【ZiDongHua 之創(chuàng)新自科文收錄關(guān)鍵詞：清華大學 C919  自動化系   航空產(chǎn)業(yè)   導航與控制  自動化者  科技工作者     】

清華大學自動化系導航與控制研究所飛行管理系統(tǒng)研究團隊助力中國大飛機C919研發(fā)

祖國七十三周年華誕之際，國產(chǎn)C919大型客機完成全部適航審定工作后獲中國民用航空局頒發(fā)的型號合格證，標志著我國具備了自主研制世界一流大型客機能力。在這項舉世關(guān)注的重大工程中，清華大學自動化系導航與控制研究所的程農(nóng)和李清兩位老師在大飛機重大專項立項之初受邀參加了大型客機聯(lián)合工程隊，他們積極投身于大型客機的論證工作，為C919飛行管理系統(tǒng)的聯(lián)合論證提供了重要的技術(shù)支持。

程農(nóng)參加了航電核心技術(shù)飛行管理系統(tǒng)的論證工作，李清參加了飛行控制系統(tǒng)的論證工作。通過兩位老師在中國商飛半年時間的聯(lián)合論證工作，清華大學與上海飛機設計研究院建立了良好的互信合作關(guān)系，回到學校之后，程農(nóng)繼續(xù)承擔了C919飛機關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)項目“飛行管理系統(tǒng)功能模塊及綜合導航系統(tǒng)信息融合軟件開發(fā)研究”項目，李清承擔了C919飛機“飛控系統(tǒng)余度配置關(guān)鍵技術(shù)研究”課題。飛行管理系統(tǒng)(FMS)是大型民機的核心系統(tǒng)之一，實現(xiàn)飛機全航線的自動飛行與管理。自動化系根據(jù)兩個項目的研究需求，成立了由師生共同參加的跨學科研究團隊。其中，程農(nóng)負責導航與飛行管理的總體技術(shù)，李清負責自動飛行與控制，程朋負責與空管相關(guān)的技術(shù)，宋靖雁、梁斌、張濤、蕭德云、慕春棣等老師都選派研究生參加了項目的研究工作。兩個項目完成驗收之后，中國商飛繼續(xù)委托研究團隊承擔了“四維制導等實現(xiàn)‘自由飛行’的先進飛行管理技術(shù)研究”以及“C919飛機所需導航性能(RNP)需求驗證關(guān)鍵技術(shù)研究”等項目。

大飛機的飛行管理技術(shù)和系統(tǒng)長期由西方發(fā)達國家壟斷。在大飛機專項實施初期，我國存在體系性的空白。為了自主突破和掌握這一關(guān)鍵技術(shù)，自動化系飛行管理團隊基于國際標準規(guī)范，面向下一代空管系統(tǒng)(ATM)和新航行體系，采用基于模型的系統(tǒng)工程(MBSE)方法，構(gòu)建了基于軌跡運行(TBO)的飛行管理系統(tǒng)(FMS)體系架構(gòu)。開發(fā)了飛行管理系統(tǒng)核心功能關(guān)鍵算法，在國內(nèi)率先實現(xiàn)了飛行管理系統(tǒng)核心功能的邏輯集成，實現(xiàn)了系統(tǒng)級基于模型的功能驗證和確認的關(guān)鍵技術(shù)。突破了機載導航數(shù)據(jù)庫自動建庫技術(shù)，實現(xiàn)了基于性能的導航(PBN)及飛行器在時空信息系統(tǒng)中的四維制導基準構(gòu)建。開發(fā)了四維航跡預測算法，解決了滿足所需到達時間(RAT)要求的軌跡優(yōu)化問題，實現(xiàn)了四維航跡精確制導。采用分布式仿真架構(gòu)和多語言的開發(fā)環(huán)境，研究開發(fā)了飛行管理系統(tǒng)仿真驗證測試平臺，支持了國產(chǎn)大飛機飛行管理系統(tǒng)的工程化研究與應用。系統(tǒng)性地解決了大飛機飛行管理系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)問題，對C919的研發(fā)作出了重要貢獻。

圖1 研究團隊在上海飛機設計研究院調(diào)試飛行管理系統(tǒng)仿真平臺(左三為已故副教授程朋)

圖2 2014年1月交付上海飛機設計研究院的飛行管理系統(tǒng)仿真平臺

經(jīng)過十余年攻關(guān)，獲得發(fā)明專利8項。軟件著作權(quán)21項、發(fā)表論文47篇、培養(yǎng)博士后1名，博士研究生4名、碩士研究生31名.

圖3 2019年升級交付上海飛機設計研究院飛行管理系統(tǒng)仿真平臺軟件

“大飛機飛行管理系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”成果獲得2021年中國航空學會科技進步一等獎。

圖4 團隊獲得中國航空學會科技進步一等獎(左三：程農(nóng)、右二：李清)

通過大飛機項目，導航與控制研究所培養(yǎng)出了王乾、李大川、陳小龍、王賀、鄒翔、王潘、楊磊斌、盧則鵬、于丹妮等一批熱愛祖國航空事業(yè)、專業(yè)技術(shù)素質(zhì)過硬的人才隊伍。從自動化系畢業(yè)后，他們大多在我國航空工業(yè)系統(tǒng)的研究院所繼續(xù)從事下一代航空先進技術(shù)的研究工作，并已快速成為青年科研骨干和新時代的創(chuàng)新領(lǐng)軍者。