航空重力起伏飛行中測量數據受直升機姿態的影響分析

中航工業直升機設計研究所 黃小俊

航空重力起伏飛行中測量數據受直升機姿態的影響分析

中航工業直升機設計研究所 黃小俊

隨著社會的全面發展，航空起伏飛行中測量數據受直升機姿態的影響十分顯著。為了能夠使得測量的信息數據更加準確。其需要采用多種不同的方法使得測量數據所受影響全面降低。本文主要針對航空重力起伏飛行中測量數據受飛行姿態的影響進行分析，并提出了相應的優化措施。

航空重力；起伏飛行；測量數據；直升機姿態

航空重力測量相當關鍵，其是直升機能夠正常運行的基礎。在進行整體的運行分析中，其需要采用多種不同的方式對其飛行參數進行測量。其需要對整體的數據進行預測分析。同時，在速度修正以及精度的預測方面，其需要對垂直擾動的參數進行相應的數據控制，最終使得數據結構體系得到全面性的優化。

1.航空重力起伏飛行中數據測量現狀

近些年來，我國的經濟得到了非常迅速的發展，而航空行業的發展也得到了極大的進步。到目前為止，國內的航空重力測量使用的測量設備，主要有這兩個系統：（1）是由美國Micro-g-Lacoste Inc.公司研發的TAGS航空中立系統；（2）由俄國進行制造的GT-1A型航空重力系統。這些系統的應用從極大程度上豐富了我國的航空重力測量資料，而這些資料的豐富也進一步增加了我國的重力場的信息，對我國航空方面的研究有著極大的促進作用。

但由于我國的航空研究水平還處于一個比較初級的階段，很多技術還不夠完善，在進行研究的過程中，還存在著一些問題。尤其是在測量方法技術這一方面，還存在著很大的問題。一般在測量飛行的時候，主要為同一海拔高度平飛的方式來進行測量，但是在遇到一些比較復雜的地勢的時候，測量就很難正常進行了。[1]針對這一問題，目前主要采用的解決辦法就是，分別采用兩個高度進行重疊飛行。但是通過這種方式，就會帶來一些負面影響：①會在很大程度上增加測量的工作量；②會在一定程度上增加拼圖的難度。針對這兩個方面的問題，可以通過進行適當的緩起伏飛行來對難度進行適當的緩解，而且還不會影響到數據的準確性，是一種非常有效的解決方式。

2.試驗設計

在進行試驗設計的過程中，一般都是采用某直升機作為航空重力測量系統的載體，而在進行相應的起伏作業的時候，直升機的姿態會發生一定的變化，從而引起重力儀平臺發生一定的變化，而這個時候，重力儀平臺變化所產生的一些離得影響，會疊加到重力異常的數據之中。但是如果在一定的條件下，對這種影響進行有效的控制，就可以在之后的處理工作中，消除其中的誤差影響，還可以進一步提高作業的效率。而且，在進行試驗的過程中，還需要對其中的測線進行合理的設計，以保證數據的穩定。其中，直升機爬升率的測量，也是非常重要的一個部分，做好直升機爬升率的測量主要是為了能夠在一個較好的狀態下保持直升機的穩定。[2]一般在進平飛和起伏的作業時，好要求相應的駕駛員在測線內，全程使用自動駕駛儀來對直升機進行相應的控制，以防止出現人為因素的干擾，進一步提高測量的準確性。

3.實驗實施

2010年7月在某海域進行了緩起伏飛行試驗，測線長度為100 km，測線方向為南北向，測線內飛行地速220 km / h，同一條測線進行重復飛行10次(平飛4次，起伏飛行6次)。比較平飛數據與起伏飛行數據的差異，分析直升機起伏飛行引起的姿態變化對空間重力異常數據的影響。在進行測試的過程中，其不同的線體結構會有不同的參數變化。而其在進行實驗的實施過程中，其需要結合直升機姿態的變化情況對實驗體系進行相應的實施。

