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首次飞行测试卡与现场放行

首次飞行只证明飞行器能在一个预先批准的最小包线内正常起飞、低空悬停和降落。它不是调参飞行,不是任务演示,也不是故障注入。

首次飞行测试卡闭环

本图只说明测试卡的正常和中止路径。现场必须另有书面场地图、人员位置图和本章测试卡,不得凭口头约定起飞。

C层边界

首次飞行前必须按顺序关闭:

A:05无桨配置
→ B1:受控动力组合台架
→ B2:受防护整机装桨地面验证
→ C:首次飞行

C通过后只建立未调参飞行基线。进入D调校包线扩展需要新的目标、参数差异、测试卡和书面授权。

真实首次飞行不得安排遥控失联、GNSS失效、罗盘失效、动力失效、低电量触发或其他故障注入。此类场景应留在固定版本仿真、专用试验设施或另行批准的更高等级计划中。

独立书面授权

装桨地面授权不等于飞行授权。C层授权单至少记录:

字段 必填内容
飞行器身份 唯一编号、构型修订、起飞质量
软件基线 飞控、固件、提交、参数SHA-256
B1/B2结论 证据包编号、签署人、未决项
飞行目的 仅首次起飞、悬停、降落
允许包线 区域、高度、速度、姿态、时长和模式
环境边界 风、阵风、温度、降水、能见度
场地与空域 所有人许可、空域批准、有效时段
人员 驾驶员、观察员、安全员、记录员及适用资格
操纵能力 当前机型、模式、视角、中止与恢复训练记录;有效期与批准人
中止方案 口令、动作、迫降区、动力隔离
应急资源 消防、急救、通信和电池处置
批准 飞行测试负责人、合规负责人分别签署

授权只对表中飞行器、构型、人员、地点和时段有效。

前提

  • A、B1和B2的适用项均为通过,所有不适用项均有设计或合规依据和批准人;
  • B2后螺旋桨已拆除,飞行现场重新检查后才安装;
  • B1额定负载压降、温升、推力、电流和转速数据满足来源判据;
  • B2真实解锁、停止、防重启以及适用的磁干扰、地面振动筛查、散热和射频项目通过;
  • 飞行参数仍为未调校基线,固件、动力、结构、载荷和天线构型未变化;
  • 遥控驾驶员已通过飞行操纵基础与模拟器训练的项目判据;不通过时由其他合格操作者执行首飞;
  • 日志字段、采样、容量和时间同步有效,飞行模式已在低风险环境验证;
  • 内建解锁检查保持启用;
  • 返航、围栏或定位不替代人员隔离,且没有待飞行确认的未知故障。

任何未决项影响控制、动力、结构、定位、链路或安全动作时,C层保持阻断

空域与场地合规

合规负责人应依据飞行所在地和飞行日期核对:

  1. 国家、地区和场地规则,以及登记、标识和远程识别要求;
  2. 驾驶员资质、空域类别、禁限飞区和临时限制;
  3. 高度、昼夜、视距及与人员设施的距离要求;
  4. 无线电频率、功率、设备许可和现场管理方书面许可;
  5. 保险、事件报告、授权有效时段和撤销条件;
  6. 起飞当日再次查询限制并保存记录。 本章不提供法律意见。法规或许可无法确认时,不得起飞。

场地必须具有适配批准包线的隔离区和缓冲区、平整起降区、无人备用迫降区、可控制入口和可靠通信。航迹不得穿越道路、建筑、无关人员或关键设施,人员站位应能持续目视,并设置消防及受损电池隔离位置。

缺少合法隔离场地时,缩短时长或降低高度也不能放行。

人员角色

角色 现场职责 中止权限
飞行测试负责人 冻结测试卡、主持简报、逐段放行 可中止
合规负责人 核对空域、许可、时段和限制 可中止
遥控驾驶员 只执行测试卡,始终准备立即降落 可中止
观察员 监控空域、人员、机体和天气 可中止
安全员 控制隔离区、消防和断电处置 可中止
记录员 记录口令、时间、遥测和异常 报告异常

驾驶员不得兼任唯一观察员。任何人发出中止后,不讨论理由,驾驶员立即执行预定中止动作。

中止口令与状态

空中中止和地面急停不是同一个动作。测试卡必须把每个触发条件映射到唯一处置:

