航空重力起伏飛行中測量數(shù)據(jù)受直升機(jī)姿態(tài)的影響分析

中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計研究所 黃小俊

航空重力起伏飛行中測量數(shù)據(jù)受直升機(jī)姿態(tài)的影響分析

中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計研究所 黃小俊

隨著社會的全面發(fā)展，航空起伏飛行中測量數(shù)據(jù)受直升機(jī)姿態(tài)的影響十分顯著。為了能夠使得測量的信息數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確。其需要采用多種不同的方法使得測量數(shù)據(jù)所受影響全面降低。本文主要針對航空重力起伏飛行中測量數(shù)據(jù)受飛行姿態(tài)的影響進(jìn)行分析，并提出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

航空重力；起伏飛行；測量數(shù)據(jù)；直升機(jī)姿態(tài)

航空重力測量相當(dāng)關(guān)鍵，其是直升機(jī)能夠正常運(yùn)行的基礎(chǔ)。在進(jìn)行整體的運(yùn)行分析中，其需要采用多種不同的方式對其飛行參數(shù)進(jìn)行測量。其需要對整體的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測分析。同時，在速度修正以及精度的預(yù)測方面，其需要對垂直擾動的參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)控制，最終使得數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體系得到全面性的優(yōu)化。

1.航空重力起伏飛行中數(shù)據(jù)測量現(xiàn)狀

近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)得到了非常迅速的發(fā)展，而航空行業(yè)的發(fā)展也得到了極大的進(jìn)步。到目前為止，國內(nèi)的航空重力測量使用的測量設(shè)備，主要有這兩個系統(tǒng)：（1）是由美國Micro-g-Lacoste Inc.公司研發(fā)的TAGS航空中立系統(tǒng)；（2）由俄國進(jìn)行制造的GT-1A型航空重力系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的應(yīng)用從極大程度上豐富了我國的航空重力測量資料，而這些資料的豐富也進(jìn)一步增加了我國的重力場的信息，對我國航空方面的研究有著極大的促進(jìn)作用。

但由于我國的航空研究水平還處于一個比較初級的階段，很多技術(shù)還不夠完善，在進(jìn)行研究的過程中，還存在著一些問題。尤其是在測量方法技術(shù)這一方面，還存在著很大的問題。一般在測量飛行的時候，主要為同一海拔高度平飛的方式來進(jìn)行測量，但是在遇到一些比較復(fù)雜的地勢的時候，測量就很難正常進(jìn)行了。[1]針對這一問題，目前主要采用的解決辦法就是，分別采用兩個高度進(jìn)行重疊飛行。但是通過這種方式，就會帶來一些負(fù)面影響：①會在很大程度上增加測量的工作量；②會在一定程度上增加拼圖的難度。針對這兩個方面的問題，可以通過進(jìn)行適當(dāng)?shù)木徠鸱w行來對難度進(jìn)行適當(dāng)?shù)木徑?，而且還不會影響到數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，是一種非常有效的解決方式。

2.試驗設(shè)計

在進(jìn)行試驗設(shè)計的過程中，一般都是采用某直升機(jī)作為航空重力測量系統(tǒng)的載體，而在進(jìn)行相應(yīng)的起伏作業(yè)的時候，直升機(jī)的姿態(tài)會發(fā)生一定的變化，從而引起重力儀平臺發(fā)生一定的變化，而這個時候，重力儀平臺變化所產(chǎn)生的一些離得影響，會疊加到重力異常的數(shù)據(jù)之中。但是如果在一定的條件下，對這種影響進(jìn)行有效的控制，就可以在之后的處理工作中，消除其中的誤差影響，還可以進(jìn)一步提高作業(yè)的效率。而且，在進(jìn)行試驗的過程中，還需要對其中的測線進(jìn)行合理的設(shè)計，以保證數(shù)據(jù)的穩(wěn)定。其中，直升機(jī)爬升率的測量，也是非常重要的一個部分，做好直升機(jī)爬升率的測量主要是為了能夠在一個較好的狀態(tài)下保持直升機(jī)的穩(wěn)定。[2]一般在進(jìn)平飛和起伏的作業(yè)時，好要求相應(yīng)的駕駛員在測線內(nèi)，全程使用自動駕駛儀來對直升機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的控制，以防止出現(xiàn)人為因素的干擾，進(jìn)一步提高測量的準(zhǔn)確性。

3.實驗實施

2010年7月在某海域進(jìn)行了緩起伏飛行試驗，測線長度為100 km，測線方向為南北向，測線內(nèi)飛行地速220 km / h，同一條測線進(jìn)行重復(fù)飛行10次(平飛4次，起伏飛行6次)。比較平飛數(shù)據(jù)與起伏飛行數(shù)據(jù)的差異，分析直升機(jī)起伏飛行引起的姿態(tài)變化對空間重力異常數(shù)據(jù)的影響。在進(jìn)行測試的過程中，其不同的線體結(jié)構(gòu)會有不同的參數(shù)變化。而其在進(jìn)行實驗的實施過程中，其需要結(jié)合直升機(jī)姿態(tài)的變化情況對實驗體系進(jìn)行相應(yīng)的實施。

4.直升機(jī)姿態(tài)結(jié)果分析

從之前的實驗中，我們可以非常清楚地看到測量的整個過程，以及測量的數(shù)據(jù)。其中直升機(jī)的姿態(tài)角可以分解為三個分量：（1）測滾角；（2）俯仰角；（3）航向角。

