民用飛機(jī)試飛規(guī)劃研究

丁曉妮　李威

摘 要：飛行試驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：試飛）作為全機(jī)級(jí)驗(yàn)證和表明產(chǎn)品條款符合性的重要驗(yàn)證手段，在產(chǎn)品研發(fā)和適航審查等方面具有不可替代的作用，且新機(jī)誕生的焦點(diǎn)必然集中在試飛上。文章通過(guò)梳理試飛設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程中的各種要素，提出一種對(duì)試飛工作進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃和優(yōu)化的方法，以實(shí)現(xiàn)提高試驗(yàn)執(zhí)行效率、縮短試驗(yàn)周期和降低試驗(yàn)成本的目的。

關(guān)鍵詞：飛行試驗(yàn)；規(guī)劃；研究

一、緒論

飛行試驗(yàn)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：試飛）作為全機(jī)級(jí)驗(yàn)證和表明產(chǎn)品條款符合性的重要驗(yàn)證手段，在產(chǎn)品研發(fā)和適航審查等方面具有不可替代的作用，且新機(jī)誕生的焦點(diǎn)必然集中在試飛上。民機(jī)試飛的重要意義并不僅限于其獲取真實(shí)飛行數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)或檢查/驗(yàn)證飛機(jī)及其系統(tǒng)零部件的適航性的技術(shù)需求上，同時(shí)通過(guò)試飛展示飛機(jī)的技術(shù)成熟性和先進(jìn)性也給項(xiàng)目商業(yè)運(yùn)作和按期交付注入了強(qiáng)而有力的交付信心。

試飛是采用真實(shí)飛行方式進(jìn)行的人——機(jī)器——環(huán)境耦合試驗(yàn)，相比于其他試驗(yàn)試飛這種試驗(yàn)方式具有高投入、復(fù)雜的系統(tǒng)耦合和高風(fēng)險(xiǎn)的特性，同時(shí)隨著適航審查日趨嚴(yán)格和產(chǎn)品研發(fā)精細(xì)化對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)的客觀需求，試飛的任務(wù)內(nèi)容和范圍也隨之大幅度增加，因此，如何在有限的時(shí)間周期和成本投入內(nèi)安全、高效的完成如此大量的試飛任務(wù)，成為國(guó)際航空企業(yè)共同面臨、亟需解決的問(wèn)題。

二、國(guó)內(nèi)外發(fā)展情況

試飛任務(wù)優(yōu)化技術(shù)的研究工作起步于20世紀(jì)80年代，早先應(yīng)用于軍機(jī)試飛，后續(xù)逐漸完善和擴(kuò)展應(yīng)用范圍，在民機(jī)試飛領(lǐng)域嶄露頭角。

1.國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)

21世紀(jì)初，美國(guó)波音公司基于ATMS系統(tǒng)為F-22戰(zhàn)斗機(jī)試飛量身打造了TPS（Test-Plan System），用于對(duì)試飛數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和對(duì)試飛情況進(jìn)行全程跟蹤。通過(guò)建立完整試驗(yàn)形態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)，試飛工程師可便捷的查看試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)信息，并能根據(jù)試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)執(zhí)行狀態(tài)，快速制定試飛計(jì)劃；波音公司在TPS的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出適用于民機(jī)試飛的工作平臺(tái)，進(jìn)行BOEING-787試飛時(shí)，通過(guò)此系統(tǒng)統(tǒng)籌規(guī)劃試飛任務(wù)，將不同科目的試飛任務(wù)合理安排在一個(gè)架次中，以有效利用每個(gè)架次的飛行時(shí)間，為波音公司在不到2年試飛時(shí)間完成所有研發(fā)和審定試飛任務(wù)這種艱巨的任務(wù)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。龐巴迪試飛中心開(kāi)發(fā)有專(zhuān)用的試飛工作平臺(tái)為龐巴迪公司研發(fā)的各類(lèi)飛機(jī)提供生成試飛任務(wù)單、動(dòng)態(tài)管理試飛任務(wù)、制定試飛計(jì)劃和形成試飛快速報(bào)告等多種功能，從而保證試飛工作的高效。

2.國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

20世紀(jì)末，中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院、成都飛機(jī)工業(yè)公司飛行試驗(yàn)中心以及中國(guó)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所等試飛單位通過(guò)對(duì)國(guó)外試飛管理系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用的深入研究，開(kāi)發(fā)出適用于軍機(jī)的試飛管理系統(tǒng)并投入使用，有效提高了軍機(jī)的試飛管理能力。

上述軟件的主要功能集中在試飛數(shù)據(jù)及相關(guān)信息的規(guī)范性/完整性/易檢索性管理、試飛動(dòng)作或狀態(tài)點(diǎn)的數(shù)據(jù)化管理以及試飛計(jì)劃執(zhí)行情況管理等方面，屬于管理領(lǐng)域的應(yīng)用，所開(kāi)發(fā)軟件并未與產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、適航審查以及其他管理設(shè)計(jì)活動(dòng)之間進(jìn)行關(guān)聯(lián)，在進(jìn)行大型復(fù)雜民用飛機(jī)試飛規(guī)劃和管理時(shí)往往具有較大的局限性。

