飞机飞行模拟机鉴定程序软件系统

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飞机飞行模拟机鉴定程序软件系统
周宇 赵旭东
北京蓝天航空科技有限责任公司
北京海淀区上地开拓路9 号 ( 100085 )
摘要： 在飞行员飞行训练中,飞机飞行模拟机(以下简称模拟机)占据着很重要的作用,它按特定机型、型号
以及系列的飞机的座舱一比一对应仿真。鉴定测试指南 Qualification Test Guide (QTG) 是一份验证模
拟机性能和操纵品质的文件。在规定的限度范围内模拟机性能应与所模拟飞机的性能一致，并且要满足所
有现行法规要求。鉴定测试指南中应同时包括用于支持验证的飞机数据和模拟机数据。经模拟机鉴定机构
鉴定后，生成“主鉴定测试指南（MQTG）”，作为以后鉴定的参考文件。本文将阐述模拟机鉴定程序的软
件实现原理，及设计思想。
引言
飞机飞行模拟机分为A,B,C,D 四个等级，D 级为最高级，高一级的包括低一级的模拟内容和功
能。模拟机等级越高，可批准进行的飞行训练和飞行检查科目便越多，不同等级模拟机的复杂性和
性能要求是不一样的，但是所采用的鉴定审批程序是完全相同的。
我公司与西安飞机制造厂联合开发的新舟60 型民航客机飞行模拟机通过了中国民用航空主管
部门模拟机鉴定机构的C 级鉴定，成为中国生产的首架通过C 级鉴定的模拟机。我在该项目中承担
了鉴定程序软件系统开发以及QTG 文档生成的工作，在工作中有些心得体会，希望与读者们分享。
QTG 软件系统概述
QTG 软件系统是独立于模拟机主机系统以外的一个测试平台，它和主机系统通过以太网进行信
息的交互，操作（鉴定）人员可以通过对QTG 软件系统的人机界面的控制，来完成整个测试过程，
并打印生成QTG 测试报告。
QTG 软件系统开发平台：Window2000/xp
QTG 软件系统开发工具：Visual C++
QTG 软件系统工作原理详见下页（图2－1），程序运行流程的先后顺序按原理图中的序号的顺
序进行。
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图 2－1 QTG 软件系统工作原理图
自动测试和手动测试
鉴定测试主要由两种途径实现，自动测试和手动测试。
自动测试是指所有激励信号和测试过程都在计算机控制下的模拟机测试，它的重要价值在于进
行试验的容易和快速性，以及固有的可重复性。在自动测试过程中，模拟机的大部分初始条件由计
算机自动设置，并反馈给模拟机各系统，模拟机在无驾驶员参与的情况下也可以再现飞行试验的输
入，模拟机的各系统包括视景、运动、操纵、导航等都会产生相应的反馈，直到测试结束，整个过
程都没有人工干预。模拟机鉴定科目包括子科目一共有一百多个，从软件设计的角度上来讲，在自
动测试状态下，可以选择任意多个不同类别的测试科目，甚至全部选择，只要按下测试开始按钮，
只要不中断测试，计算机会自动完成全部的测试内容，测试结果自动保存再计算机内，测试完成后
再由测试人员决定是否打印。
手动测试可用于交叉检查和验证自动测试，因此对模拟机的验证是非常重要的。手动测试的软
件设计原理基本和自动测试相同，只是自动测试的输入量由计算机给出，而手动测试则由测试人员
通过对模拟机的操纵系统的输入给出。要力图精确的再现飞行试验输入量是不太可能的，因此，只
要测试结果的逻辑解释能说明性能的拟配，也是可以接受的。另外，由于手动测试在要求测试人员
先要对所测试的科目的飞行动作熟悉，一切准备好后在很短的时间完成飞行动作，所以手动测试在
软件设计时只提供了单项测试，就是不能连续测试多个项目，而且还专门制作了“测试方案”页面，
以供测试人员熟悉操作过程。
大部分的测试科目都是以数据形式记录到计算机中，以曲线的形式显示在界面上，并和原始的
飞行数据曲线进行拟合对照。个别的测试科目例如“俯仰配平校准 指示器与计算值的对照 （2A6）”
