民用飛機慣性基準系統位置精度試飛方法研究

張輝　王也

【摘 要】慣性基準系統的位置精度試飛方法存在特殊性，根據AC25-7C中建議的位置精度試飛特殊方法，本文闡述了實際試飛的方法和判據，以及相應試飛數據處理結果。

【關鍵詞】民用飛機；IRS；慣性位置精度；試飛

中圖分類號： V249.1 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）09-0108-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.09.050

Study on Test Method of Position Accuracy of Civil Aircraft Inertial Reference System

ZHANG Hui1 WANG Ye2

（1.Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai，China 201210；2.Shanghai Aircraft Design and Research Institute， Shanghai， China 201210）

【Abstract】The position accuracy test method of inertial reference system has its speciality. According to the special method of position accuracy flight test proposed in AC25-7C， this paper describes the methods and criteria of actual test flight， and the corresponding test data processing results.

【Key words】Civilian aircraft；IRS；Inertial position accuracy；Test flight

0 引言

在現代民用飛機上，慣性基準系統（Inertial Reference System，IRS）作為一個重要系統，已經得到了廣泛的應用。IRS和許多飛機上的重要系統有交聯，因此其精度的高低會直接影響到飛機上與之交聯的重要系統，例如飛控系統等。[1]“空客”和“波音”兩大系列的飛機均裝備有IRS，可見其性能的優越性和使用的廣泛性。

1 試飛相關AC要求

AC25-7C[2]中170c（9）（d）（6）（gg） 對IRS的位置精度試飛方法進行闡述，“If basic accuracy has been previously established， a triangular course should be flown with a base leg length of at least one hour.”。試飛方法的核心就是要飛特殊三角航線，來驗證純慣性的位置精度。

AC25-7C[2]中相應的判據為：“For flights up to 10 hours， the radial error should not exceed 2 nautical miles per hour of operation on a 95 percent statistical basis. For flights longer than 10 hours， the error should not exceed ±20 NM cross-track or ±25 NM along-track error.” 對于10小時以內的飛行，按95%統計的徑向誤差不超過2nm/h，對于大于10小時的長途飛行，航向橫向偏差不大于±20nm，沿航向誤差不大于±25nm。

2 IRS位置精度試飛前提

IRS進行位置精度試飛科目最重要的考量的是時間，必須將交聯IRS的兩套GPS斷開的時間點，作為考察位置精度的時間零點。進行位置精度試飛需要加裝D-GPS（差分GPS），作為位置的參考值。

3 位置精度試飛方法

位置精度試飛，就是按照圖1所示的三角航線進行試飛，試飛航線為A→C→B→A，即一個閉合的三角航線，并且AC，CB，以及BA三個航段要保證每個航段飛行時間必須不少于一個小時。由于IRS在沒有GPS組合的情況下，純慣性的位置精度主要與時間累積有關。所以試飛中，不以每段航線的距離（最大經度距離，最大緯度距離以及最大斜向距離）作為考量。試飛過程中，對飛機的高度，速度無要求，僅需要保證飛機在一個架次中完成閉合的三角航線，每個航段至少1h的飛行時間。

4 實際試飛過程以及結果

飛行航線為每航段大于1h的三角航線，實際飛行的三角航段詳見圖2。飛機從D機場起飛，飛往試飛空域，在途經A點時，斷開機上的兩套與IRS交聯的GPS接收機，同時開始計時，飛機沿著AB航段進行直線飛行，從A點到B點一共用時62min；經過B點時，飛機轉向，沿著BC航段進行直線飛行，從B點到C點一共用時67min；經過C點時，飛機轉向，沿著CA航段進行直線飛行，從C點到A點一共用時61min。至此完成三角航線的試飛，飛機返回D機場。

在試飛位置精度科目的試飛全程中，利用加裝的D-GPS進行采集飛機實時的位置信息。此位置信息作為計算位置誤差時的基準位置。

對其慣性導航的位置精度采用徑向誤差率RER來衡量。按（1）式計算：

RER（tij）--第i次試驗第j個采樣時刻的徑向誤差率

Tij--第i次試驗，系統從零時刻至第j個采樣時刻所經過的導航時間；

通過記錄左/右IRS的數據和基準差分GPS的數據進行比對計算，其位置誤差時間-歷程曲線見圖3。左側IRS徑向誤差為0.2nm/h，右側IRS徑向誤差為0.33nm/h，滿足位置精度滿足10h以內，徑向誤差在2 nm/h（95%CEP）以內的要求。

【參考文獻】

[1]張天光，王秀萍，王麗霞，等譯.捷聯慣性導航技術[M].北京：國防工業出版社，2007.

[2]AC25-7C Flight Test Guide For Certification Of Transport Category Airplanes. 2012/10/16.