民用飞机通信系统试飞方案规划

凌宁　吴昊天

摘要：文章介绍了民用飞机通信系统为了验证其符合FAR 25部的相关条款而提出来的试飞方案，并按照飞行试验科目编排的准则和通信系统飞行试验的相关需求，将通信系统的试验点进行编排，以达到缩短试飞周期的目的。

关键词：民用飞机；通信系统；试飞方案；试验点；飞行试验 文献标识码：A

中图分类号：V217 文章编号：1009-2374（2015）34-0017-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.34.009

1 概述

近些年，民用飞机的设计技术得到了飞速的发展，提高试飞效率显得尤为重要，这不但能在很大程度上节约飞行试验的时间，还能极大程度地节省油耗和试飞保障的成本，缩短飞机适航取证的周期。有限的试飞时间里完成尽可能多的试验点并且取到有效的试验数据，可以大大提高飞行试验的效率，正因如此，飞行试验科目的编排显得尤为重要。

文章介绍了国产大型客机飞机通信系统的组成，详细阐述了飞行试验科目编排的准则和通信系统飞行试验的相关需求，通过将相同或类似需求的科目编排在一起以达到减少架次和缩短时间的目的。

2 试飞对象描述

民用飞机的通信系统由以下部分组成：甚高频通信系统、高频通信系统、卫星通信系统、通信管理系统、内话系统、音频综合系统、选择呼叫系统、语音记录系统、自动固定式应急定位发射器、驾驶舱门监视系统、无线电调谐系统和静电放电器等。

3 试飞试验点编排

3.1 试验点编排准则

根据以往各试验点安排的经验，笔者将飞行试验的试验点编排分为两大方面：试验环境和飞行剖面。前者是将在同一试验环境下的试验点编排在一起飞行，后者则是按照飞行的实际情况，以节省油耗损失为目的编排试验点。

图1 飞行试验科目编排

3.1.1 试验环境。试验环境的编排主要是根据飞行试验点对天气和环境的要求、机场条件的要求、飞机测试改装的要求、飞机重量和重心的要求对试验点进行编排。将有同样要求的试验点编排在一起，以实现对飞行架次的合理安排。

图2 飞行试验环境

第一，天气和环境。在飞行试验中，很多科目对天气和环境都有着严格的要求，比如自然结冰科目，要求飞机穿过结冰区域，采集飞机结冰后的数据；通信科目中的沉积静电通信，要求飞行试验在高卷云、干燥的雪或沙尘暴等易产生沉积静电的区域中经行；气象雷达科目，要求飞机在有丘陵及江河湖泊的地面环境上进行飞行试验。将有着同样天气和环境要求的试验编排在一起，最大化地利用有限的飞行架次完成飞行试验任务。

第二，机场条件。由于飞行试验的需要，很多科目对开展试验的机场设施提出了很高的要求，并且这些设施必须要经过局方的认证，这样飞行的数据才能被局方所认可。在发动机溅水试验中，试验的机场需要搭建一个符合试验要求的蓄水池；高温、高寒、高原的试飞，需要在低纬度、高纬度和高海拔的机场试飞，机场也需要有相应的设备支持特殊科目的试飞。

第三，测试改装。为了开展飞行试验，取得飞行所需要的数据，在飞行试验前期，必须对飞机进行架内架外改装，并且安装测试记录设备，这些设备也都需要经过局方的认证。在空速校准试验前，飞机需要加装拖锥，采集空速数据；自然结冰试验中，在飞机的舱内和舱外需要加装多个摄像头，在飞行中观察和记录机身机翼的结冰情况。每项试验都对测试设备有特殊的要求，这也对试验点的编排增加了难度，有些试验只能安排单独架次飞行。

第四，重量和重心。飞机性能和操作稳定性飞行试验对飞机的重量和重心要求较高，在试验前期就要调整好水配重到需要的重量和重心，这样才能达到具体飞行试验的要求；绝大部分的机载系统试验对重量和重心没有特殊的要求。

3.1.2 飞行剖面。经过飞行试验环境的编排后，具体到了每个架次的编排。每个架次的飞行剖面主要分为高度、速度、构型、距离四个方面。飞行试验基于节约油耗，节约时间的原则，编排飞行科目的试验顺序，最高效地完成各科目的试飞。

图3 飞行剖面试验点编排

第一，高度。将同一高度的飞行试验编排在一起，这样可以有效地避免由于高度不一样的科目在一起试飞时重复爬升或下降，达到节约时间和油耗的目的。根据科目的要求，在一个架次中，科目的编排顺序由高到低或者由低到高，飞机起飞后直接爬升到最高或者最低的试验点开始试验。

第二，速度。每个试验点对飞行的速度要求都不一样，在同一高度上的试验，一般是低速往高速开始试验或者高速往低速进行试验。

第三，构型。试飞试验的构型分别为起飞、爬升、巡航、下降、进近、着陆六种，根据试验点的需要，飞行员在飞行过程中对襟缝翼位置的改变，达到试验所需要的构型要求。

第四，距离。很多试验会对飞机和塔台的距离有具体的要求，例如甚高频远距离通信，要求飞机距离塔台160海里。为了让飞机高效地完成任务，可以将同一距离试验的科目编排在一起完成。

