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摘要:飞行试验是民用飞机试验验证的重要手段,本文对飞行试验规划的方法进行讨论,尝试通过对试飞工作进行分解,划分规划工作层级,理清层级之间的关系,制定工作流程,建立一套方法实现试飞规划。
关键词:飞机;民用飞机;飞行试验规划;试飞
引言:飞行试验是也称为试飞,是指在真实、模拟或虚拟飞行条件下进行科学研究和产品试验的过程。飞行试验具有长周期、高风险、高成本、多专业、多要求、内容及其复杂等特点,因而试飞规划是一项复杂的系统工程。
一、飞行试验规划的目的
为保证整个试飞阶段过程中,各项资源均在合理的时间内得到有效的利用,基于对试飞任务的梳理,分层级规划级规划试飞的资源及计划,以实现提高试飞任务执行效率、减少飞行架次、降低试验成本和缩短试验周期的目的。
二、飞行试验规划的方法:
为实现整个飞行试验的规划,需对试飞过程进行概念表示和结构化描述,建立飞行试验系统工程和工作流,根据型号设计特点,考虑到各种影响试飞计划的因素,按层级对飞行试验进行规划,首先对整个规划工作进行层级的划分,共有3个层级,分别是项目层级、科目层级、任务单层级。这3个层级规划的输出物构成了飞行试验总体规划,用来支持整个试飞的管控。
1.项目层级
对整个飞行试验的目的和对象进行识别,综合考虑试飞机的生产交付计划和试飞任务的逻辑关系,划分各试飞机承担的试飞任务,初步制定项目级试飞的计划。
输入:
飞行试验目的:对于民用飞机而言,飞行试验按其目的划分主要包括研发试飞,表明符合性试飞、局方审定试飞和运行试飞。研发试飞是通过试飞对系统和全机进行试验,验证系统及飞机平台符合设计预期及规范。表明符合性试飞是申请人向局方表明设计状态对条款符合性的试飞。审定试飞是根据民用航空条例和专用条件制定的科目,由适航当局批准和监控对民用航空器所进行的审定试飞。运行试飞:是指功能可靠性、AEG和交付前的检查等试飞,确保零部件和设备是可靠的,并能表明满足运行的符合性要求。试验目的决定了其在整个试飞中所处的阶段,研发试飞最先开始,在飞机和系统达到一定的成熟度后,才能开展表明符合性试飞;在表明符合性科目完成的基础上,局方在进行审定试飞,最后是运行试飞。
飞行试验的对象:
飞行试验的对象即为试飞型号。主要包括型号的主要功能、新颖的技术特点和构型发展的计划。不同型号的飞机有着不同的功能特点和新颖技术,这些型号差异化的内容将是飞行试验验证重点,需要安排大量的架次,关系到试飞的周期和成本。构型发展计划:飞机研发是一个不断完善的过程,部分系统软件、系统硬件、零部件等存在技术成熟度的差異,在试飞开展后还会出现大量的构型变更,科目与构型之间有着匹配关系,构型到位的计划也就决定了任务安排的计划。
试验机的任务分配:
飞行试验大体有两类任务:1.平台试飞:飞机本体特性和包线相关的试飞,主要包括性能、飞行平直、飞控、颤振、载荷等;2.系统试飞,对机载系统进行的试飞。试飞任务分配要考虑任务的逻辑关系,先开展平台的验证,再基于包线的扩展,逐渐展开系统的飞行试验。还需要考虑任务量的平衡,一般情况下,试验机的任务并非一成不变,根据试飞进度可能存在任务的调整,所以每架试飞机除了主任务还得有备份任务规划。
输出:项目级的试飞计划,描述了各架飞机承担的任务,划分了试飞阶段,以及每个阶段主要验证的系统。
2.科目层级
在完成项目层级的规划框架后,就有了试飞任务的阶段性的规划,对阶段内的科目需求进行捕获,综合考虑科目执行的各要素,,结合构型发展计划,在科目层级规划试飞所需资源和计划;
输入:
科目需求:科目需求捕获是整个科目層级最核心的工作,能否完全正确的捕获科目需求将直接决定了科目的有效性,并将影响到科目的计划。科目需求主要包含:条款要求、试飞方法、飞机构型、气象要求、机场条件、加改装、测试数据等、测试设备等等。尤其是特殊的气象之类的周期性要求,对试飞周期的影响是巨大的,例如高寒试飞,窗口期一旦错过,整个试飞计划可能延长一年。
输出:
科目级的试飞计划,主要描述了各试飞阶段内执行的试飞科目,制定相关资源的到位和科目的执行的计划。
3.任务单层级
任务单是飞行试验实施的执行文件,包含一个飞行架次实施的任务点。将所有科目的试验点要求进行分解,对相同或相近需求的试验点组合,任务点优化编排实现科目的结合、并行,提高单架次执行效率。
输入:
科目试验点:是试飞试验具体任务描述,包含了飞机的重量、重心、高度、速度、姿态、加速度、襟缝翼构型、飞行阶段等等。
输出
任务单:它是一个架次飞行任务点的合集,是飞行试验中机组实施的操作文件,具体描述了每个架次飞行所执行的任务点,实施的要求以及试验结果的判据。
图1描述了试飞规划的三个层级的主要工作及流程,通过自上而下的计划分配,再自下而上的计划确认,通过动态的迭代,修正各层级的试飞计划。飞行试验应从飞机概念阶段就开始规划,并且要随着研制工作推进不停更新,动态调整各层级的计划,以适应在研制计划的变更带来的风险,保证试飞试验高效、低成本的完成。
三、总结:
