民用飛機慣性基準系統航向精度試飛方法研究

王也 張輝

摘 要：MOC 6適航符合性驗證試飛是民用飛機取證的重要必要條件，本文以中國民航局（CAAC）相關的民用飛機審定試飛規章條款為基礎，以咨詢通告AC25-7C推薦的試飛科目以及方法為依據，結合民用飛機慣性基準系統（Inertial Reference System，IRS）的試飛為背景，詳細介紹了MOC 6適航符合性驗證試飛中的航向精度試飛科目，包括其技術要求以及試飛的流程，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。用于指導民用飛機進行MOC 6航向精度工作，填補了國內民用飛機相關工作的空白。

關鍵詞：民用飛機 IRS 航向精度 試飛

中圖分類號：V212.4 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（a）-0072-02

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]?！翱湛汀焙汀安ㄒ簟眱纱笙盗械娘w機均裝備有IRS，可見其性能的優越性和使用的廣泛性。

1 慣性基準系統磁航向

IRS采用激光陀螺慣性導航技術，通過感受機體軸的角速率和軸向線性加速度，并對這些數據進行數字化處理來提供姿態、航向、速率、加速度和即時地理位置等信息。IRS還可以與大氣數據系統和全球定位系統交聯來提供多傳感器組合導航。

慣性基準系統可輸出飛機姿態、位置以及航向信息。其中航向信息分為真航向與磁航向。民用飛機在無特殊說明的情況下，均是指磁航向。故民用飛機的航向精度試飛科目的考察對象為磁航向。

IRS能夠直接測量出真航向，由于IRS本身有經緯度位置信息，IRS內部通過位置查表的方式，查出當前位置的磁差數據，在計算磁航向時需要使用當前的位置的磁差數據與真航向疊加計算得出。因此IRS內部應包含特定的磁差數據庫，如最新的NOAA WMM 2015。磁差圖的有效性是由使用最新版的NOAA模型決定的，這些模型每5年更新一次。當使用舊版本的磁差數據庫時，磁航向精度會產生偏差。如果IRS內部包含多套磁差數據庫，應設置外部管腳或在飛機個性化模塊（Aircraft Personality Module ，APM）中的構型文件中提供可設置選項。

由于磁差在高緯度地點變化不平緩，因此在特定緯度區域，慣性基準系統輸出的磁航向和磁航跡角等數據將限制使用。民機IRS輸出磁航向相關參數的緯度限制范圍包括：超過82°N/S區域，以及73.125°N：W80～W130，和60度°S：E120～E160區域，如圖1所示。在圖1所示的區域，IRS輸出的磁航向等參數被置為NCD（Not Computed Data），民用飛機的航向精度科目試飛應在有效范圍內進行。

2 IRS航向精度試飛前提

IRS進行航向精度試飛科目需要加裝基準慣性基準系統，將基準慣性基準系統輸出的航向數據作為基準，與飛機自身慣性基準系統進行對比，從而來驗證航向精度試飛科目成功與否。

3 位置精度試飛方法

試飛對慣性基準系統的功能進行定性和定量評估，提供試飛員評述及時間歷程曲線；通過與基準設備的磁航向對比，對其航向精度給出定量的結論。

根據AC25-7C[2]中的相關試飛方法要求，飛機在巡航構型下，飛4個主要航向0°、90°、180°、270°。飛機以4個主航向進行穩定平飛期間，考核正/副駕駛員航向指示精度，試驗判據為正/副駕駛員顯示的航向精度約±2°（2δ狀態）。

4 實際試飛過程以及結果

試飛過程中飛機以間隔45°的梅花瓣航線飛行（如圖2和圖3所示），對IRS的航向精度進行檢查。通過記錄左/右IRS和加裝的基準設備輸出的航向數據進行比對計算（基準設備的誤差計入在內），其輸出航向的誤差見圖4。

通過對航向誤差數據進行統計處理可知，左側IRS輸出航向誤差的均值為0.22°，標準偏差為0.13°，右側IRS輸出航向誤差的均值為0.28°，標準偏差為0.08°。故正/副駕駛航向指示正確，滿足航向精度約±2°（2σ狀態）的要求。

參考文獻

[1] 張天光，王秀萍，王麗霞，等.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[Z].2012-10-16.