则在通常状态下通过所述地面控制站(3)单独控制所述无人飞行试验平台(1)的运行，在所述无人飞行试验平台(1)与所述地面控制站(3)之间通讯不畅，或者试验过程出现紧急情况下，通过所述伴飞飞机(2)接管控制所述无人飞行试验平台(1)的运行，在恢复正常后将控制权返回所述地面控制站(3)；如果超过，则通过所述伴飞飞机(2)控制所述无人飞行试验平台(1)的运行。

9.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，还包括：

通过伴飞飞机(2)随所述无人飞行试验平台(1)飞行，在空中监控所述无人飞行试验平台(1)的试验状态；和/或

通过地面控制站(3)在地面监控所述无人飞行试验平台(1)的试验状态。

10.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，控制所述无人飞行试验平台(1)运行的步骤具体包括：

通过伴飞飞机(2)单独控制所述无人飞行试验平台(1)的运行；或

通过地面控制站(3)单独控制所述无人飞行试验平台(1)的运行。

11.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，使所述无人飞行试验平台(1)返回运行状态数据的步骤具体包括：

使所述无人飞行试验平台(1)直接将运行状态数据传递至所述地面控制站(3)，或者将运行状态数据通过所述伴飞飞机(2)备份并中继传递至所述地面控制站(3)。

12.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，所述无人飞行试验平台(1)中设有飞行控制系统，所述飞行控制系统包括推力控制模块，控制所述无人飞行试验平台(1)运行以执行预定试验项目的步骤具体包括：

通过所述推力控制模块调节所述运行发动机(12)的推力以满足所述试验发动机(14)的试验推力需求。

13.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，在使所述无人飞行试验平台(1)处于预设试验空域之前，还包括：

使伴飞飞机(2)起飞，以在空中等待所述无人飞行试验平台(1)起飞。

14.根据权利要求8所述的试验方法，其特征在于，在使所述无人飞行试验平台(1)处于预设试验空域之前，还包括：

预先设定所述无人飞行试验平台(1)上的飞行试验程序，以使所述无人飞行试验平台(1)自动完成所述预定试验项目。

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