ICS 49.020 V 35
HB 8541-2018
飞机铁鸟设计要求
Design requirements of aircraft iron bird
2018-07-04 发布 2019-01-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
本标准按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。
本标准由中国航空综合技术研究所归口。
本标准起草单位：航空工业第一飞机设计研究院、中国航空综合技术研究所。
本标准主要起草人：李振水、支超有、常俊侠、高承雍、薛峰、秦成、徐鹏国、兰江。
飞机铁鸟设计要求
1 范围
本标准规定了飞机铁鸟设计的一般要求和详细要求。
本标准适用于固定翼飞机铁鸟设计。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
CCAR-25 运输类飞机适航标准
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
被试系统和试验件 tested system
安装在铁鸟上的、用作验证对象的飞机系统。
注：被试系统包括被试的系统、分系统、子系统。
3.2
试验件 test cell
安装在铁鸟上的、用作验证对象的单个部件或组件。
注：铁鸟试验的重点是验证被试系统，单个试验件一般不进行验证试验，而是随着被试系统一同进行验证试验。 3.3
试验器 tester
用于被试系统控制器(包括计算机)之间信息传输、中间信息提取、信息注入的试验设备。
3.4
铁鸟 iron bird/IB
特指以飞机飞行控制系统和/或液压系统为主要被试系统，综合了其他相关被试系统，包含有主试验台、若干辅助试验台、若干试验设备的试验环境。
3.5
台架 IB test rig
满足试验的强度和刚度要求，由工字形、米字形、 H 形、X 形、N 形、盒型件等钢质基础单元组成的用于安装被试系统、试验件、试验设备的结构。
3.6
在环试验 pilot in the loop
人-机组合试验 human-machine combination test
试验回路包含有试飞员或工程师，由试飞员或工程师对被试系统进行评判的试验，称之为在环试验，又称人-机组合试验。
4 一般要求
4.1 功能
铁鸟一般具有(但不限于)以下功能：
a) 被试系统 1:1 的地面模拟试验;
b) 两个及两个以上被试系统的交联试验，或称综合试验、集成试验;
c) 在环试验;
d) 机组培训;
e) 试飞支持;
f) 耐久试验。
4.2 组成
铁鸟一般由以下三个部分组成：
a) 台架;
b) 被试系统;
c) 试验设备。
注：上述组成是按照构成要素划分的，如果按照区域划分，可以分解为机头段、左机翼段、右机翼段、机身段、尾段等五个部分;如果按照主次结构划分，还可以分解为主试验台和若干局部试验台。这两种描述方式也是飞机铁鸟领域常用的方式。
5 详细要求
5.1 台架
5.1.1 台架方案论证
应从试验需求、主台架结构、机械系统和电控系统、辅助设施等方面进行论证，并考虑研制周期、经费、试验室场地、空间限制等因素：
a) 试验需求论证，应明确以下要求：
1) 主要试验项目和内容;
2) 安装哪些被试系统;
3) 交联试验项目以及如何进行交联试验;
4) 对台架长度、宽度、高度、重量、布局等有无限制;
5) 被试系统是机械系统、电控系统或是混合控制系统;
6) 哪些试验件需要采用飞机真件;
7) 试验设备的对接或安装要求;
8) 是否具有改型或功能拓展需求。
b) 主台架结构论证，应明确以下要求：
1) 采用一侧机翼、两侧对称机翼、还是两侧不对称机翼;
2) 一侧或两侧机翼是否向机身方向折弯;
3) 是否需要降低尾翼高度，是否需要降低台架高度;
4) 能否用模拟件代替大型试验件以降低成本。
c) 机械系统和电控系统对台架结构的影响不同，应明确以下要求：
1) 不同系统对台架布局的要求;
2) 不同系统对控制线系安装的要求;
d) 辅助设施论证，应明确以下要求：
