[發明專利]一種基于飛行試驗的顫振數據處理架構

無效

• 申請號: 201310618813.2
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103617323A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 孫勇軍;雷鳴;周友明;閻鵬濤;陳浩
• 申請（專利權）人: 中國飛行試驗研究院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于航空試飛技術領域，具體涉及一種基于飛行試驗的顫振數據處理架構。

背景技術

顫振是彈性結構在空氣動力、慣性力和彈性力的相互作用下形成的一種自激振動。由于顫振的跨學科特點以及目前相關理論的不完善，使得相關試驗及數據分析技術成為界定飛機顫振品質的最終手段。一般來講，新型飛機或結構（構型）方面改進的飛機均需要進行相應的顫振試驗，顫振試飛作為飛機驗證、科研和定型的重要環節之一，具有典型的高風險、高耗費和長周期特點，是國際公認的Ⅰ類風險試飛科目。

數據處理是飛機顫振試飛技術的關鍵環節之一，是獲取試驗結論的重要技術手段，在保證顫振試驗安全、降低試驗耗費、縮短試驗周期等方面都有著十分重要的作用。顫振飛行試驗數據處理的核心任務包括確定結構顫振型態的有關參數（傳統稱為顫振模態參數）和顫振臨界速度（邊界）。鑒于顫振試飛過程中的激勵、測試、遙測、記錄以及飛行條件的不可重復性，對相應的數據處理方法和實現技術提出了近乎苛刻的要求，進而會影響到試驗結論的準確性。

顫振飛行試驗具有高風險、長周期和經濟成本大等特點。由于在該類試驗中存在激勵力不足、測量點有限、試驗條件復雜及測試條件惡劣等問題，實際測得的試驗數據品質較低，往往會出現信噪比低、有效樣本短、結構模態穩定性差等現象，從而大幅度增加了顫振飛行試驗數據處理的技術難度。

由于飛行顫振試驗的高風險性，長期以來國外一直實施技術封鎖，難以獲取國外飛行試驗機構驗證過的數據處理技術框架體系，隨著我們國家航空武器系統的快速發展，飛行顫振試驗工程經驗的逐步增長，如何從飛行顫振試驗的工程角度研究分析規劃我國的數據處理框架，設計飛行試驗的顫振數據處理架構顯得分迫切。

發明內容

發明目的：針對軍民用飛機各種飛行顫振試驗的方法、特點和技術需求，在綜合分析國內外最新研究現狀及國內已有技術條件的基礎上，對飛行顫振試驗數據處理的方法和技術進行歸類，統籌國內外的研究現狀及發展趨勢，進一步規范、豐富、完善和提高顫振試飛數據處理方法和技術，提供一種基于飛行試驗的顫振數據處理架構。

技術方案：一種基于飛行試驗的顫振數據處理架構，包括平臺管理系統、基本功能模塊、輔助功能模塊和底層支持模塊；

平臺管理系統用于平臺的資源調度和運行流程管理，包括界面、人機對話、通訊接口、試驗數據加載、數據處理結果輸出、結果報表生成、在線幫助、數據庫管理，負責執行顫振飛行試驗數據獲取、處理處理結果輸出，同時妥善管理該過程各階段的數據；

基本功能模塊用于常規顫振飛行試驗的數據處理，涵蓋試飛方式、激勵方式、觀測信號性質、數據處理方式、數據處理任務和數據處理方法；

輔助功能模塊用于相對特殊或目前尚未建立明確數據處理技術體系的顫振試飛數據的分析，包括：氣動伺服彈性ASE、非線性顫振、顫振試飛效果評估以及與顫振設計的聯合分析；

底層支持模塊用于提供支持平臺正常運行的基本環境和平臺各功能模塊共用的基礎軟件，包括運行環境軟件、預處理軟件、其它可共享數據處理軟件和數據庫管理系統；數據庫用于存放和管理各功能模塊用到的以及必要的原始、過程及結果數據。

有益效果：本發明依據飛行顫振試驗數據處理過程和工程應用特點，基于飛行試驗的顫振數據處理架構設計采用功能模塊設計技術，填補了國內顫振飛行試驗空白。本發明具有以下優點：

首次提出了顫振飛行試驗數據處理平臺概念和頂層設計框架，把試飛方式、激勵方式、觀測信號性質、處理方式、處理任務和處理方法等多個層面放在一個統一的架構下進行規劃，使得傳統和現代、存在和發展在更高層次上得以協調，具有較強的專業性和先進性；

首次研究了基函數展開和粒子濾波方法在顫振飛行試驗數據處理中的應用問題，并將其引入了結構模態參數估計和顫振邊界預測領域，進一步擴展和豐富了傳統顫振試飛數據處理方法和實現技術；

在實時分析和事后處理兩種數據處理方式、顫振模態參數估計和顫振邊界預測兩類顫振數據處理功能以及多種預處理和輔助處理功能方面實現了更高層次的優化協調，對已有技術進行了合理整合，對后續技術的持續擴展保留著充足的發展空間；

通過合理有效的界面設計、數據處理方法篩選以及網絡數據通訊，實現了對顫振試飛過程的實時監測，對提高顫振試飛的安全有著直接的意義；

本發明依據實際顫振飛行試驗的需求來開展的，因此，顫振飛行試驗數據處理系統具有更為直接的工程實用性和適用性。

附圖說明

圖1飛行顫振試驗數據處理架構的總體架構