试飞规划不仅仅是识别试飞任务,安排试飞进度,还是对试飞进度、资源和费用的整体规划与优化,所以在规划的过程中要充分考虑利益相关方的需求,并在实施过程中严格管控,通过平台化管理,及时调整计划,以免出现试飞结果无效,任务反复。
关键词:飞机;民用飞机;飞行试验规划;试飞
引言:飞行试验是也称为试飞,是指在真实、模拟或虚拟飞行条件下进行科学研究和产品试验的过程。飞行试验具有长周期、高风险、高成本、多专业、多要求、内容及其复杂等特点,因而试飞规划是一项复杂的系统工程。
一、飞行试验规划的目的
为保证整个试飞阶段过程中,各项资源均在合理的时间内得到有效的利用,基于对试飞任务的梳理,分层级规划级规划试飞的资源及计划,以实现提高试飞任务执行效率、减少飞行架次、降低试验成本和缩短试验周期的目的。
二、飞行试验规划的方法:
为实现整个飞行试验的规划,需对试飞过程进行概念表示和结构化描述,建立飞行试验系统工程和工作流,根据型号设计特点,考虑到各种影响试飞计划的因素,按层级对飞行试验进行规划,首先对整个规划工作进行层级的划分,共有3个层级,分别是项目层级、科目层级、任务单层级。这3个层级规划的输出物构成了飞行试验总体规划,用来支持整个试飞的管控。
1.项目层级
对整个飞行试验的目的和对象进行识别,综合考虑试飞机的生产交付计划和试飞任务的逻辑关系,划分各试飞机承担的试飞任务,初步制定项目级试飞的计划。
输入:
飞行试验目的:对于民用飞机而言,飞行试验按其目的划分主要包括研发试飞,表明符合性试飞、局方审定试飞和运行试飞。研发试飞是通过试飞对系统和全机进行试验,验证系统及飞机平台符合设计预期及规范。表明符合性试飞是申请人向局方表明设计状态对条款符合性的试飞。审定试飞是根据民用航空条例和专用条件制定的科目,由适航当局批准和监控对民用航空器所进行的审定试飞。运行试飞:是指功能可靠性、AEG和交付前的检查等试飞,确保零部件和设备是可靠的,并能表明满足运行的符合性要求。试验目的决定了其在整个试飞中所处的阶段,研发试飞最先开始,在飞机和系统达到一定的成熟度后,才能开展表明符合性试飞;在表明符合性科目完成的基础上,局方在进行审定试飞,最后是运行试飞。
飞行试验的对象:
飞行试验的对象即为试飞型号。主要包括型号的主要功能、新颖的技术特点和构型发展的计划。不同型号的飞机有着不同的功能特点和新颖技术,这些型号差异化的内容将是飞行试验验证重点,需要安排大量的架次,关系到试飞的周期和成本。构型发展计划:飞机研发是一个不断完善的过程,部分系统软件、系统硬件、零部件等存在技术成熟度的差異,在试飞开展后还会出现大量的构型变更,科目与构型之间有着匹配关系,构型到位的计划也就决定了任务安排的计划。
试验机的任务分配:
飞行试验大体有两类任务:1.平台试飞:飞机本体特性和包线相关的试飞,主要包括性能、飞行平直、飞控、颤振、载荷等;2.系统试飞,对机载系统进行的试飞。试飞任务分配要考虑任务的逻辑关系,先开展平台的验证,再基于包线的扩展,逐渐展开系统的飞行试验。还需要考虑任务量的平衡,一般情况下,试验机的任务并非一成不变,根据试飞进度可能存在任务的调整,所以每架试飞机除了主任务还得有备份任务规划。
输出:项目级的试飞计划,描述了各架飞机承担的任务,划分了试飞阶段,以及每个阶段主要验证的系统。
2.科目层级
在完成项目层级的规划框架后,就有了试飞任务的阶段性的规划,对阶段内的科目需求进行捕获,综合考虑科目执行的各要素,,结合构型发展计划,在科目层级规划试飞所需资源和计划;
输入:
科目需求:科目需求捕获是整个科目層级最核心的工作,能否完全正确的捕获科目需求将直接决定了科目的有效性,并将影响到科目的计划。科目需求主要包含:条款要求、试飞方法、飞机构型、气象要求、机场条件、加改装、测试数据等、测试设备等等。尤其是特殊的气象之类的周期性要求,对试飞周期的影响是巨大的,例如高寒试飞,窗口期一旦错过,整个试飞计划可能延长一年。
输出:
科目级的试飞计划,主要描述了各试飞阶段内执行的试飞科目,制定相关资源的到位和科目的执行的计划。
3.任务单层级
任务单是飞行试验实施的执行文件,包含一个飞行架次实施的任务点。将所有科目的试验点要求进行分解,对相同或相近需求的试验点组合,任务点优化编排实现科目的结合、并行,提高单架次执行效率。
输入:
科目试验点:是试飞试验具体任务描述,包含了飞机的重量、重心、高度、速度、姿态、加速度、襟缝翼构型、飞行阶段等等。
输出
任务单:它是一个架次飞行任务点的合集,是飞行试验中机组实施的操作文件,具体描述了每个架次飞行所执行的任务点,实施的要求以及试验结果的判据。
图1描述了试飞规划的三个层级的主要工作及流程,通过自上而下的计划分配,再自下而上的计划确认,通过动态的迭代,修正各层级的试飞计划。飞行试验应从飞机概念阶段就开始规划,并且要随着研制工作推进不停更新,动态调整各层级的计划,以适应在研制计划的变更带来的风险,保证试飞试验高效、低成本的完成。
三、总结:
试飞规划不仅仅是识别试飞任务,安排试飞进度,还是对试飞进度、资源和费用的整体规划与优化,所以在规划的过程中要充分考虑利益相关方的需求,并在实施过程中严格管控,通过平台化管理,及时调整计划,以免出现试飞结果无效,任务反复。