3.2 大型客机通信系统试验点编排

本文根据以上讲述的试验点编排准则，对通信系统九个子系统的试验科目进行了编排，目的是用最少的时间和最少的油耗完成通信系统的合格审定试飞工作。

3.2.1 通信系统对飞行环境的需求。经过对试飞需求看出各子系统试验科目对天气和环境、机场条件、测试改装、重量重心的需求。

通信科目对于天气和飞行环境的要求很高，大部分的科目要求在天气状况良好并且无干涉地形的情况下进行试验，其中HF近距离语音通信、HF远距离语音通信、HF非正常情况下语音通信、HF近距离选择呼叫、HF远距离选择呼叫要求飞机不进入高卷云、干燥的雪、沙尘暴等易产生沉积静电的区域；沉积静电区域HF语音通信、HF沉积静电区域选择呼叫这两个科目的试验要求飞机在高卷云、干燥的雪或沙尘暴等易产生沉积静电的区域中进行。

VHF系统、HF系统、SATCOM系统、选择呼叫系统要求使用到经校验合格并经局方批准的甚高频、高频和卫星发射接收装置，并在有效期内。其他的系统则没有具体要求。

通信系统的飞机架内测试改装，要求加装抽引设备和音频记录设备、音频解码设备、视频记录设备、数据记录设备、数据下载设备，这些测试和改装设备一般在通信系统试飞前都已经安装到位，所以对飞行的试验科目编排没有影响。

由于通信系统的试飞对重量和重心没有具体的要求，重量重心对通信系统的飞行试验不会产生影响，所以在编排试验科目中可以不用考虑。

综上所述，沉积静电区域HF语音通信、HF沉积静电区域选择呼叫这两个科目需要单独安排一个架次，在高卷云、干燥的雪或沙尘暴等易产生沉积静电的区域中进行，其他科目都安排在良好天气、无地形干涉区域，并且不易产生沉积静电区域中进行。

3.2.2 通信系统对飞行剖面需求。经过对大型客机合格审定试飞大纲的梳理，可以看出各子系统试验科目对高度、速度、构型、距离的需求。

对于高度的要求，VHF甚高频通信、HF高频通信和选择呼叫系统试飞都给出了具体数值，分别是35000ft、19000ft、进近高度，其他的试验科目的高度都是依照当时的试验情况安排，没有具体的要求。

通信系统没有对飞行速度有特殊的要求，只是有两个进近科目要求在失速参考速度（Vref）上进行。

通信系统大部分的科目是要求在飞机巡航状态下进行，只有数据链通信系统要求飞机在起飞、爬升、巡航、下降、进近、着落六种构型下试飞，VHF进近语音通信和HF进近语音通信是被要求在进近时采集数据。

通信系统对距离的要求相对比较复杂，这也是检验通信系统是否满足适航要求的一个标尺。从远及近要求：HF远距离语音通信、HF非正常情况下语音通信、HF远距离选择呼叫试验要求在800～1200海里进行；HF沉积静电区域选择呼叫试验要求在100～1200海里；HF近距离语音通信、沉积静电区域HF语音通信、HF近距离选择呼叫试验要求在100～200海里进行；VHF远距离语音通信、VHF远距离选择呼叫、数据链通信（巡航构型）试验要求在160海里进行；VHF大角度语音通信、VHF大角度选择呼叫试验要求在50～70海里进行；VHF非正常情况下语音通信要求在本场（塔台附近）进行试验；其他的试验科目对飞机到地面站台没有特殊的需求。

按照各系统对飞行剖面的需求，飞行试验点的编排遵循飞机构型的要求，起飞、爬升、巡航、下降、进近、着落六种构型是要被首先考虑的，除去数据链通信和VHF进近选择呼叫、HF进近选择呼叫试验，其他试验均在巡航状态下经行。巡航状态下的试验点，为了节省油耗，将距离相同的试验编排在一起经行，值得提出的是在800～1200海里距离上的试验均在本场上空经行，飞机在试验时联系800～1200海里的地面设备。最后，将在同一距离和同样巡航状态下的试验点，根据试验要求高度，由高到低编排，这样就能在一定程度上节省油耗和试飞的时间。

4 结语

本文按照飞行试验科目编排的准则和通信系统飞行试验的相关需求，将通信系统的试验点重新编排，以达到节约时间、节约油耗的目的。本文表明了通信系统经过对试验点的编排可以很大程度上提高试飞的效率，也为其他需要试飞的系统提供了参考。

参考文献

[1] 周自全.飞行试验工程[M].北京：航空工业出版社，2010.

[2] J.Lewis，L.Rierson.Certification Concerns with Integrated Modular Avionics （IMA）Projects[M].22nd Digital Avionics Systems Conference（DASC），2003.

作者简介：凌宁（1985-），男，江苏盐城人，中国商飞民用飞机试飞中心试飞运行部试飞工程师，硕士，研究方向：航电系统研发及机载系统试飞；吴昊天（1988-），男，江苏南京人，中国商飞民用飞机试飞中心试飞运行部助理工程师，硕士，研究方向：试飞运行。

（责任编辑：周 琼）