飞控设计的范式变革：从文档驱动到模型引领

来源：滚动播报

（来源：中国航空报）

梅彬

　　飞控系统它如同飞行器的“大脑”，帮助飞行员完成各种复杂的机动动作，但作为一名飞控设计师，我们的感觉是“如履薄冰”，任何一个设计和更改，都需要反复设计与验证，确保飞控系统的“万无一失”。

　　作为航空工业直升机所的一名直升机飞控设计师，我见证了飞控设计一步步的“成长”。早些年，论证飞控系统各种方案和设计，大家将自己的想法和分析结果写成各种文档，从“上游”的飞行力学设计到“下游”飞控软件的实现，文档如同“关节”一样传递着各种信息，但信息传递总有“损失”，导致在地面验证时才发现问题，这时我们就在“汗牛充栋”的文档中找出“问题”并解决它，那一刻，我深刻体会到基于文档的系统工程带来的版本孤岛与追溯断链。

　　后来我接触到基于模型的系统工程，记得第一次看见老师用SysML语言建立飞控需求图：飞行员操纵→姿态响应→舵机指令→气动影响，参数双向追溯，改动一处，关联块实时刷新。我感受到了“设计即验证”的威力，也第一次意识到飞控架构和设计逻辑原来可以画出来。那一刻，我觉得这就是我们想要的“系统工程”。

　　随着集团公司大力推进系统工程落地，我们也开始了“MBSE之旅”，挑最熟悉的系统架构开始，采用传统的方法描述一个飞控系统架构需要写100页需求、80页接口、50页测试文档，现在需要用SysML 一张“活动图”说清信号流和逻辑关系，并能够完成“虚拟”测试。大家在建模时发现，建模远比想象困难，比如一个简单的角速度反馈环节描述为活动图，模型检查时候却总是通过不了，最后发现活动属性缺少“量纲转换”的约束。大家对这些“默认”的东西总是描述得不够仔细，这种“粗心”只有到后续验证环节中才能发现，必然带来大量工作反复。

　　当我们渐渐接受了建模方法，终于可以用“状态机图”描述系统的复杂行为，当我们把各种模态切换和余度切换条件写进模型时候，系统能够准确描述成系统动态过程中的舵机运动状态，发现大量原来在地面试验阶段或者空中试飞才能发现的问题。使得问题在需求阶段即被捕获，大家第一次真切感到——模型比人更较真。

　　“十四五”期间，我们承担的国家重点型号，设计师团队从上到下全面使用“模型”开展分析工作，系统之间的交流也从原来的“文档”转为“模型”，构建了全机基于模型的分析框架。气动设计的一个更改，可以直接得到飞控的评估结论，飞控架构的调整也能直接反映在安全性分析结论上，大家就像一架紧密运行的“虚拟直升机”。大家感慨，以前改一行字，桌子上的纸能堆半人高；现在模型像紧密的齿轮把大家都串起来了。

　　有人问我：“MBSE就是画漂亮图吗？”我笑说：“图只是跑道，真正的起飞是‘可追溯、可验证、可协同’的系统文化。”

　　当采用全模型流程的直升机轻盈掠过跑道，我知道，它的每一次低头抬头，背后都跳动着一条条可追溯的数字脉络；而我，也在这条脉络里找到了自己的成长坐标。未来，我们还将驶向数字孪生、智能适航的更广阔天空，但MBSE教会我的那段“把复杂飞控装进一张图”的初心，将始终照亮下一段航线。