CN112150886A - 用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法 - Google Patents

用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法 Download PDF

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吴朝
吴敦刚
桂敬冉
许菁
吴国芳
陆晓华
周涛
陈欣然
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Abstract

本发明公开了一种用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，该方法包括：检查与试飞科目相关联的原始试飞数据的完备性；根据飞行模拟机开发与验证需求，确定试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点；在原始试飞数据中选取与开发需求和/或验证需求相关联的多类有效性评估参数；检查原始试飞数据中的每一类有效性评估参数的参数值是否均完全满足开发需求和/或验证需求，以确定为有效数据。本发明的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，能够系统地基于飞行模拟机的开发需求和/或验证需求评估原始试飞数据的有效性，帮助确保为飞行模拟机数据包开发提供正确有效的输入。

Description

用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法
技术领域
本发明涉及航空领域中的飞行模拟机，尤其涉及一种用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法。
背景技术
飞行模拟机作为一种重要的飞行培训设备，与所模拟飞机之间的模拟逼真度，尤其是在性能与操纵品质等方面的逼真度，直接决定了飞行模拟机的等级和使用条件，更影响到飞行员训练的质量和效果，对飞机的安全运营起着重要作用。
飞行模拟机实现高逼真度的关键是完整、准确的飞行模拟机数据包。试飞数据作为飞行模拟机数据包的必要组成部分，为飞行模拟机的建模、验证与鉴定提供数据支撑和基础，在飞行模拟机研制与鉴定等环节都扮演着重要作用。因此，在试飞采集、数据应用环节都需要对试飞数据进行分析、评估以确保试飞数据的有效性。
飞行模拟机数据包试飞与型号试飞的侧重不同，在试飞目的、试飞科目要求、操纵方法、试飞参数采集精度等多方面均有差异。这些差异决定了在进行飞行模拟机用试飞数据的有效性分析时，必须基于模拟机数据包的开发与验证需求对试飞数据进行评估。
因此，亟需提供一种新的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，能够基于试飞执行完成后解析的原始试飞数据，根据飞行模拟机的开发与验证需求，针对多方面的关键要素对飞行模拟机用试飞数据进行工程评估，以确认试飞采集的原始试飞数据对于飞行模拟机而言的有效性，进而确保为飞行模拟机数据包开发提供正确有效的输入。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术无法在试飞获取的原始试飞数据的基础上通过全面、系统地分析评估，从而确定原始试飞数据中可有效地用于飞行模拟机数据包的开发和验证的试飞数据，因而无法确保为飞行模拟机及其所用的数据包提供的输入正确有效的缺陷，提出一种新的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，其特点在于，所述方法包括：
检查原始试飞数据的完备性，所述原始试飞数据与试飞科目相关联；
根据飞行模拟机的开发需求与验证需求，确定所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点；
基于所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点，在所述原始试飞数据中选取与所述开发需求和/或所述验证需求相关联的多类有效性评估参数；
检查所述原始试飞数据中的每一类所述有效性评估参数的参数值是否均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求，并将所述参数值均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求的所述原始试飞数据确定为有效数据。
根据本发明的一种实施方式，所述多类有效性评估参数包括外部环境参数、飞机状态及形态参数、操纵动作参数以及操纵响应参数。
