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第23章 主动控制技术(ACT)预研(6)

第四,确定了备份操纵系统。

四余度数字式电传飞控系统,在理论上是能够提供所要求的可靠性的,国外也有无任何备份系统的先例。在李明的指导下,601所参与ACT预研项目的马俊杰曾经对歼8ⅡACT验证机的三轴数字式电传飞控系统进行过认真细致的可靠性计算分析,结论也验证了这一点。不过考虑到进行上述可靠性计算时,所采用的元器件的故障率数据大多来自国外资料,纵轴数字式电传操纵系统还发生过二等事故,而“十号工程”的飞控系统也采用了模拟备份,因此为确保技术验证机和飞行员的安全,设置一套备份操纵系统是有必要的。由于系统最大的静不稳定度达-5%MAC,因此,机械备份操纵系统已不适用,故为歼8Ⅱ三轴数字式电传飞控系统配备了双—双余度的模拟备份操纵系统。实际上,这个备份系统只是飞控计算机中的一个模块,仅当数字处理机发生三次以上故障时,才由通道故障逻辑(CFL)单元自动将系统转换到模拟备份工作模式,保证飞机安全返场。

第五,确定了飞控计算机结构和软件开发要求。

飞控计算机是整个飞行控制系统的核心。在与MBB公司合作的过程中,根据对方提出的防止故障蔓延,防止“单点”故障的原则,以及考虑作为十号工程备份的可能性等,按照工程实用的原则,将数字处理机、模拟备份计算机、输入输出接口、舵机的伺服放大电子线路、各类二次电源等,均按通道组装在飞控计算机内,数字处理机采用主从式双机结构,即控制律处理机(CLP)和输入输出处理机(IOP),两个处理机的中央处理单元(CPU)都采用符合MIL-STD-1750A指令系统的F9450芯片,IOP与CLP之间采用共享存储器的方式交换信息。数字机的4个通道都有MIL-STD-1553B总线接口,通过余度总线与远程终端(码声器、BIT数码装置等)进行数字信息传输。飞控计算机的4个通道分装在两个机箱里,所有电缆与总线敷设方面都努力体现隔离原则。在经过认真细致的分析计算和论证后,对处理机通道的运算速度和存储容量提出了要求,并在此基础上,对时间和存储容量留有足够的余量,以便未来的使用扩展。4个通道之间的信息交换,通过交叉通道数据链来完成,4个通道的同步仍采用软、硬件相结合的方案来实现。并要求飞控计算机应具有完善的自检测功能,并可以通过通道故障逻辑单元实现数字与模拟之间的转换。

软件是歼8Ⅱ三轴数字式电传飞控系统的重要组成部分,担负着系统的各类自检测(加电自检测(PUBIT)、飞行前BIT(PBIT)、飞行中BIT(IFBIT)以及维护BIT(MBIT))、系统的执行与管理、控制律计算和系统余度管理等重任,其可靠性极为重要。因此,在制订顶层文件时,就规定了软件的开发程序,建立软件版本控制和构型管理文件,并要求在软件设计中尽量使用经过考验成熟的算法程序。为缩短软件开发时间,全部软件都采用MIL-STD-1750A汇编语言编程。为能开发高质量、高效率的软件,明确应建立1750A开发系统,以及建立开发综合设施(DIF),对飞控计算机中8台微处理机进行统一控制和显示,并可用于软件/硬件综合测试。

第六,确定加装大气数据探头。

歼8Ⅱ原型飞机只在机头装有空速管,为防止空速管故障而导致电传飞控系统发生共模故障,决定在机头两侧左、右对称各装一个L形空速管,构成大气数据测量的三余度,而动、静压传感器仍为四余度。大气数据的激波修正则在计算机的各通道中进行,并根据空中试飞校准结果来编制修正软件。

第七,确定了系统研制和验证试飞计划按“准”型号进行管理。

之所以说是“准”型号,主要是对预研项目而言,有些条件不可能有型号那样的经费支持,因此研制过程中的计划安排与实施应当从实际情况出发。而在实际工作中,都是按型号要求贯彻执行的。比如系统的研制分为C型件和S型件两个阶段,需严格按型号要求通过评审后才能从C型件转为研制S型件,凡型号要求的各类试验考核,都应该贯彻实施,各类技术文件的编写和签字手续也参照型号规定执行等。