我們能夠十分清晰的看到，當(dāng)直升機(jī)進(jìn)行平飛的作業(yè)時，其中的俯仰角的平均值為5.29°，最大值為5.72°。[3]這就說明直升機(jī)的姿態(tài)為機(jī)頭上揚(yáng)5°左右；而且如果直升機(jī)以一定的爬升率進(jìn)行作業(yè)是時候，其中的俯仰角度有會發(fā)生一定的改變，機(jī)頭的角度也會有所變化。但是我們可以從中得出這樣一條結(jié)論：當(dāng)直升機(jī)在進(jìn)行爬升作業(yè)的時候，機(jī)頭會在平飛角度的基礎(chǔ)上向上傾斜，而且爬升率越大，傾斜的角度也就越大；而直升機(jī)在進(jìn)行下降的作業(yè)時，其中的機(jī)頭會在平飛角度的基礎(chǔ)上，向下進(jìn)行傾斜的時候，下降率越大，傾斜的角度也就越大。

而通過一定的統(tǒng)計和分析，我們對直升機(jī)平飛的各個角度的姿態(tài)進(jìn)行了一定的比較，直升機(jī)進(jìn)行起伏飛行時，其中測滾角和航向角，與平飛姿態(tài)飛行時的變化并補(bǔ)發(fā)，只有俯仰角會發(fā)生比較明顯的變化。直升機(jī)的爬升率越高，俯仰角度越大；反之，俯仰角就越小。

5.空間重力異常結(jié)果分析

經(jīng)過相關(guān)的研究和分析，相關(guān)的研究人員都強(qiáng)調(diào)了航空重力重復(fù)線性數(shù)據(jù)的一致性，一般都會對其中的一些線的重復(fù)數(shù)據(jù)進(jìn)行更進(jìn)一步的分析和計算，并以其中重復(fù)縣的內(nèi)附和精度值作為評價的基本標(biāo)準(zhǔn)。對于飛行中出現(xiàn)的異常結(jié)構(gòu)，其需要結(jié)合整體的數(shù)據(jù)體系進(jìn)行不同層面的數(shù)據(jù)控制。同時，在具體的分析過程中，其可以結(jié)合內(nèi)符合精度對平飛數(shù)據(jù)進(jìn)行精確的控制。其整體的體系結(jié)構(gòu)圖如下所示：

從上圖中我們能夠十分清晰的看到其飛行參數(shù)的變化情況，在整體的參數(shù)體系結(jié)構(gòu)中，當(dāng)其縱向精度小于0.8 meal，呈現(xiàn)出比較好的一致性。[4]大梯度異常的符合程度最好，平緩異常位置的數(shù)據(jù)波動在正常范圍內(nèi)。同時，對于重力異常數(shù)據(jù)，其會采用多種不同的方式對異常信息數(shù)據(jù)進(jìn)行修正。這樣，整體的測量參數(shù)也會受到直升機(jī)姿態(tài)的影響全面降低。最終使得航空重力坡度小于2度的緩起伏測量飛行。

在進(jìn)行平行參數(shù)的驗證過程中，其需要對直升機(jī)的爬升率進(jìn)行精確性的計算。同時，在直升機(jī)在爬升的過程中，其需要利用你符合精度的變化情況對數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析。同時，在起伏數(shù)據(jù)的變化過程中，其內(nèi)附參數(shù)在進(jìn)行測量的過程中也會發(fā)生不同程度的變化。因此，采用多種不同的形式使得其直升機(jī)的影響姿態(tài)全面降低相當(dāng)重要。其起伏飛行曲線圖如下所示：

從上圖中我們能夠十分清晰的看到，其內(nèi)符合精度的整體參數(shù)。平飛數(shù)據(jù)與 2 m/s 起伏飛行數(shù)據(jù)的內(nèi)附和精度會產(chǎn)生明顯影響。所以，為了能夠使得直升機(jī)的影響全面降低，其需要對內(nèi)符合精度進(jìn)行對比。從而使得測量數(shù)據(jù)更加精確。[5]

6.結(jié)語

在進(jìn)行飛行姿態(tài)的測量時，其需要采用多種不同的方式對飛行參數(shù)進(jìn)行精確。同時，還要進(jìn)行試驗設(shè)計，對直升機(jī)態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并對異常結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)的管控。最終使得航空重力起伏飛行中測量數(shù)據(jù)受直升機(jī)姿態(tài)的影響全面降低。

[1]孫中苗,翟振和,李迎春．航空重力儀發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展,2013(01)．

[2]姜作喜,張虹,郭志宏．航空重力測量內(nèi)符合精度計算方法[J]．物探與化探． 2010(05)．

[3]張昌達(dá),董浩斌．重力和磁力勘探進(jìn)入新時期[J]．物探與化探,2010(01)．

[4]熊盛青．我國航空重磁勘探技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]．地球物理學(xué)進(jìn)展,2009(01)．

[5]郭志宏,熊盛青,周堅鑫,周錫華．航空重力重復(fù)線測試數(shù)據(jù)質(zhì)量評價方法研究[J]．地球物理學(xué)報,2008(05)．

黃小?。?984-），男，中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計研究所工程師、碩士學(xué)位，研究方向：直升機(jī)試飛測試數(shù)據(jù)處理。