标准在飞行试验设计中的数字化应用_夏树丹.pdf

中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-38-航空航天为了实现标准在各行业的数字化应用，国内外均开展了大量标准数字化的研究。国内中国飞行试验研究院吕美茜等人在民用飞行试验领域开展了标准的数字化应用研究，研究内容包含项目试飞流程的分解、标准的离散和聚合方法，为标准数字化集成应用技术和系统平台提供参考和技术支持。南京市标准化研究院为了应对标准化的发展以及市场应用需求，依据现有资源及自身特点，建设了标准数字化系统。某大型水路两栖飞机技术难度大，研制周期比较短，需要协调复杂的关系，需要众多参研单位和多个厂所协同研制，刘纯丽等人为了提高工作效率、缩短研制周期和降低研制成本，在某大型水路两栖飞机研制过程中，建设了一套完整、协调、配套的数字化标准体系，对研制过程中的所有技术和管理环节实现规范化的控制，对飞机三维化的数字化的设计提供了有力的支撑。国外波音公司一直将标准和标准化作为重点工作目标，将标准定义为技术、质量等最基础的语言，在精益的制造、高效的设计中发挥了重要的作用等，2007 年波音公司意识到文档型标准对企业数字化的阻碍，制订了“波音产品标准长期战略计划”，打通自动化流程，将标准数字化后与设计和制造数据集成，实现了设计人员无需打开 PDF 文件就能使用标准的目标。开展飞行试验设计工作时，技术人员需要通过查阅大量的型号资料、质量管理文件和飞行试验专业标准等，按照飞行试验实施流程，编制各类飞行试验技术文件。目前，一般以纸质或者电子文档形式对试验设计的各类标准进行管理，技术人员在使用过程中需频繁地切换各类标准文档，极大耗费精力，降低工作效率。为了提高工作效率，适应飞行试验的信息化，通过标准在飞行试验技术文件编制中的数字化应用，本文采用数据库+交联关系+应用层的物理框架，搭建了试飞技术文件标准数字化管理与设计系统。本文首先对飞行试验中的试飞流程进行识别，对飞行试验过程中的标准和文件需求进行梳理，形成该系统的整体框架；其次以燃油系统的课题试飞方案活动为例，对课题试飞方案进行离散，分析编制中需要应用的标准，建立标准与课题试飞方案离散颗粒之间的交联关系，采用数字化手段实现标准的数字化应用。标准文件在试飞设计中的应用演示分析根据飞行试验的实施流程，试飞技术文件标准数字化管理与设计系统包括标准数据库模块、型号数据库模块和民机试飞总体设计流程模块，系统框架图如图 1 所示，图中星号行业曲线开放度创新度生态度互交度持续度可替代度影响力可实现度行业关联度真实度标准在飞行试验设计中的数字化应用夏树丹 王 涛 吕旭飞夏树丹 王 涛 吕旭飞中国飞行试验研究院我国军事武器装备实现自主设计以来，军工行业一直致力于建立国防科技工业标准化体系建设。在武器装备研制和鉴定飞行试验过程中，标准化体系起到了举足轻重的作用，为型号试飞提供了大量的技术支持，极大地推动了型号试飞发展进程。我国经过大量的型号试飞工作，积累了丰富的飞行试验经验，形成了大量的、系统的飞行试验标准。随着信息技术的发展，飞机飞行试验设计早已步入信息化阶段，但是标准的应用大多停留在文档型阶段。飞行试验人员进行飞行试验方法设计过程中，需要不断参考各类飞行试验标准，在文件切换、查找标准文件中耗费了大量的精力。-39-CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023中国科技信息 2023 年第 8 期航空航天标注为按照专业进行分类。标准数据库是飞行试验设计中需要依据和参考的各类标准，型号数据库囊括了型号的技术文件和管理文件，试飞总体设计流程是以技术文件为脉络的飞行试验流程模块。标准数据库和型号数据库标准数据库按照飞行试验流程，试飞中涉及的标准可以分为四类，一类标准为甲方规定的型号鉴定指导性文件，属于型号试飞来源文件和重要的参考标准；一类不同系统飞行试验依据的国军标、行标、民航标准等，该类标准按照专业进行分类，属于所有专业开展飞行试验的重要参考和依据文件；一类为飞行试验责任单位制定的质量管理类标准；一类为飞行试验过程中产生的各类文件的编写规范类标准，属于试验设计人员编制技术文件的重要参考。第二类标准中以燃油系统试飞为例，飞行试验要求及规范类标准包括 GJB3212-98飞机燃油系统飞行试验要求、飞行试验试验点库、GJB1003A-2006飞机燃油系统通用规范、GJB3577-99飞机燃油系统与附件的结冰要求与试验、HB8452-2014民用飞机燃油系统飞行试验要求、CCAR-25-R4 中国民用航空规章第 25部、CCAR-23-R3 中国民用航空规章第 23 部、咨询通告AC25-7C、咨询通告 AC23-16A 等。