一、应用背景

电动垂直起降(eVTOL)飞行器因具有高安全、低成本、低噪音、智能化等特点，将迅速推动城市交通向立体化发展，并且有望在不远的将来，彻底改变人类的出行方式。飞控系统是eVTOL的关键安全系统，它控制着飞行器的起飞、飞行、降落和其他运动。多样化的使用场景，意味着市场对其飞控系统稳定性和迭代速度的要求，将远超当代民机飞控，因此对于电动航空公司来说，快速原型搭建能力和高置信度的软件在环/硬件在环仿真系统以及高度自动化的测试验证工具链就非常重要。

二、需求分析

为满足某初创电动航空公司对eVTOL飞控系统的敏捷开发需求，拟搭建一套铁鸟综合实验平台，按飞机研制进度的功能需求，整体应用场景分为两个部分，一部分是航电飞控系统的功能试验，另一部分为配置负载模拟系统的飞控系统性能试验。

航电飞控系统功能试验主要应用的场景如下：

1)飞控系统在仿真场景下的功能试验；

2)飞控系统+航电系统交联试验；

负载模拟系统下的飞控系统性能试验主要应用场景如下：

1)模拟负载下的飞控系统仿真试验；

2)系统故障影响和余度试验；

3)配合机上地面试验和飞行试验，分析和排故。

三、解决方案

铁鸟综合试验平台基于灵思创奇通用型仿真测试一体化平台（Links-Xil）来搭建，台架结构如下图所示：

航电飞控系统功能试验室测试环境的搭建主要由以下部分组成：

3.1.综合控制台

综合控制台主要由仿真/采集软件、数据监控软件、以及模拟负载软件组成，可支持试验操作人员进行仿真监控等人机交互，用于试验管理及数据监测。

3.1.1仿真管理软件

支持用户搭建的导航信息、动力系统Matlab/Simulink模型自动编译为实时代码，并通过以太网下载到实时下位机运行,同时支持自动代码下载、图形信号监视、在线调参等功能。

模型管理，提供仿真模型的管理，支持模型的上传于删除等功能，支持第三方Simulink模型加载；

仿真控制，提供仿真模型的运行控制，支持对仿真模型启停控制；

变量绑定，提供变量与ICD数据的绑定，支持半物理仿真的接口绑定；

变量监控，提供变量监控功能，支持仿真运行中对仿真参数的监控；

变量在线调参，提供模型运行过程中，支持对参数变量的在线调参功能；

变量存储，提供变量存储功能，支持仿真运行中对所有仿真参数的数据存储；

离线分析，提供变量存储数据的回灌功能，并提供数据的曲线绘制功能，支持对仿真数据的离线分析能力。

    3.1.2数据监控软件

    数据监控软件提供I/O设备板卡通道的协议设计功能，主要功能如下；

数据定义，提供ICD编辑/导入功能，支持ICD与I/O设备板卡通道的绑定功能；

数据监控，提供基于ICD信息解析的功能，支持数据参数前端工程化显示的功能；

数据激励，提供数据静态激励的功能，能支持组合的数据静态激励功能。

    3.1.3仿真激励与采集系统

    仿真激励与采集系统中包含相应的仿真模型与I/O设备，可对所有机载设备的信号仿真激励与信号采集，涉及的总线包括RS232、RS422、RS485、CAN、模拟量、离散量等，该系统另包含一套真件/仿真件切换设备，及其配套线缆，用于满足半物理仿真过程中所有的真实部件与仿真部件切换的需求。

3.2负载模拟系统

3.2.1铁鸟主体结构

负载模拟系统增加铁鸟台架主体结构，支持飞控系统性能验证，铁鸟台架的结构主体采用真实飞机布局的结构设计，包括简易驾驶舱、机翼主体、活动舵面、机身结构，并支持相关设备安装与试验。

3.2.2模拟负载/监控系统

模拟负载/监控系统应能支持机身副翼、升降舵、方向舵的负载模拟，并能支持对全机舵面进行监控。

灵思创奇为用户提供了全机级飞机仿真与测试环境的软硬件支持，为用户完成航电飞控系统的设计验证奠定了基础，综合仿真数据的刷新速率≤10ms，监控数据的刷新率≥1Hz。试验台架支持连续48小时持续试验，平均无故障时间大于2000小时。

四、项目总结

铁鸟综合试验平台的成功搭建，为用户提供了一种相对安全、成本较低的测试手段，通过本平台可以模拟飞控、航电等组件和子系统的运行，以及飞行器在不同飞行条件下的性能表现，帮助其确定设计是否符合预期，识别并解决可能存在的问题，以评估飞行器的性能和可靠性，同时减少实际试飞风险。