1) 试验安全要求;
2) 试验便利及维护通道要求;
3) 地基、地面要求;
4) 地沟及管线布局要求;
5) 测试用地线应满足 GJB/Z 25 要求;
6) 试验用水、电、气、液配置要求;
7) 试验设备冷却要求;
8) 美观要求。
5.1.2 台架设计
台架设计应满足以下要求：
a) 应明确设计基准/坐标系，尽可能与飞机坐标系重合;
b) 应尽可能使设计基准、安装基准、测量基准相重合;
c) 应依据一定规则将台架划分成若干个模块/或部段，以方便设计;
d) 试验件的安装位置应尽可能与飞机一致，即 1:1 对应，如有不一致之处，应评估对试验结果的影响;
e) 应统筹考虑大型/复杂试验件的安装方法和调试方法，并提前设置测量基准点;
f) 应对主要受力部位进行强度、刚度计算;
g) 应计算加载点的运动轨迹、行程范围和受力的封闭性;
h) 应计算试验件上承载部位的载荷，以确定是否需要局部加强;
i) 应统筹考虑测试系统传感器及测试设备的安装位置和连接形式;
j) 应统筹考虑台架与地面的连接形式和补偿方式;
k) 对于无法模拟的支撑结构，应将其支撑强度和刚度设计成足够大，直至能够忽略其影响;
l) 对于工作频率高的部位，其支撑刚度至少应是被试系统工作频率的 3～6 倍;
m) 应对焊接件进行充分的时效，至少消除 70%的焊接应力;
n) 应统筹考虑加工工装和安装工装的设计;
o) 应设置必要的通道和站位，以方便试验及维护。
5.2 被试系统
5.2.1 液压系统
安装在铁鸟上的液压系统应满足以下要求：
a) 应尽可能与飞机一致，即所有的试验件及相对安装位置与飞机一致;
b) 应尽可能真实地模拟液压泵附近的管路和固定支架;
c) 如果液压系统油箱的增压方式为引气增压，允许用压缩空气代替发动机引气;
d) 对于难以采用真件模拟的部分，例如驱动液压泵的发动机、缺装用户的负载等，允许用其他方式代替;
e) 对于因测试需要而加装在被试系统中的传感器，应尽量减小其对被试系统性能的影响;
f) 液压系统的其他要求应满足 GJB 638、GJB 1396、GJB 1772、HB 7471、CCAR-25。
5.2.2 飞行控制系统
安装在铁鸟上的飞行控制系统应满足以下要求：
a) 应尽可能与飞机一致，即所有的试验件及相对安装位置与飞机一致;
b) 如果舵面是模拟件，应模拟执行机构-舵面系统刚度和惯量;
c) 如果是电控系统，允许灵活布置电缆和控制器，但电缆和接插件应与飞机一致;
d) 如果是机械系统，则整个控制线系的间隙、摩擦力、死区、滞环、变形、对称度等应与飞机一致;
e) 对于无法采用物理模拟的部分，例如飞机运动特性、发动机特性，允许用数学模型代替;
f) 对于工作频率高的部件，例如舵机/助力器，应模拟安装支座的刚度和支撑间隙;
g) 飞行控制系统的其他要求应满足 GJB 1004、GJB 2191、GJB 2878、GJB 2881、GJB 3819。
5.2.3 起落架系统
安装在铁鸟上的起落架系统应满足以下要求：
a) 应尽可能与飞机一致，即所有的试验件及相对安装位置与飞机一致;
b) 如果是电控系统，允许灵活布置电缆和控制器，但电缆和接插件应与飞机一致;
c) 应保证起落架机构的安装交点准确，并具有足够的支撑刚度;
d) 对于因测试需要而加装在被试系统中的传感器，应尽量减小其对被试系统性能的影响;
e) 对于无法采用物理模拟的部分，例如飞机运动特性、跑道特性，允许用数学模型代替;
f) 起落架系统的其他要求应满足 GJB 3063、HB 7666。
5.2.4 其他被试系统
安装在铁鸟上的其他被试系统应满足以下要求：
a) 铁鸟座舱内一般应安装航电系统中的显控分系统、告警分系统、中央维护分系统， 以满足交联试验和在环试验要求，但允许采用仿真件;
b) 根据试验需求，铁鸟可以安装部分电源分系统和试验件，以满足交联试验需求，其试验件和相对安装位置与飞机一致，其他要求应满足 HB 6499;
c) 根据试验需求，铁鸟上可以安装机电综合控制分系统和试验件，以满足交联试验需求，其试验件和相对安装位置与飞机一致。