从1991年1月开始,歼8ⅡACT预研项目完成计划制订、组建设计师系统和质量监控系统、顶层文件编制和联合顶层设计等大量工作,到1992年8月,研制团队在河北承德举行了歼8Ⅱ三轴数字式电传飞控系统各分系统的技术协调会,C型件的总体、系统和部件设计随即铺开。

1992年12月,飞机进入改装设计研制阶段。歼8Ⅱ原型机03架在完成了状态摸底和测试后,开始改装发图,同时开始了改装零部件的制造。

一直到1995年中,这期间先后完成了C型件的设计、制造和调试;通过与国外合作,补充进行风洞试验、建立气动数据库和飞机数据库;完成了软件需求分析、概要设计、详细设计、测试大纲、编码、测试和评审。经过C型件的综合试验和“铁鸟”台试验,主要部件通过了转型评审;S型件的研制、台架试验和验收先后完成;1.0版本软件编写完成并交付,开始第三方测试。

前面已提到,在立项前期,为减少三轴数字式电传飞控系统研制的技术风险,借鉴国外经验,顾诵芬曾带队去法国和英国寻求技术合作未果,但这种努力并没有停止。1992年5月,通过原在英国马可尼公司工作,后在中国开办公司的Thomas(托马斯)先生的联系,又由李明带队,率金淑慧、鹿鸣东、贾忠和宋翔贵共5人去了英国马可尼公司、费伦蒂公司和联邦德国的宇航研究院。行前,他们认真准备了一份三轴数字式电传飞控系统研制计划概要的英文稿,外方热情接待了他们。给李明印象最深的是,听了中方的介绍和合作设想后,马可尼公司的一位副总裁内勒(Naler)先生,只说很高兴听到详细介绍,信息很丰富,就没有下文了。

这次出访寻求合作仍是无功而返。不过顾诵芬仍在努力,最后联系并确定由俄罗斯的中央流体动力研究院(ЦАГИ)的飞行力学分部组织一些专家对我方的歼8Ⅱ三轴数字式电传飞控系统验证机计划进行技术评审。参照MBB公司的评审方式,我方选择了一些比较重要而又需要评审的文件翻译成俄文,提供给俄方评审。评审文件主要涉及补充风洞试验和建立气动力数据库、控制律设计评审、伺服作动器设计评审与试验,以及“铁鸟”台鉴定试验评审等4个工作模块。合同执行时间为1994年7月—1996年9月。

在设计上,要努力实现系统的高任务可靠性,以保证验证试飞能安全实施,但对所有的设计工作质量的检查和确认,需要通过一系列的测试与试验。因此,建设和使用能执行这一系列验证与鉴定试验任务的试验条件/实验室就是必需的。但预研不像型号,它是没有法定的试验条件建设经费支持的。这个问题至今仍没有制度上的安排或规定。后来,虽然有了建设航空或国防科技重点实验室制度,但这些实验室的建设目标、规模与组成人员都难以支持与满足像ACT预研项目这样的验证试飞要求。最好的出路是利用型号研制已经建立起来的试验设施,否则只能停留在仿真试验的状态,不少先期技术开发项目就是这种情况。

歼8Ⅱ三轴数字式电传飞控系统验证机计划面临的就是试验条件“基本空白”。本来歼8Ⅱ飞机立项后,国家投入了一些试验条件建设经费以补充原来所里试验能力的不足,但由于当时机制是由型号驱动的,而且审批建设项目的程序规定也是“教条式”的,因此,实际试验条件的建设往往滞后于型号的研制进度而实际用不上。歼8Ⅱ飞机研制时批准建设的飞行控制与操纵系统实验室,在歼8Ⅱ飞机快要首飞时,实验室的“纸上谈兵”尚未完成。所里只得上临时的“技措”项目,建立了一个通用试验台架来进行操纵系统试验,以保证首飞的实现。这个试验条件后来也成了ACT两个纵轴电传系统的主要试验设施。但这个临时搞的实验室是不能满足歼8ⅡACT飞机三轴数字式电传飞控系统的综合和鉴定试验要求的。

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