民用飞机惯性基准系统航向精度试飞方法研究

王也 张辉

摘 要：MOC 6适航符合性验证试飞是民用飞机取证的重要必要条件，本文以中国民航局（CAAC）相关的民用飞机审定试飞规章条款为基础，以咨询通告AC25-7C推荐的试飞科目以及方法为依据，结合民用飞机惯性基准系统（Inertial Reference System，IRS）的试飞为背景，详细介绍了MOC 6适航符合性验证试飞中的航向精度试飞科目，包括其技术要求以及试飞的流程，阐述了实际试飞的方法和判据，以及相应试飞数据处理结果。用于指导民用飞机进行MOC 6航向精度工作，填补了国内民用飞机相关工作的空白。

关键词：民用飞机 IRS 航向精度 试飞

中图分类号：V212.4 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）06（a）-0072-02

在现代民用飞机上，惯性基准系统（Inertial Reference System，IRS）作为一个重要系统，已经得到了广泛的应用。IRS和许多飞机上的重要系统有交联，因此其精度的高低会直接影响到飞机上与之交联的重要系统，例如飞控系统等[1]。“空客”和“波音”两大系列的飞机均装备有IRS，可见其性能的优越性和使用的广泛性。

1 惯性基准系统磁航向

IRS采用激光陀螺惯性导航技术，通过感受机体轴的角速率和轴向线性加速度，并对这些数据进行数字化处理来提供姿态、航向、速率、加速度和即时地理位置等信息。IRS还可以与大气数据系统和全球定位系统交联来提供多传感器组合导航。

惯性基准系统可输出飞机姿态、位置以及航向信息。其中航向信息分为真航向与磁航向。民用飞机在无特殊说明的情况下，均是指磁航向。故民用飞机的航向精度试飞科目的考察对象为磁航向。

IRS能够直接测量出真航向，由于IRS本身有经纬度位置信息，IRS内部通过位置查表的方式，查出当前位置的磁差数据，在计算磁航向时需要使用当前的位置的磁差数据与真航向叠加计算得出。因此IRS内部应包含特定的磁差数据库，如最新的NOAA WMM 2015。磁差图的有效性是由使用最新版的NOAA模型决定的，这些模型每5年更新一次。当使用旧版本的磁差数据库时，磁航向精度会产生偏差。如果IRS内部包含多套磁差数据库，应设置外部管脚或在飞机个性化模块（Aircraft Personality Module ，APM）中的构型文件中提供可设置选项。

由于磁差在高纬度地点变化不平缓，因此在特定纬度区域，惯性基准系统输出的磁航向和磁航迹角等数据将限制使用。民机IRS输出磁航向相关参数的纬度限制范围包括：超过82°N/S区域，以及73.125°N：W80～W130，和60度°S：E120～E160区域，如图1所示。在图1所示的区域，IRS输出的磁航向等参数被置为NCD（Not Computed Data），民用飞机的航向精度科目试飞应在有效范围内进行。

2 IRS航向精度试飞前提

IRS进行航向精度试飞科目需要加装基准惯性基准系统，将基准惯性基准系统输出的航向数据作为基准，与飞机自身惯性基准系统进行对比，从而来验证航向精度试飞科目成功与否。

3 位置精度试飞方法

试飞对惯性基准系统的功能进行定性和定量评估，提供试飞员评述及时间历程曲线；通过与基准设备的磁航向对比，对其航向精度给出定量的结论。

根据AC25-7C[2]中的相关试飞方法要求，飞机在巡航构型下，飞4个主要航向0°、90°、180°、270°。飞机以4个主航向進行稳定平飞期间，考核正/副驾驶员航向指示精度，试验判据为正/副驾驶员显示的航向精度约±2°（2δ状态）。

4 实际试飞过程以及结果

试飞过程中飞机以间隔45°的梅花瓣航线飞行（如图2和图3所示），对IRS的航向精度进行检查。通过记录左/右IRS和加装的基准设备输出的航向数据进行比对计算（基准设备的误差计入在内），其输出航向的误差见图4。

通过对航向误差数据进行统计处理可知，左侧IRS输出航向误差的均值为0.22°，标准偏差为0.13°，右侧IRS输出航向误差的均值为0.28°，标准偏差为0.08°。故正/副驾驶航向指示正确，满足航向精度约±2°（2σ状态）的要求。

参考文献

[1] 张天光，王秀萍，王丽霞，等.捷联惯性导航技术[M].北京：国防工业出版社，2007.

[2] AC25-7C Flight Test Guide For Certification Of Transport Category Airplanes[Z].2012-10-16.