根据本发明的一种实施方式，所述原始试飞数据包括信息数据和参数数据。
根据本发明的一种实施方式，检查所述原始试飞数据的完备性包括：
检查所述原始试飞数据中的所述信息数据是否完整；以及
检查所述参数数据是否覆盖了相关联的所述试飞科目所要求采集的所有参数，以及所述参数数据是否可读。
根据本发明的一种实施方式，所述开发需求包括在所述飞行模拟机的开发过程中所需的输入参数及所述输入参数在预定时间段内均落入有效参数值范围的有效条件。
根据本发明的一种实施方式，所述验证需求包括，在所述飞行模拟机上执行所述飞行模拟科目时，能够用于验证飞行模拟过程是否符合法规要求和/或适航标准要求的鉴定参数及所述鉴定参数在预定时间段内均落入有效参数值范围的有效条件。
根据本发明的一种实施方式，所述多类有效性评估参数包括：与所述输入参数或所述鉴定参数相同的直接评估参数，以及，与所述输入参数或所述鉴定参数经预设算法相关联的间接评估参数。
根据本发明的一种实施方式，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述直接评估参数，检查其参数值是否落入与其相同的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查其参数值是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。
根据本发明的一种实施方式，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述间接评估参数，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否落入与其相关联的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。
根据本发明的一种实施方式，所述外部环境参数包括风速和风向；
所述飞机状态及形态参数包括飞机的重量、重心、高度、速度、襟缝翼卡位、飞控模式、起落架位置、偏航阻尼器的状态的部分或全部；
所述操纵动作参数包括和驾驶舱操纵部件的位置或状态相关联的参数；
所述操纵响应参数包括和飞机的本体的响应或飞机所包括的机上系统的响应相关联的参数。
根据本发明的一种实施方式，所述操纵动作参数包括方向舵脚蹬位置参数、驾驶杆位置参数、驾驶盘位置参数中的部分或全部；
所述操纵响应参数包括方向舵位置响应参数、副翼位置响应参数、滚转角响应参数、俯仰角响应参数中的部分或全部
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
根据本发明的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，通过对试飞获取的原始试飞数据从多个方面的要素进行有效性分析，从而能够全面、系统地基于飞行模拟机的所述开发需求和/或所述验证需求评估原始试飞数据的有效性，进而帮助确保为飞行模拟机及其所用的数据包提供正确有效的输入。
附图说明
图1为根据本发明的优选实施方式的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法的流程图。
图2为根据本发明的优选实施方式的方法的一应用实例中绘制的飞机高度随时间变化的曲线图示例。
图3为该应用实例中绘制的飞机速度随时间变化的曲线图示例。
图4为该应用实例中绘制的襟缝翼偏度位置随时间变化的曲线图示例。
图5为该应用实例中绘制的YD状态随时间变化的曲线图示例。
图6为该应用实例中绘制的起落架位置随时间变化的曲线图示例。
图7为该应用实例中绘制的飞控模式随时间变化的曲线图示例。
图8为该应用实例中绘制的方向舵脚蹬位置随时间变化的曲线图示例。
图9为该应用实例中绘制的驾驶盘位置随时间变化的曲线图示例。
图10为该应用实例中绘制的驾驶杆位置随时间变化的曲线图示例。
图11为该应用实例中绘制的方向舵位置响应随时间变化的曲线图示例。
图12为该应用实例中绘制的副翼位置响应随时间变化的曲线图示例。
图13为该应用实例中绘制的滚转角响应随时间变化的曲线图示例。
图14为该应用实例中绘制的俯仰角响应随时间变化的曲线图示例。
具体实施方式
下面结合说明书附图，进一步对本发明的优选实施例进行详细描述，以下的描述为示例性的，并非对本发明的限制，任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中，方向性的术语，例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”等，参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向，方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1所示，根据本发明的较佳实施方式的用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法包括：