三、目標(biāo)和思路

試飛規(guī)劃的主要目的是形成可供執(zhí)行的試飛工作計(jì)劃，保證試飛計(jì)劃的內(nèi)容可靠、相關(guān)計(jì)劃節(jié)點(diǎn)的匹配。

1.工作目標(biāo)

試飛任務(wù)規(guī)劃除需考慮試飛自身的試驗(yàn)形態(tài)、試驗(yàn)動(dòng)作、測(cè)試改裝以及環(huán)境條件等要求外，還需依據(jù)飛機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)、系統(tǒng)耦合關(guān)系等內(nèi)容對(duì)試飛任務(wù)執(zhí)行進(jìn)一步約束，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

為保證試飛過(guò)程中，各項(xiàng)資源均在合理的時(shí)間內(nèi)得到有效的利用，以實(shí)現(xiàn)提高試飛任務(wù)執(zhí)行效率、降低試驗(yàn)成本和縮短試驗(yàn)周期的目的，亟需開(kāi)發(fā)滿足民用飛機(jī)試飛的試飛規(guī)劃和管理方法，可對(duì)試飛任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行統(tǒng)籌優(yōu)化和科學(xué)規(guī)劃，并以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)對(duì)試飛過(guò)程的動(dòng)態(tài)和精細(xì)化管理。

2.工作思路

采用自上而下（Top-down）和自下而上（Bottom-up）相結(jié)合的方式進(jìn)行民用飛機(jī)的試飛規(guī)劃工作，規(guī)劃工作主要分為3個(gè)層級(jí)。即：

（1）從項(xiàng)目層面分配試飛所需的起始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間、定義KPI以及初步規(guī)劃試飛資源，形成I級(jí)計(jì)劃；

（2）以試飛科目作為計(jì)劃的單元，根據(jù)型號(hào)特點(diǎn)和項(xiàng)目對(duì)試飛的總體要求，對(duì)試飛工作進(jìn)行分解形成工作項(xiàng)，采用經(jīng)驗(yàn)方法預(yù)估各工作項(xiàng)所需的輸入輸出關(guān)系、時(shí)間以及設(shè)備/資源等，并以此為基礎(chǔ)形成試飛II級(jí)計(jì)劃；

（3）以試飛任務(wù)單作為計(jì)劃的最小單元，梳理和分析試驗(yàn)信息/產(chǎn)品數(shù)據(jù)，對(duì)擬進(jìn)行的試飛任務(wù)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)，形成可供實(shí)施的試飛任務(wù)單，并以此為基礎(chǔ)形成試飛III級(jí)計(jì)劃。

四、小結(jié)

試飛是采用真實(shí)飛行方式進(jìn)行的人-機(jī)器-環(huán)境耦合試驗(yàn)，相比于其他試驗(yàn)試飛這種試驗(yàn)方式具有高投入、復(fù)雜的系統(tǒng)耦合和高風(fēng)險(xiǎn)的特性，同時(shí)隨著適航審查日趨嚴(yán)格和產(chǎn)品研發(fā)精細(xì)化對(duì)真實(shí)數(shù)據(jù)的客觀需求，試飛的任務(wù)內(nèi)容和范圍也隨之大幅度增加，因此，如何在有限的時(shí)間周期內(nèi)安全、高效的完成如此大量的試飛任務(wù)，成為國(guó)際航空企業(yè)共同面對(duì)的問(wèn)題。

采用自上而下（Top-down）和自下而上（Bottom-up）相結(jié)合的方式分別從項(xiàng)目、科目和試驗(yàn)狀態(tài)點(diǎn)3個(gè)層面進(jìn)民用飛機(jī)的試飛規(guī)劃工作：

（1）通過(guò)對(duì)I/II/III級(jí)試飛計(jì)劃進(jìn)行多輪次的迭代和完善，保證所制定試飛計(jì)劃的合理性和與其他研制計(jì)劃之間的匹配性；

（2）通過(guò)開(kāi)發(fā)試飛任務(wù)優(yōu)化算法對(duì)試飛任務(wù)單進(jìn)行優(yōu)化，提高試飛執(zhí)行效率和縮短試驗(yàn)周期；

（3）通過(guò)建立科目需求基準(zhǔn)和制定基于試飛狀態(tài)點(diǎn)的過(guò)程管理方法，增強(qiáng)主制造商對(duì)試飛工作的管控力度。

以期實(shí)現(xiàn)提高試驗(yàn)執(zhí)行效率、縮短試驗(yàn)周期和降低試驗(yàn)成本的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]Olivier Hersent ， David Boswarthick， Omar Elloumi.E. The Internet of Things： Key Applications and Protocols[M].John Wiley & Sons Inc； 2nd Revised edition，2012.

作者簡(jiǎn)介：

丁曉妮（1980-），女，陜西西安，漢族，中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院大型客機(jī)項(xiàng)目管理部項(xiàng)目經(jīng)理，工程師，從事大型客機(jī)項(xiàng)目管理工作。

李威（1976-），男，江西上饒，漢族，上海鵬航航空科技有限公司董事副總經(jīng)理，從事航空項(xiàng)目引進(jìn)、航材、機(jī)務(wù)維修、FBO、飛機(jī)采購(gòu)（商用及通用航空）工作。

（作者單位：1.中國(guó)商飛上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院

2.上海鵬航航空科技有限公司）