4.直升機姿態結果分析

從之前的實驗中，我們可以非常清楚地看到測量的整個過程，以及測量的數據。其中直升機的姿態角可以分解為三個分量：（1）測滾角；（2）俯仰角；（3）航向角。

我們能夠十分清晰的看到，當直升機進行平飛的作業時，其中的俯仰角的平均值為5.29°，最大值為5.72°。[3]這就說明直升機的姿態為機頭上揚5°左右；而且如果直升機以一定的爬升率進行作業是時候，其中的俯仰角度有會發生一定的改變，機頭的角度也會有所變化。但是我們可以從中得出這樣一條結論：當直升機在進行爬升作業的時候，機頭會在平飛角度的基礎上向上傾斜，而且爬升率越大，傾斜的角度也就越大；而直升機在進行下降的作業時，其中的機頭會在平飛角度的基礎上，向下進行傾斜的時候，下降率越大，傾斜的角度也就越大。

而通過一定的統計和分析，我們對直升機平飛的各個角度的姿態進行了一定的比較，直升機進行起伏飛行時，其中測滾角和航向角，與平飛姿態飛行時的變化并補發，只有俯仰角會發生比較明顯的變化。直升機的爬升率越高，俯仰角度越大；反之，俯仰角就越小。

5.空間重力異常結果分析

經過相關的研究和分析，相關的研究人員都強調了航空重力重復線性數據的一致性，一般都會對其中的一些線的重復數據進行更進一步的分析和計算，并以其中重復縣的內附和精度值作為評價的基本標準。對于飛行中出現的異常結構，其需要結合整體的數據體系進行不同層面的數據控制。同時，在具體的分析過程中，其可以結合內符合精度對平飛數據進行精確的控制。其整體的體系結構圖如下所示：

從上圖中我們能夠十分清晰的看到其飛行參數的變化情況，在整體的參數體系結構中，當其縱向精度小于0.8 meal，呈現出比較好的一致性。[4]大梯度異常的符合程度最好，平緩異常位置的數據波動在正常范圍內。同時，對于重力異常數據，其會采用多種不同的方式對異常信息數據進行修正。這樣，整體的測量參數也會受到直升機姿態的影響全面降低。最終使得航空重力坡度小于2度的緩起伏測量飛行。

在進行平行參數的驗證過程中，其需要對直升機的爬升率進行精確性的計算。同時，在直升機在爬升的過程中，其需要利用你符合精度的變化情況對數據進行整體分析。同時，在起伏數據的變化過程中，其內附參數在進行測量的過程中也會發生不同程度的變化。因此，采用多種不同的形式使得其直升機的影響姿態全面降低相當重要。其起伏飛行曲線圖如下所示：

從上圖中我們能夠十分清晰的看到，其內符合精度的整體參數。平飛數據與 2 m/s 起伏飛行數據的內附和精度會產生明顯影響。所以，為了能夠使得直升機的影響全面降低，其需要對內符合精度進行對比。從而使得測量數據更加精確。[5]

6.結語

在進行飛行姿態的測量時，其需要采用多種不同的方式對飛行參數進行精確。同時，還要進行試驗設計，對直升機態進行結構分析，并對異常結構進行數據的管控。最終使得航空重力起伏飛行中測量數據受直升機姿態的影響全面降低。

[1]孫中苗,翟振和,李迎春．航空重力儀發展現狀和趨勢[J]．地球物理學進展,2013(01)．

[2]姜作喜,張虹,郭志宏．航空重力測量內符合精度計算方法[J]．物探與化探． 2010(05)．

[3]張昌達,董浩斌．重力和磁力勘探進入新時期[J]．物探與化探,2010(01)．

[4]熊盛青．我國航空重磁勘探技術現狀與發展趨勢[J]．地球物理學進展,2009(01)．

[5]郭志宏,熊盛青,周堅鑫,周錫華．航空重力重復線測試數據質量評價方法研究[J]．地球物理學報,2008(05)．

黃小俊（1984-），男，中航工業直升機設計研究所工程師、碩士學位，研究方向：直升機試飛測試數據處理。