综合飞行控制系统效能评估技术研究

2018-07-19李吉宽刘小雄

现代工业经济和信息化 2018年8期

赵慧，李刚，李吉宽，刘小雄

（1、西北工业大学自动化学院，陕西西安 710072；2、空军试飞局，陕西西安 710089）

引言

综合飞行控制技术主要研究飞机发动机和飞行控制系统的综合控制，以提高飞机的整体飞行性能。近年来，在飞机飞行控制技术上的重大发展是将飞机的飞行控制与发动机控制系统综合。一般来说，综合飞行/推进控制技术包括系统功能综合和系统物理综合。功能综合是提高飞机系统整体性能的有效途径，物理综合可改善系统有效性和效能。系统效能是研制使用该系统所追求的总体目标，是装备系统规划、研制和装备部队的基本依据，是评价系统优劣最重要的综合性指标，是判断装备作战胜负的重要依据。作战效能反映的是系统在作战运用中系统效能的发挥程度和结果，因此可以说，建立综合飞行控制系统效能指标体系及评估模型，对综合飞行控制系统效能进行评估，是对作战效能进行评估的基础，对于提高综合飞行控制系统性能和提高飞机总体作战能力具有十分重要意义[1]。

1 效能评估基本步骤

效能评估常采用ADC方法，ADC模型是将系统的效能作为系统的有效性（可用性）、可信赖性（可靠性）、和能力的函数来研究。建立评估模型可分为四部分，即描述状态、确定有效性向量、确定可信度矩阵、确定能力向量或矩阵。将有效性向量、可信度矩阵和能力向量（矩阵）连乘，其积就是武器系统的总的效能量度值。层次分析法（The analytic hierarchy process，AHP）是系统工程中经常使用的分析方法。用层次分析法研究系统效能的基本思想，是将系统所包含的全体因素（包括诸多技战术指标、可靠性、维修性、保障性及与它们相关的诸多中间的综合品质指标）划分为不同的层次（如目标层、准则层、指标层），并用框图形式表示各层次的递阶结构与各因素的从属关系[2]。

根据综合飞行控制系统的结构对其进行效能评估步骤如下：

1）建立系统效能的评估体系，将系统的效能分为可用性、可行性和能力三部分；

2）用AHP法建立系统效能的能力评估体系；

3）对同一层次中各因素相对于上一层因素的重要性进行两两比较，构造权重判断矩阵；

4）计算判断矩阵每一行元素的乘积；

5）计算判断矩阵的最大特征根；

6）将每层指标的权重相乘，计算出底层指标相对于固有能力的权重；

7）运用底层的效用值和各层的指标权重计算能力的效能矩阵；

8）根据系统的故障间隔时间和修复时间算出系统的可用性矩阵和可信性矩阵；

9）运用ADC方法算出系统的总效能值[3]。

2 飞行/推力综合控制系统效能评估

飞行/推力综合控制系统效能评估指标体系中第一层为目标层：飞行/推力综合控制系统效能(E)；第二层为准则层，主要从飞行/推力综合控制系统效能的各个方面，系统的可用性、可信性及系统固有能力来考虑；第三层为子准则层，即把第二层的准则具体化，用不同的指标来度量，比如固有能力包括机动性能、基本性能、续航性能和控制操纵性能[4]。

飞行/推力综合控制系统用于改善飞机的操作性能和控制能力。飞行器的可用性由故障率和维修率组成，飞行可靠性、环境适应性和平均寿命影响飞机的可信性，衡量一个飞行/推力综合控制系统的能力由飞机的机动性能、基本性能、续航性能和控制操纵性能组成。飞机的机动能力是飞机快速执行对敌攻击，遇险逃脱的重要保障。最大爬升率是飞机迅速上升到指定高度的能力度量，驾驶员所能抵抗的最大过载，这是飞机完成超机动动作的保证。

飞行/推力综合控制系统的基本性能包括最大马赫数、起飞着陆性能、空气流量、涵道比、推重比和升限。起飞着陆性能是飞机进行其他活动的基本条件，也反映了飞机的抗扰动性能，最大马赫数保证飞机最快到达目的地，而升限是飞机躲避雷达并顺利完成探测任务的条件，起飞着陆性能保证飞机正常的起落[5]。

飞机能否按照指定的命令到达目的地是飞行/推力综合控制系统性能好坏的反映，续航性能反映了飞行/推力综合控制系统的持久力。显然，最大航程和巡航速度直接反映了续航能力，同样的任务，飞机的控制方法有很多，但是如何用最少的油耗完成任务，体现了飞行/推力综合控制系统的先进性[6]。

飞行/推力综合控制系统所要承担改善飞行品质这一基本任务，操纵期望参数CAP指标是飞行/推力综合系统改善飞机操纵性的重要指标，飞行/推力综合控制系统的作用是实现对制导指令的跟踪，控制精度和跟踪误差反映跟踪性能。

由以上分析建立飞行/推力综合控制系统效能评价模型如图1所示：