检查原始试飞数据的完备性，所述原始试飞数据与试飞科目相关联；
根据飞行模拟机的开发需求与验证需求，确定所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点；
基于所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点，在所述原始试飞数据中选取与所述开发需求和/或所述验证需求相关联的多类有效性评估参数；
检查所述原始试飞数据中的每一类所述有效性评估参数的参数值是否均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求，并将所述参数值均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求的所述原始试飞数据确定为有效数据。
其中，在如图1所示的示例性实施方式中，选取的多类有效性评估参数可包括外部环境参数、飞机状态及形态参数、操纵动作参数以及操纵响应参数。相应地，在选取多类有效性评估参数之后，可分别依次检查所述原始试飞数据中外部环境参数、飞机状态及形态参数、操纵动作参数以及操纵响应参数这四类参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求。
应理解的是，可根据飞行模拟机的开发与验证需求，确定各个飞行模拟科目的试飞目的、科目特点与试飞要点等，进而为该多类有效性评估参数的选取提供依据。并且，还应理解的是，上述过程可能将从原始试飞数据中所包含/采集的上百甚至上千个参数中选取能够表征各个飞行模拟科目的试飞目的、科目特点与试飞要点的多类有效性评估参数，确定评判该科目试飞数据有效性的关键性评估指标。
举例来说，所述外部环境参数可包括风速和风向，所述飞机状态及形态参数可包括飞机的重量、重心、高度、速度、襟缝翼卡位、飞控模式、起落架位置、偏航阻尼器的状态的部分或全部，所述操纵动作参数可包括方向舵脚蹬位置参数、驾驶杆位置参数、驾驶盘位置参数中的部分或全部，所述操纵响应参数可包括方向舵位置响应参数、副翼位置响应参数、滚转角响应参数、俯仰角响应参数中的部分或全部。
根据本发明的一些优选实施方式，所述原始试飞数据包括信息数据和参数数据。其中，检查所述原始试飞数据的完备性可包括：
检查所述原始试飞数据中的所述信息数据是否完整；以及
检查所述参数数据是否覆盖了相关联的所述试飞科目所要求采集的所有参数，以及所述参数数据是否可读。
由于部分飞行模拟机开发过程中所需的参数(如：飞机实时重心)无法直接测量而需要解算得到，这决定了原始试飞数据除了参数数据之外，还需要一些数据文件以提供相关的解算过程中所需的信息数据。因此，原始试飞数据可包含两部分数据，即参数数据和信息数据(诸如，试飞任务单、重量重心报告、测试改装文件，等等)。
根据本发明的一些优选实施方式，需依次进行外部环境评估(即检查外部环境参数是否满足需求)，以评估在相应的模拟试飞科目实施时外部环境是否满足相关需求；飞机状态及形态评估(即检查飞机状态及形态参数是否满足需求)，以例如根据模拟试飞科目的飞行状态点的设置要求，利用试飞数据分析工具逐一分析相关的试飞动作开始执行时飞机的状态与形态是否符合要求；操纵动作评估及操纵响应评估，分别用以评估在相关的试飞科目中试飞员的飞行操纵输入以及对操纵的响应是否有效。
根据本发明的一些优选实施方式，鉴于飞行模拟机数据包试飞数据从其目的或者其旨在满足的需求的角度而言可分为两大类：一类为用于飞行模拟机开发的试飞数据，其主要用于提供飞行模拟机开发的输入，一类为用于飞行模拟机鉴定的试飞数据，其主要用于基于法规要求、行业技术标准对飞行模拟机进行验证，因而在上述方法中考虑的开发需求可包括在开发飞行模拟机过程中所需的输入参数及所述输入参数的有效参数值范围，或者，可包括在开发飞行模拟机过程中所需的输入参数及所述输入参数满足所述有效参数值范围的有效条件。而在上述方法中考虑的验证需求可包括法规要求和/或行业技术标准。
根据本发明的进一步优选的实施方式，该多类有效性评估参数包括：与所述输入参数或所述鉴定参数相同的直接评估参数，以及，与所述输入参数或所述鉴定参数经预设算法相关联的间接评估参数。对于间接评估参数，应用预设算法可基于其计算得到可被用于例如和鉴定参数的所述有效参数值范围进行对比的计算结果。
进一步优选地，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述直接评估参数，检查其参数值是否落入与其相同的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查其参数值是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。。
