【ZiDongHua 之創(chuàng)新自科文收錄關鍵詞：清華大學 C919  自動化系   航空產業(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支持。

程農參加了航電核心技術飛行管理系統(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系，回到學校之后，程農繼續(xù)承擔了C919飛機關鍵技術攻關項目“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)余度配置關鍵技術研究”課題。飛行管理系統(tǒng)(FMS)是大型民機的核心系統(tǒng)之一，實現飛機全航線的自動飛行與管理。自動化系根據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，程農負責導航與飛行管理的總體技術，李清負責自動飛行與控制，程朋負責與空管相關的技術，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‘自由飛行’的先進飛行管理技術研究”以及“C919飛機所需導航性能(RNP)需求驗證關鍵技術研究”等項目。

大飛機的飛行管理技術和系統(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鍵技術，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，構建了基于軌跡運行(TBO)的飛行管理系統(tǒng)(FMS)體系架構。開發(fā)了飛行管理系統(tǒng)核心功能關鍵算法，在國內率先實現了飛行管理系統(tǒng)核心功能的邏輯集成，實現了系統(tǒng)級基于模型的功能驗證和確認的關鍵技術。突破了機載導航數據庫自動建庫技術，實現了基于性能的導航(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，實現了四維航跡精確制導。采用分布式仿真架構和多語言的開發(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)中的關鍵技術問題，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

經過十余年攻關，獲得發(fā)明專利8項。軟件著作權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)關鍵技術研究”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、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)技術素質過硬的人才隊伍。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)新領軍者。