大型民机飞机在环AIL集成验证技术研究张翰谢殿煌摘要：目前国内民机试验验证水平相对较低，铁鸟和航电等集成试验台投资大、研制周期长，且试验室集成无法安装试飞的试验设备，迫使现有飞机主制造商寻找新的集成验证手段降低成本。从飞机在环（AIL）定义和设计原则出发，借鉴国外飞机级集成验证试验经验，梳理出飞机在环综合验证技术路线和关键技术，提出一套飞机在环试验方案。该方案缩小了试验室试验与试飞试验之间的差距，为推进民机型号的研制进程以及开展全面、有效的全机系统机上地面试验提供理论支持与技术支撑，在国内具有开创意义。关键词：民机系统;飞机在环AIL;飞机级集成验证;视景系统DOI：10.11907/rjdk.191268：TP319文献标识碼：A：1672-7800（2019）012-0159-050引言大型民用飞机为数众多的机载系统，彼此需求纵横、功能耦合、信号交联，实现飞机级分配的功能和共同实现飞机级功能，给机载系统综合验证增加了验证难点和复杂性。为充分验证系统级和飞机级需求，民机主制造商建立了航电集成试验台、铁鸟集成试验台、电气集成试验台、环控集成试验台等和全机系统集成试验台等集成验证平台，但这些综合试验台建设周期长、资金投入大、人力投人多、占用场地大，且无法安装试飞试验设备，如应急撤离、失速伞、尾椎等，拉大了试验室试验与试飞试验距离，迫使飞机主制造商寻找新的验证手段以降低集成验证成本，提高效率。波音公司在20世纪90年代就策划了飞机在环试验，如图1所示。飞机在环试验以真实飞机为试验对象，将地面仿真车与飞机的各系统计算机或控制器相连接，根据试验项目要求选择关注的测试点，对飞机各系统施加电子或物理激励，模拟飞机在飞行过程中的各类情况，记录飞机各系统信号反馈和物理动作，通过测试系统将飞机的实际反馈与预期反馈进行对比，从而验证飞机的各项功能和性能，主要监控发动机控制、飞控、电源、通信、驾驶舱显示、惯导、大气数据、攻角等系统工作情况。波音747-8型号的飞机在环试验如图2所示。波音B787研制过程中，借助B777场景试验仿真平台，设计了场景测试用例，对飞机级需求、架构进行了确认和评估。为了提高全机系统综合集成试验台性能，B787采用了“模块化”试验台和787飞机在环AIL，在环AIL采用实像视景系统。如图3所示，在首飞之前开展18小时飞行模型试验，从正常飞行到系统失效进行大量场景试验。试飞团队和运行团队通过飞机在环试验紧密结合在一起。我国民用航空工业起步较晚，虽然在ARJ21和C919飞机集成验证试验建立了铁鸟试验台、航电综合试验台和电源试验台，并且进行了两鸟联试和三鸟联试，但由于条件限制，最后未达到基于飞行剖面模拟飞行的全机系统综合试验，也达不到飞机级需求验证和飞机级功能需求验证水平。我国民机系统试验验证能力与国外全机系统地面综合验证Aircraft_o尚存在较大差距，更不用说飞机在环AIL。飞机在环AIL是民机集成验证手段的变革，代表新一代的集成验证水平。本文结合某大型民机，定义了飞机在环AIL，详细研究了设计原则、试验方案和关键技术点，为真实的飞机在环AIL综合验证试验提供技术基础。1飞机在环（AIL）定义以真实飞机作为试验对象，地面外场和无气动力条件下，开展驾驶员在环模拟飞行试验，实时监控飞机系统参数，验证各种工况下飞机系统控制和响应是否满足设计要求，如图4所示。2飞机在环（AIL）集成验证设计原则飞机在环AIL集成验证设计原则：①真实的飞机机载环境：真实机载系统、真实座舱环境、真实电磁环境、真实结构环境（结构非线性因素）、真实地面外场环境和真实试飞测试设备;②所有电子LRU是真实的和真实连接的;③提供给飞行员真实模拟飞行试验环境;④发动机真实开车状态。3飞机在环（AIL）集成技术方案3.1集成技术方案根据飞机在环集成验证设计原则，结合某大型民机，飞机在环AIL技术方案如图5所示，由真实飞机、可移动视景系统、飞行仿真系统、地面无线电车、机载数据采集系统以及配套产品组成。（1）可移动视景系统：计算机图形生成系统和可移动式虚像显示系统，能够给驾驶员提供虚拟飞行外部环境。（2）飞行仿真系统：能够实时计算飞机运动方程、大气环境、起落架仿真模块、...