或者可替代地，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述间接评估参数，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否落入与其相关联的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。
进一步优选地，在前述开发和验证需求(即需求)涉及相关的输入/鉴定参数在预定时间段内均落入前述有效参数值范围的有效条件的情形下，在针对这类参数进行检查或评估时，可优选地根据原始试飞数据包含的数据内容绘制或生成某一参数在一定时间段内随时间变化的变化曲线图，然后基于该变化曲线图进行检查或评估，以决定相关的原始试飞数据是否有效。
以下将举例说明根据上述优选实施方式的用于评估飞行模拟机数据包试飞数据的有效性的方法的针对一具体试飞科目的应用实例，以便于理解本发明涉及的部分原理。
该应用实例涉及“荷兰滚”科目，相关原始试飞数据中可包含多达240个测试参数。荷兰滚试飞科目的试飞目的主要是为获取飞行模拟机鉴定所需的试飞数据，该科目相关的开发或验证需求为：
a)在巡航和进近或着陆条件下进行；
b)在增稳系统断开的情况下，记录至少6个周期的测试结果；
c)对于计算机控制的飞机，在非正常控制状态下测试；
d)方向舵脚蹬激发方向舵倍脉冲，不允许横向操纵、发动机操纵；
e)该科目为操纵品质类科目，需要在平稳大气环境下进行。
根据以上开发或验证需求，针对荷兰滚科目选取重点参数(有效性评估参数)如下：
1)分析采集参数中表征飞机响应的参数。在荷兰滚试飞科目中需要关注的表征飞机响应参数为：滚转角、滚转速率、偏航角、偏航速率、侧滑角、方向舵位置、副翼位置、减速板位置、校正空速、气压高度；
2)分析采集参数中表征动作操纵的参数。在荷兰滚试飞科目中需要关注的表征动作操纵输入参数为：方向舵脚蹬位置、驾驶杆/盘位置(侧杆纵向/横向位置)、襟/缝翼手柄位置、减速板手柄位置；
3)分析采集参数中表征飞机状态/形态的参数。在荷兰滚试飞科目中需要关注的表征飞机状态/形态参数为：起落架位置、襟/缝翼位置、飞控模式、YD(偏航阻尼器)开关状态；
4)分析该科目所要求的外部环境参数，例如对风速风向的要求、对跑道道面的要求。在荷兰滚试飞科目中需要关注的表征外部环境参数为：风速、风向。
在针对外部环境参数进行分析时，评估外部环境是否满足相关需求。通过试飞数据分析工具，画出该科目的外部环境参数变化趋势，评估是否满足该科目对外部环境的要求。在本实例中，经评估，风速、风向均满足要求。
在本应用实例中，荷兰滚科目要求的飞机状态与形态可如下表所示：
Figure BDA0002694632220000091
在该应用实例中，重量、重心均满足要求，而针对上表中除重量、重心外的各个参数绘图得到曲线如图2-7所示。而由图2-7所示曲线可见，在该条原始试飞数据中，与荷兰滚科目相关的状态/形态参数均有效。应理解的是，在图2-14中，纵轴表示所考察的相关参数，横轴为时间，并且在图中仅示例性地绘出曲线形状以表示相关参数随时间的大致变化。
在已选择的重点参数集合中，针对操纵输入类参数进行分析，结合飞机特征、评估在科目试飞实施过程中试飞员的飞行操纵输入是否有效。
在该应用实例中，对荷兰滚科目的动作操纵评估如下：
分析荷兰滚科目的主操纵动作。利用试飞数据分析工具，绘制方向舵脚蹬位置参数随时间变化的曲线图，如图8所示。根据图8的曲线趋势可见，方向舵脚蹬输入了一个倍脉冲激励。根据前述的分析，可知该科目的该条试飞数据的动作激励方式符合前述试飞要求。
分析横航向操纵上的其他操纵动作。如图9所示，虽然驾驶盘位置保持在一个角度，但在脚蹬操纵前后，驾驶盘的位置恒定，方向舵操纵过程中，驾驶盘也未有任何输入，确保了脚蹬操纵后，横航向上的自由响应要求。分析可知，驾驶盘位置参数不影响试飞数据的有效性。
分析纵向上的操纵动作。利用试飞数据分析工具将驾驶杆位置参数进行绘图。如图10所示，虽然驾驶杆位置有微量变化，但荷兰滚科目主要考察横航向操纵品质。故，纵向上的小量不影响该条荷兰滚科目试飞数据的有效性。
在本发明实例中，对荷兰滚科目的操纵响应评估如下：
分析在动作操纵开始前，飞机是否处于初始稳定平飞状态。根据图11、图12的曲线分析可知，在脚蹬操作开始前，飞机处于稳定状态，满足飞行模拟机开发与验证需求。
分析横航向上的操纵响应。利用试飞数据分析工具，分别绘制方向舵位置、副翼位置、滚转角响应的参数曲线，如图11-13所示。
分析图11-图13可知，方向舵位置因方向舵脚蹬操纵输入产生倍脉冲响应，响应有效；
滚转角响应达到8个周期，满足前述b)项需求；
