航空飞行器维修技术及发展

航空飞行器维修技术及发展

吴敬辞

AMECO西南航线中心 四川 成都 610200

摘要：通用航空飞行器(Common Aero Vehicle，CAV)是一种采用通用导航、制导与控制系统以及通用空气动力学头罩的机动再入飞行器，能够装载各种类型的战斗部、传感器或情报、监视和侦察系统，并且能与多种发射系统匹配。作为新一代天地往返航天运输系统，空天飞行器从地面水平起飞，借助组合动力穿越稠密大气层完成上升段，到达临近空间后，既可以开展高超声速巡航任务，又可以像近地卫星一样完成在轨任务，最后通过再入返回水平降落。空天飞行器具有超高速度、成本低廉和自主性强等重要优势，以及相对安全的作战环境和强大威慑力的军事用途，因此，空天飞行器是目前世界各国的发展重点。基于此，本文主要对航空飞行器维修技术及发展进行论述，详情如下。

关键词： 航空飞行器；维修技术；发展

引言

由于空天飞行器动力学特性复杂，加之在其跨域飞行过程中，受到模型参数和气动参数的摄动以及飞行环境中的各种外部扰动的影响，因此，我们常建立的模型与实际系统之间还有一定的差异，导致以上未知的建模误差、参数摄动和外部干扰给空天飞行器的控制器设计带来了许多困难。干扰观测器是能估计出包含建模误差、参数摄动、外部干扰等不确定因素的一种估计器。通过把对控制系统有较大影响的不确定性估计出来，并在原有标称系统控制器的基础上设计补偿控制器，来抵抗复合干扰的影响，以提高系统的鲁棒性能。

1飞机与发动机维修技术发展现状

中国空军目前绝大多数仍采用定时维修。视情维修的比例和内容虽稳步增加，但目前的应用范围仍然很狭窄，主要由于视情维修需要大量能够掌握飞机或发动机工作状况的资料，而各航空公司对工作状况的掌握，主要依靠飞行员口头叙述和地面试车。

2航空飞行器维修技术及发展

2.1基于飞机健康管理系统的维修

基于飞机健康管理系统的维修技术是当前航空飞行器维修领域关注度比较高的技术之一，对于现阶段的飞机系统设计和应用，飞机故障预测和健康管理技术是其中比较关键的内容。飞机健康管理系统的应用能够实现对于该技术设计情况的全面预测、综合测试和诊断。飞机健康管理系统使用当前最先进的传感器技术，应用相关算法和智能模型，针对飞机当前的工作状态展开实时的监控、预测、诊断和管理。结合实践中的应用成效进行分析，不仅能够动态化地落实对飞机发动机和相关设备的监测工作，还可以从视情维修理论出发，在具体的监测结果和故障判断的基础上，自动生成与实际情况相适应的维修方案，合理使用发动机调动系统针对性地开展故障维修工作，确保飞机整体处在平稳运行的状态。

2.2定时维修

在当前航空飞行器维修领域，定时维修是比较常见的维修方式。维修人员需要综合考虑飞机的使用年限、飞行时间等相关因素确定具体的维修时间，定期组织维修工作，全方位落实潜在故障隐患的排查工作，从源头上科学预防安全事故的发生。但飞机在飞行阶段有着相对复杂的特点，飞行过程始终面临多种不稳定因素，导致航空飞行器故障的产生有一定的随机性。定时维修工作存在严重的滞后性，无法高效预防潜在的事故隐患。同时，定时维修工作往往进行局部的拆解工作，长此以往势必影响飞机结构的精密度。尤其是针对发动机，该类设备有相对复杂的结构，若是长久使用定时维修的方式，对其正常的使用年限会造成负面影响。

2.3基于人工智能技术的低空飞行器管控关键技术

2.3.1以软杀伤技术有效降低附带损伤

低空飞行器无论其是否携带攻击弹药，其本身就可随时成为一种攻击武器，对空中其他目标和地面目标造成威胁。为有效降低附带损伤，应运用指挥链路阻断技术，对遥控信息频段进行阻断干扰，切断操控端与飞行平台之间的无线电联系，使其失去控制；运用控制信号劫持技术，夺取低空飞行器的控制权，操控其飞行至安全区域；运用导航链路阻断技术对低空飞行器的卫星定位信号进行干扰，使其无法精确定位，进而使控制系统无法正常工作，丧失遂行任务的能力，迫使其快速降落；运用定位导航欺骗技术误导低空飞行器飞行，引导其飞离重点空域；运用定向激光致盲技术使低空飞行器失去飞行方向，无法准确对目标实施威胁；运用电磁脉冲失能技术损伤目标元器件，使低空飞行器失去某方面的功能，例如，破坏低空飞行器控制系统元器件使其失去控制能力。以上软杀伤技术中，运用导航链路阻断技术会对区域内其他低空飞行器的定位设备造成影响，对于自主飞行的低空飞行器，运用指挥链路阻断技术和控制信号劫持技术对其他飞行活动没有制约作用。

2.3.2精准采取行动，减少附带损伤

对于飞行器集群协同控制过程，解决多机协同中的避碰问题是保障飞行器集群安全性可靠性的重要环节。对于不听从管控指令，危害低空飞行和地面目标安全的飞行器，应加强相关飞行信息数据的挖掘与综合分析，预判采取具体处置技术手段的附带损失，通过指挥员的经验和数据智能分析支持系统快速科学决策，综合运用干扰阻断、链路劫持、信号劫持、导航欺骗、激光致盲、脉冲失能等软杀伤技术手段和弹炮结合毁伤、高能激光、定向捕获、近距对抗、微型弹药、集束弹药等硬毁伤技术手段，精准制止违规飞行行为，迫使其降落至安全区域，或使其损毁，避免或最大限度降低对在空飞行器或地面目标造成的伤害。

2.4大展弦比飞行器变体辅助高度控制策略

大展弦比飞行器面向未来大范围侦查、监测、通信中继以及预警等任务，能够持续不间断地实时搜集并传输情报和数据，可应用于通信保障、环境变化及气象数据监测或气象预报、灾害监视等军民用途，引起了广泛的研究兴趣。飞行器机翼的展弦比很大，而飞机的结构材料又必须保持轻质，因而机翼体现出大柔性结构的特点。大柔性飞行器的优势和潜力使其得到了许多国家的关注，然而刚弹耦合和非线性的结构变形使得飞行器动力学模型是高阶非线性系统，并且模型存在不确定性及未建模动态，导致飞行控制器的设计充满挑战。大展弦比变体飞行器的动力学模型需要综合考虑飞行力学及结构动力学。以全局机体坐标系为对象建立飞行器的飞行力学方程，同时建立二面角的结构弹性模型。也就是说在全局六自由度状态运动的基础上增加了表征结构变形的二面角模态。大展弦比结构/飞行耦合动力学的特性主要体现在如下几点：一、在表征全局六自由度刚体状态的模型中，模型参量（比如质量、惯量等属性）与结构状态（二面角）建立了映射关系；二、飞行器的力学变量，比如升力、阻力、俯仰力矩等，增加了与结构状态的相关的维度；三、结构动力学中的输入力矩与飞行状态及各单元翼上的受力情况也密切相关。因此，大展弦比变体飞行器结构/飞行耦合动力学是一个具有输入输出耦合的复合系统。

结语

总而言之，提高飞机与发动机的维修性，改善维修工作，不仅可以提高航空公司的经济效益，更重要的是可提高飞机与发动机的可靠性。

参考文献

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