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则需要对模拟机数据进行抽点打印，这些测试科目的飞行数据也是以抽点打印的形式提供的，所以
把模拟机数据合飞行数据进行对照，就能对模拟机该科目测试进行评估了。QTG 软件系统模块的定
义和运行流程详见（图3－1）：
图3－1 模块运行流程图
数据
飞机飞行数据的准确直接影响模拟机的性能，它本身就是模拟机制造的依据，也是对模拟机进
行鉴定的依据，但要想得到各个测试科目的准确数据也是不太可能的，因为一些很危险的故障测试
科目是很难拿到飞行数据的，所以我们在对这些数据的处理中采用的是在模拟机绝大部分性能通过
验收，并且冻结状态后，请有经验的飞行员在模拟机上飞行，记录先来的模拟机数据通过飞机制造
厂商签字认可后直接作为飞机飞行数据，由于有这样的一个需求，在QTG 软件开发过程中由开发了
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与测试无关的调试功能，该功能在整个飞行模拟中可以起到了一定的作用，在下面还会详细的介绍
一下。
软件功能和界面
上面提到，如果利用QTG 软件自身的实时数据记录和绘制曲线功能开发一个对模拟机输出变量
进行实时监控的软件工具，将有利于调试人员在一个直观的环境下对模拟机的性能进行调试。
要实现调试功能只需要在QTG 软件中增加一个模块，该模块的输入是调试人员想了解的变量标
识名称（以下简称变量），例如：“机身迎角、俯仰角”，这些变量在整个QTG 软件中都是唯一确定
的，在软件中有一个列表，专门列出了在QTG 软件中定义的所有变量可供选择观测。调试模块的绘
图功能设计的比较灵活，绘图页面可以同时显示1－4 条曲线，这些曲线是可以在QTG 软件运行的
任何时候（包括实时和非实时）从前面提到的显示全部变量的列表中随意选取组合的，这样可以对
任意几个（不超过4 个）变量同时比较观察。而且曲线的坐标也是会随机调整的，以便随时使曲线
显示在最佳坐标位置，避免了曲线溢出坐标范围。
和调试模块相反，QTG 自动测试和手动测试科目所对应的曲线页面要求显示的曲线内容唯一确
定，而且曲线的坐标范围要固定不变，因为这样可以有利于以后的鉴定比较，想想，一旦某条曲线
出现异常，它会更轻易的暴露出来。
图5－1 测试科目(1b2)的控制面板示例图
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图5－2 测试科目(1b2)的打印页面示例图
主机系统选用Vxworks 的实时操作系统，按60 赫兹的频率运行，QTG 软件系统从主机接收数
据的频率与主机系统同步，但记录数据的频率是10 赫兹，实际上是在满足测试精度的前提下对庞大
的数据采集工作进行了减肥。无论是自动测试、手动测试还是调试状态，QTG 软件系统每周期(1/10
秒)都记录一组在QTG 软件中定义的所有变量所对应的模拟机的当前输出的数据，并可绘制出选择
观测的曲线图，曲线图是否实时刷新是可选的。大部分曲线显示变量和时间的关系，还有一些情况
要求显示变量和变量间的关系。
结束语
本文无法把所有的QTG 软件相关内能介绍出来，只是希望把我在做这个软件时的一些思想介绍
给大家。我认为，随着航空事业的不断发展，飞机飞行模拟机将在航空舞台上占据到越来越重要的
地位，我国的模拟机生产厂家需要认识到模拟机等级鉴定将成为高质量模拟机的身份证明。总之科
学技术就是生产力，成功的软件开发和优质的硬件设备将是飞机飞行模拟机的质量保证，也是争夺
市场的利刃。
参考文献
[ 1 ] 国家技术监督局，《中华人民共和国国家标准 GB 15024—94 GB/T 15025—94》
[ 2 ] [美] Richard C. Leinecker , Tom Archer，Visual C++ 6 Bible ,
Publishing House of Electronics Industry

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