5.3 试验设备
5.3.1 测试系统
对测试系统的要求如下：
a) 传感器
1) 选择合适种类、规格、精度的传感器并校验合格;
2) 选择合适种类和规格的连接线、接插件;
3) 按相关要求安装传感器、连接线、接插件。
b) 测试仪器、仪表
1) 选择合适种类和规格的测试仪器、仪表并校验合格;
2) 按相关要求安装或连接测试仪器、仪表。
c) 接地
1) 应按相关要求将测试系统可靠接地;
2) 测试系统地线应与试验室建筑地线和动力电地线隔离。
d) 数据采集和处理
1) 应能够实时采集、存储试验信息，并能够回放、截取和输出;
2) 应能够将试验信息处理、转换为可读的表格数据或曲线，并解算、标识出关键数据。
5.3.2 试验器
对试验器的要求如下：
a) 应能够放行和截断流入/流出计算机的各类信号，应能够利用试验器上设置的测量点获取这些信号的当前值;
b) 应能够注入所需要的信号;
c) 对于带有冗余的被试系统，试验器应按冗余等级设置，并保证冗余信号在试验器内不交联;
d) 应能够获取测试点信号随时间的变化历程;
e) 应能够获取测试点信号是否接地或悬空的状态信息。
5.3.3 驱动系统
对驱动系统的要求如下：
a) 应能够模拟飞机发动机的工作状态，一般以电机代替飞机发动机;
b) 应具备手动和自动控制功能，方便地调节电机转速，以模拟发动机的不同转速;
c) 应能够与飞行仿真系统交联。
5.3.4 飞行仿真系统
对飞行仿真系统的要求如下：
a) 应能实时解算飞机的运动学和动力学特性;
b) 应包含具有飞机六自由度全量运动模型和/或小扰动模型的飞行软件包;
c) 应具备被试系统接口电气信号的仿真能力;
d) 应能提供机载传感器的驱动信号;
e) 应能提供其他机载系统的功能信号;
f) 应具备足够的实时性、良好的开放性、支持快速原型开发和修改功能。
5.3.5 模拟驾驶舱
对模拟驾驶舱的要求如下：
a) 模拟驾驶舱内部、尤其是操纵装置和操纵面板应尽可能模拟得逼真;
b) 应具备一定的开放性，以满足安装测试设备的需求;
c) 应具有逼真的舱外视景系统;
d) 一般应安装仪表仿真系统、语音告警系统、音响模拟系统;
e) 仪表仿真系统一般应包含或显示电子飞行仪表、发动机参数及告警、被试系统的简图页、水平导航、操纵指令等信息;
f) 一般应具有舱顶泛光灯、地图阅读灯等固定照明设备。
5.3.6 加载系统
对加载系统的要求如下：
a) 应能够满足载荷谱以及加载精度要求;
b) 如果加载系统能源是液压源，且与被试系统的液压能源共用时，应采取相对隔离措施;
c) 应具有紧急切断动力的能力，以保证试验安全;
d) 应能够控制最大加载力，以防止因意外情况损坏试验件。
5.3.7 辅助能源
对液压源、电源、气源等辅助能源的要求如下：
a) 对液压源的要求：
1) 应能够调节压力，以满足液压用户对额定工作压力的要求;
2) 应能够设置流量，以满足液压用户对额定流量的要求;
3) 应具备多个通道，以保证多个液压用户同时使用时的隔离要求;
4) 污染度指标应优于被试系统的要求，以防止污染试验件或造成试验件不必要的损伤;
5) 应具备远程控制、紧急切断、安全切换的能力。
b) 对电源的要求：
1) 应满足试验件、试验设备对电源品质的要求;
2) 应具备安全防护能力，防止损坏试验件;
3) 应具备远程控制、紧急切断、安全切换的能力。
c) 对气源的要求：
1) 应满足试验件、试验设备对气源品质的要求;
2) 应具备安全防护能力，防止损坏试验件;
3) 应具备远程控制、紧急切断、安全切换的能力。
5.3.8 监控系统
对监控系统要求如下：
a) 应在不易观察的部位、重要的试验部位设置监控摄像头;
b) 应在试验人员不易到达且需要操作的部位设置远程控制装置;
c) 应保证试验指挥人员与各部位操作人员、以及各部位操作人员之间的通讯畅通;
d) 尽可能设置集中式的监视、控制、指挥中心，以便安全、高效地监控试验过程。
注：上述 5.3.1～5.3.8 节所述试验设备通常是铁鸟试验所必须的，由于不同铁鸟用到的试验设备不尽相同，限于篇幅，对于其他试验设备的要求不再赘述。
