d〇i：10.11887/j.cn.201702001http：//journal.nudt.edu.cn 评估飞控系统的风洞虚拟飞行试验系统与关键技术*黄敏，王中伟，郭振云(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)摘要:为向开展具体的风洞虚拟飞行试验技术提供引导，针对应用于飞控系统评估的风洞虚拟飞行试 验系统及关键技术进行了分析。基于传统意义上的飞控系统评估方法的不足,分析风洞虚拟飞行试验应用 于飞控系统评估的优势;按飞控系统常用的姿态控制回路及制导控制回路的组成形式,介绍风洞虚拟飞行试 验系统方案与工作原理，详细分析它与半实物仿真系统的差异;分析风洞虚拟飞行试验应用于飞控系统评估 需解决的关键技术问题，包括风洞虚拟飞行试验评估方法、飞行器模型设计技术、飞控系统改进技术及模型 支撑技术。关键词:飞行控制系统评估;风洞虚拟飞行试验;半实物仿真;评估方法;飞行器模型设计;模型支撑中图分类号:V211.4; V249. 1文献标志码:A 文章编号= 1001 -2486(2017)02 -001 -08Wind tunnel based virtual flight testing system and keytechnologies for the evaluation of flight control systemHUANG M in, WANG Z hong w ei, GUO Zhenyun(College of Aerospace Science and Engineering, National University of Defense Technology, Changsha 410073 , China) Abstract：In order to provide a guide for specific investigations on WTBVFT(wind tunnel based virtual flight testing) techniques, the test system and key technologies of WTBVFT for the evaluation of FCS ( flight control system) were analyzed. Based on the deficiencies of the traditional FCS evaluation methods, the advantages of WTBVFT for evaluation of FCS were analyzed. According to the common constitution of attitude control loop and guidance control loop used by FCS, the test system and working principle of WTBVFT for FCS evaluation were presented. The main differences between the WTBVFT system and the hardware-in-the-loop simulation system were analyzed. The key technologies of WTBVFT for FCS evaluation were also analyzed, including WTBVFT evaluation methods, aircraft model design technique, FCS modification technique, and model support technique.Key words ：flight control system evaluation ；wind tunnel based virtual flight testing ；hardware-in-the-loop simulation ；evaluation methods ；aircraft model design ；model support截至目前，有许多方法用于评估飞控系统，包 括纯数学仿真、软件在回路仿真、硬件在回路仿真 (H ardware-In-the-Loop Sim ulation，HILS，又称半实物仿真）、人在回路仿真及飞行试验[1_2]。这几 种试验的真实性和技术复杂性各不相同，分处于 飞控系统研制的不同阶段。纯数学仿真置信度较低，其飞行器气动、运动 与控制系统均采用仿真模型，用于飞控系统研发 早期，对飞行控制律与制导律进行初步评估。当飞控系统软件开发出来后，可开展软件在回路仿 真，评估加入软件后的飞控系统性能。当飞控系 统硬件(如控制器、伺服机构或传感器）开发出来 后，可开展硬件在回路仿真，以评估加入硬件后的飞控系统性能。人在回路仿真用于有人驾驶飞行 器，需要在仿真回路基础上附加飞行模拟器，以评 估驾驶员操纵效果，该仿真回路既可以是纯数学 仿真回路，也可以是软件或硬件在回路仿真回路。飞行试验在飞控系统研发的最后阶段进行，是在 真实条件下考核飞控系统，飞控系统只有经过飞 行试验验证合格后才可投入使用。表1给出了上述飞控系统评估方法的对比。从表中可看出，HILS在传统地面评估方法中逼真 度最高，但其飞行器的舵面负载/气动/运动各子 系统仍然必须建立仿真模型。飞行试验尽管最为 真实，但有明显不足，即风险高、成本高和周期长。如2009年，高超声速飞行器HTV -2首次试飞*收稿日期:2015 -09 -19基金项目：国家自然科学基金资助项目（51505487);国防科技大学科研计划资助项目（JC15 - 01 - 02)作者简介:黄敏（1989—),男，江西进贤人，博士研究生,E-mail:hm653925451@ icloud. com;王中伟（通信作者），男，教授，博士，博士生导师，E-mail: wang_zhwei2001 @ 163• com
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