副翼位置在脚蹬操纵输入后，未有动态变化，维持在稳定状态，在横航向上满足飞行模拟机开发与验证需求中的“自由响应”；
并且，根据图14所示的俯仰角响应曲线分析可知，该参数不影响荷兰滚科目的该条数据的有效性。
综上，经上述四方面的参数有效性评估的评估结果可知，该应用实例中涉及“荷兰滚”科目的该条试飞数据有效，可被放入有效数据库，用于飞行模拟机的开发和验证。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于评估飞行模拟机的数据包试飞数据的有效性的方法，其特征在于，所述方法包括：
检查原始试飞数据的完备性，所述原始试飞数据与试飞科目相关联；
根据飞行模拟机的开发需求与验证需求，确定所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点；
基于所述试飞科目的试飞目的、科目特点与试飞要点，在所述原始试飞数据中选取与所述开发需求和/或所述验证需求相关联的多类有效性评估参数；
检查所述原始试飞数据中的每一类所述有效性评估参数的参数值是否均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求，并将所述参数值均完全满足所述开发需求和/或所述验证需求的所述原始试飞数据确定为有效数据。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多类有效性评估参数包括外部环境参数、飞机状态及形态参数、操纵动作参数以及操纵响应参数。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述原始试飞数据包括信息数据和参数数据。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，检查所述原始试飞数据的完备性包括：
检查所述原始试飞数据中的所述信息数据是否完整；以及
检查所述参数数据是否覆盖了相关联的所述试飞科目所要求采集的所有参数，以及所述参数数据是否可读。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述开发需求包括在所述飞行模拟机的开发过程中所需的输入参数及所述输入参数在预定时间段内均落入有效参数值范围的有效条件。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述验证需求包括，在所述飞行模拟机上执行所述飞行模拟科目时，能够用于验证飞行模拟过程是否符合法规要求和/或适航标准要求的鉴定参数及所述鉴定参数在预定时间段内均落入有效参数值范围的有效条件。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述多类有效性评估参数包括：与所述输入参数或所述鉴定参数相同的直接评估参数，以及，与所述输入参数或所述鉴定参数经预设算法相关联的间接评估参数。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述直接评估参数，检查其参数值是否落入与其相同的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查其参数值是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，检查所述原始试飞数据中的所述多类有效性评估参数的参数值是否完全满足所述开发需求和/或所述验证需求包括：
针对所述间接评估参数，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否落入与其相关联的所述输入参数或所述鉴定参数的所述有效参数值范围，或者，检查经所述预设算法对所述间接评估参数进行运算后所得的结果是否在所述预定时间段内均落入所述有效参数值范围。
10.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述外部环境参数包括风速和风向；
所述飞机状态及形态参数包括飞机的重量、重心、高度、速度、襟缝翼卡位、飞控模式、起落架位置、偏航阻尼器的状态的部分或全部；
所述操纵动作参数包括和驾驶舱操纵部件的位置或状态相关联的参数；
所述操纵响应参数包括和飞机的本体的响应或飞机所包括的机上系统的响应相关联的参数。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述操纵动作参数包括方向舵脚蹬位置参数、驾驶杆位置参数、驾驶盘位置参数中的部分或全部；
所述操纵响应参数包括方向舵位置响应参数、副翼位置响应参数、滚转角响应参数、俯仰角响应参数中的部分或全部。
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