直升机航电系统高寒山地环境飞行试验

直升机航电系统高寒山地环境飞行试验
摘要：航电系统是直升机的关键构建，也是民用航空技术领域内的关键和节点
技术。通过直升机航电系统高原、高寒环境适应性及其评价方法，通过分析高原、
高寒环境对直升机航电系统的影响因素，建立评价指标体系，运用模糊综合评价
方法，得出直升机航电系统在高原、高寒环境下适应性评价值，结果表明，运用
模糊评价方法能够有效地进行直升机航电系统高原、高寒环境适应性评价，提高
试验效率。
关键词：直升机；航电系统；飞行试验
随着航空技术的快速发展，多功能显示器已经替代传统仪器仪表成为座舱中
重要的显示终端，综合航电系统开发应用作为直升机机电、导航、雷达等重要信
息显示。直升机在高原、高寒等极端环境下执行任务，增加或换装必要的机载航
电设备，达到满足高寒、高原、沙尘等极端环境下的使用要求。如为适应高寒山
地环境下的使用，加装防除冰装置、辅助动力装置等设备，改进气象雷达、航电
和电气系统。
一、直升机高寒环境试验的必要性
近年我国直升机技术发展迅速，其飞行试验的要求也不断提高，由过去的重
点考核指标符合性转变到指标符合加使用能力综合试飞，尤其是装备的环境适应
性在试验设计之初和试验过程中均得到了极大的重视。高原、高寒特殊地区的试
验不同于平原内陆地区的试验，由于其自然条件恶劣，试验窗口期短，如果对试
验环境的影响不进行分析，对试验科目的设置不进行研究，势必导致试验难点和
重点不明晰，科目设置随意，费效比低，试验数据杂乱的问题，如由于地势高，
高原常造成其独有的局部气候，气候现象变化迅速，因此，在高原地区开展气象
雷达试验，应该在完成作用距离检查的基础上，更加关注气象雷达应对突发性气
候现象预警的灵敏度。在高寒地区开展供电系统试验，应该在进行供电系统的稳
态特性检查的基础上，重点关注大负载和应急供电能力的检查。通过飞行试验不
但可以检验直升机是否适应高原、高寒地区的自然环境，还可以总结出一套在高
原、高寒地区执行不同任务的使用方法，以便为今后在这类特殊地区执行任务打
下基础。
二、直升机高原、高寒环境适应性评价模型
1、评价指标体系。通过高寒环境对直升机航电系统试验，结合试验情况，利
用层次分析法建立某直升机高原、高寒环境适应性评价基本指标体系，如图所示。

二级指标中的能力一是指在高原、高寒环境下，能够达到技术要求中所规定
的功能、性能指标的能力，二是在高原、高寒环境下，各设备针对预定任务的完
成度。
2、评价指标权重。采用专家评估和层次分析法来确定直升机高原、高寒环境
适应性评价体系中各级指标的权重，将该层的各元素，将结果构造为一个判断矩
阵。由多位试飞员针对一级和二级评价指标进行两两对比打分，得到判断矩阵 A。

3、模糊综合评价。构造指标等级模糊子集，将评价对象的模糊指标定量化，
进行综合评价。模糊综合评价主要为：
（1）确定评价因素集：根据评价指标体系得到因素集，即 U=（U11，
U12…U26）设置指标。
（2）确定评价评语集：C=（C1，C2，C3，C4，C5），评语集可以设定最高
可设为9级，在此，将评语级设定为“很好、较好、一般、差、很差”5 个等级，
分别用“0.9，0.7，0.5，0.3，0.1”表示，其实质是将高原高寒环境对直升机性能的
影响程度按大小划分为相应的技术等级。
（3）确定各因素集的权重矢量：W=（W1，W2，…Wm），m=1，2，…，12，
该值已由前面的层次分析法得到。
（4）确定各评价项目的模糊综合评判矩阵：D=（dij）m×n 根据评价等级 Ci
确定每一个评价方案相对于评价指标的隶属度 dij，从而得到从因素集 U 到评语集
C 的模糊关系矩阵 D：