以其中 GJB3212-98 为例，进行了标准的离散，在标准文件模块中显示离散颗粒，有利于课题人员更加方便地查阅标准。GJB3212-98模块框架图见图 2。型号数据库型号数据库模块中包含型号技术文件模块和型号管理文件模块。型号技术文件中包含飞机和发动机的各种技术资料。型号管理文件分为型号依据文件和型号试飞总体设计文件，型号依据文件主要是型号的研制总要求和试飞要求，型号试飞总体设计文件包括试飞院在型号总体设计过程中产生的各类技术文件。本文以课题试飞方案活动为例，根据院标准规定的编写要求，将课题试飞方案进行离散，建立型号试飞总体设计文件模块的框架，离散结果如图 3 所示。试飞总体设计流程模块试飞总体设计流程模块是以型号为单位，以技术文件为脉络，建立各型号的试飞总体流程，流程图如图 1 所示，同时明确各节点的技术文件负责人。各节点的负责人根据技术文件的编写规定完成技术文件的编写和审签，其中课题试飞方案阶段按照课题进行分类，产出物为各型号课题的课题试飞方案。本文以燃油系统课题试飞方案的为例，按照文件编制的要求，将课题试飞方案需要编写的内容进行离散，建立课题试飞方案离散颗粒的编制界面，如图 3 所示；根据课题试飞方案的离散颗粒与标准数据库的交联关系，采用数字化手段，实现标准在课题试飞方案编制过程中的数字化应用。标准的应用分析飞行试验设计初期，课题试飞方案是工程技术人员设计过程和成果的体现，因此本文以课题试飞方案的编制活动为例，研究各类标准在该活动中的应用。以燃油系统试飞为例，研究数据库中各类标准如何应用于课题试飞方案的各离散颗粒中。标准文件与技术文件的交联关系通过前面课题试飞方案编制中的标准应用分析，建立课题试飞方案离散颗粒与 GJB3212 离散颗粒的交联关系，该关系是试飞技术文件标准数字化管理与设计系统的重要底层逻辑。以课题试飞方案“5.*正常使用条件下供油试验”颗粒为例，展示标准颗粒与其交联关系的分析结果。以“5.*图 1 系统框架图图 2 GJB3212 模块框架图图 3 课题试飞方案离散结果图中国科技信息 2023 年第 8 期CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY INFORMATION Apr.2023-40-航空航天字化管理与设计系统。该系统通过标准规范库、型号数据库、民机总体试飞设计流程、标准离散结果及编码、技术文件与标准的交联关系，对标准、规范、程序文件等标准技术文件进行结构离散与编码，同时建立民机试飞总体设计流程中技术文件与标准离散之间的交联关系，对流程中技术文件的编写要求、内容章节、试验项目、方案方法、技术规格等要求实现技术文件模板自动化生成，并以项目为单位自动进行文件归档。该系统的试验目的、试验方法、试验参数编制界面如图 4 图 6 所示。小结在数字化环境下，对飞行试验设计用标准进行梳理、离散、聚合和集成，建立标准规范库；对型号的技术文件和管理文件进行分类，建立型号数据库；对试飞流程进行识别，以技术文件为脉络，建立民机试飞总体设计流程；以飞机燃油系统试飞的课题试飞方案编制为例，对其进行离散，建立标准离散颗粒与课题试飞方案离散颗粒之间的交联关系，作为课题试飞方案编制数字化的底层运行逻辑。通过本文研究，建立了试飞技术文件标准数字化管理与设计系统，实现标准在飞行试验设计中的数字化应用，提升了标准的使用效率。图 6 测试参数界面图 5 试验方法界面图 4 试验目的界面表 1 试验方案与 GJB3212 的交联关系试飞项目标准试飞内容试飞项目标准试飞内容“a）试验目的”与 GJB3212 的交联关系“f）数据处理方法”与 GJB3212 的交联关系正常使用条件下供油试验5.4.1 试验目的正常使用条件下供油试验5.4.5 数据处理5.4.5.2 爬高和下滑5.4.5.3 不同高度平飞5.4.5.4 飞机加减速5.4.5.4 发动机加速节流5.4.5.6 俯冲跃升5.4.5.7 盘旋、侧滑、滚转“c）试验环境和条件要求”与 GJB3212 的交联关系正常使用条件下供油试验5.4.2 试验条件“d）主要测试参数”与 GJB3212 的交联关系正常使用条件下供油试验5.4.3 测量参数“e）试验方法”与 GJB3212 的交联关系正常使用条件下供油试验爬升限重“h）试验结果评估准则”与 GJB3212 的交联关系下滑正常使用条件下供油试验5.4.6 结果评定稳定平飞平飞加减速发动机功率瞬变俯冲急跃升机动飞行低温大气条件下试验正常使用条件下供油试验”为例，“试验项目、试飞方法及风险分析”与 GJB3212 的交联关系见表 1。试飞技术文件标准数字化管理与设计系统展示本文在前面研究的基础上，开发了试飞技术文件标准数