4、计算评价结果：B=W·D。根据评价指标权重矢量W 和模糊综合评判矩阵 D，
计算得到直升机高原高寒环境适应性的模糊综合评价结果。可以运用模糊综合评
价法对某型直升机的高原高寒适应性进行综合评价，由试验的试飞员对其二级指
标进行模糊评价打分，按照最大隶属度原则确定评价对象的隶属度统计值，见表。

利用已获得的评价指标权重，计算得到该直升机高原、高寒环境适应性的量
化综合评价值，B=W·D= 0. 7826，综合评价值越高则代表其高原、高寒环境适应
性越好。根据评价值与评语集“0.9，0.7，0.5，0.3，0.1”进行，该直升机综合评价
值落在 [0.7，0.9] 区间内，因此，可以给该直升机的高原、高寒环境适应性评估
为“较好”。
三、直升机航电系统智能化关键技术
空中突击过程中，全面感知掌握编队周围、交战区域或指定地点态势，是整
个作战行动的基础。态势感知能力的提升依赖于: 首先是硬件设施升级，主要包
括直升机传感器探测能力和互联互通网络等的更新换代; 此外还可利用智能化技
术进一步提升态势感知能力。
1、多源传感器数据融合技术。多源传感器数据融合技术的目标是通过实时融
合本机和它机等多源传感器信息，在编队内形成统一的战场态势场景图像。该数
据融合系统最大可接入作战单元、不同类型的机载或地面传感器数据，并进行关
联和融合，形成统一的综合态势画面。数据融合系统在成功试飞验证。多源传感
器数据融合内核软件架构见图所示。

由主要部件组成: 融合分发模块、融合控制模块、融合算法内核、航迹管理模
块、输入输出接口模块。融合分发模块和融合控制模块根据输入数据类型调用对
应的融合算法内核和计算资源; 融合算法内核是对输入航迹数据进行关联、融合
处理的关键过程，每个融合内核算法不同。输入模块管理与传感器或其他数据输
入源的接口匹配，并对数据进行预处理转换为内核可计算处理的通用格式。输出
模块将融合后的航迹数据根据后续使用需求进行消息格式转换后输出，输入输出
接口模块数量均可根据特定应用平台配置裁剪。
2、辅助决策技术。为了降低人力操控的工作负荷以及寻找提高航空器自主程
度和控制精准度的技术，面向航空器应用的辅助决策技术，基于认知理论来设计
相应的人机交互和协同系统，从而更有效地完成战术任务。工程技术开发层面主
要是认知决策辅助系统的研发和持续完善。
（1）人工认知系统理论研究和仿真。系统工程方法［1］，被广泛应用到人
机界面架构设计中，解决了人机交互过程中需求与认知资源调动之间的匹配问题。
这套方法后来成为了构建各种自动化系统认知过程设计的理论基础，简化了系统
执行先验指示的过程，减少了系统对处理特殊知识所需的建模需求。试验结果表
明人工认知单元知晓在何时需要对飞行员进行支持，可在认知层面进行有效的人
机协同。
（2）认知决策辅助系统。认知决策辅助系统是旋翼机驾驶员的核心组件模块:
①融合模块将多个输入通道的数据融合为统一、精确的战场态势图像; ②外部态
势评估模块由战场和目标评估子系统合理理解任务目标的外部条件约束; ③内部
态势评估模块监控直升机健康状态和机载系统状态，早期的认知决策辅助系统功
能比较偏向于自卫电子战系统应用的相关辅助决策，可视为“阿帕奇”
武装直升机自卫电子战系统后端的整合支持系统。在“阿帕奇”武装直升机最新型
号中升级后的认知决策辅助系统能够进行精确的威胁杀伤力评估，并据此提前规
划威胁规避航线，或者协同编队自主感知、开火、完成攻击后的规避，以减少各
平台设备的人工操控和加载时间。
通过高寒环境多方面影响直升机航电系统的性能，不能用某单项性能指标来
评价、高寒环境适应性水平，需要考虑多方面的影响因素，通过开展高原、高寒
飞行试验和环境适应性模糊综合评价方法相结合可以为高原高寒地区直升机航电
系统的适应性提供一定的参考，运用该方法，得出某直升机的高原、高寒适应性
综合评价值为0.7826，适应性较好。通过这些技术的充分利用，将实现航空兵混
合编队协同作战效能的提升，从而构建赢得未来战争的信息机动优势。
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