口令/状态 典型触发 执行人 预定动作 禁止混用
空中立即降落 飞行器仍可控,但出现告警、异常振动、动力下降或环境越界 驾驶员 保持已验证模式,沿批准路径尽快进入正常着陆区并上锁 不在空中临时切断动力
空中迫降 正常着陆区不可达,但飞行器仍有有限控制能力 驾驶员,观察员指引 进入预先清空的迫降区,以保护人员为第一目标 不为保护飞行器穿越人员或设施
失控处置 飞行器不再响应正常操纵或已触发平台安全动作 驾驶员按机型专项程序,安全员清场 执行测试前批准的平台特定处置,观察员持续报告航迹 不现场发明通用“杀电机”动作
地面总急停 未起飞或接地后输出无法停止、人员侵入、烟火或结构失效 安全员 触发经演练的独立能量隔离,确认旋翼停止和储能释放 不作为正常飞行中止口令

每张测试卡应逐项写明触发值、优先着陆区、备选迫降区、可用模式、失控程序来源和执行人。没有平台特定依据时,不得把空中动力停止列为默认动作。

天气放行

测试计划先填写以下边界:

项目 当日实测 放行范围 测量位置/方法 来源
平均风 待填 待填 起降区、批准高度 机型包线/项目要求
阵风 待填 待填 仪器与采样窗口 机型包线/项目要求
风向 待填 待填 起飞与迫降区 场地计划
温度 待填 待填 阴影通风处 电池/器件资料
降水 待填 待填 现场观测与官方预报 防护等级/项目要求
能见度 待填 待填 合规方法 当地法规/试验计划
云和照明 待填 待填 官方天气与现场观测 当地法规/视觉要求

不得使用跨机型通用默认风速、温度或能见度阈值。实测方法、时间和来源缺失时不放行。

雷电、降水、快速变化的阵风、低能见度、强逆光或任何妨碍观察员履职的条件出现时停止。

射频与现场电磁检查

  • 核对遥控、遥测和远程识别设备的合法频率与功率;
  • 使用最终天线、安装方向和发射功率;
  • 按B2方法检查起降区、悬停区和迫降区,记录距离、方向、遮挡、链路质量、丢包和延迟;
  • 检查附近发射源、当日频谱环境、失联检测和恢复后防自动重启状态;
  • 发现链路不稳定时停止,不以提高功率临时绕过许可或设计问题。

消防与电池处置

现场应按电池制造商、场地和当地消防要求准备:

  • 适用的灭火、冷却、个人防护和远距离搬运装备;
  • 与人员、车辆、可燃物隔离的受损电池区域;
  • 复燃监测责任人、时长、紧急电话和现场入口指引;
  • 受损电池包装、运输和处置路径。

鼓胀、破损、泄漏、异味、冒烟或异常温升的电池不得起飞、充电或立即搬入密闭空间。

量化判据来源

首飞前冻结判据表:

观测量 通过范围 中止值 条件 来源
起飞质量与重心 待填 待填 当前载荷 设计图/称量记录
电池起飞电压 待填 待填 温度和荷电状态 电池资料/能源预算
悬停电流与电压 待填 待填 高度、风和质量 B1数据/项目模型
电机/电子调速器温度 待填 待填 飞行段和环境 制造商/B1/B2
飞控与舱内温度 待填 待填 气流和环境 硬件资料/热设计
振动与削波标志 待填 待填 固件版本和采样率 平台官方文档/B2
姿态/位置估计状态 待填 待填 模式和传感器组合 固件官方文档
遥控/遥测链路质量 待填 待填 距离、方向和功率 链路预算/B2
高度、速度和姿态 待填 待填 首飞最小包线 批准试验计划
飞行时间/容量消耗 待填 待填 电池与任务段 能源预算

每个值必须带单位、测量条件、文件版本和条款定位。没有来源的“经验值”不能用于放行。

现场放行步骤

  1. 合规负责人出示当日空域与场地有效记录;
  2. 飞行测试负责人核对授权单和测试卡修订;
  3. 核对飞行器、固件、参数、质量、重心和载荷;
  4. 检查结构、线束、天线以及每个螺旋桨的身份、旋向和紧固;
  5. 测量天气,检查隔离区、迫降区、入口和人员位置;
  6. 检查射频、记录、消防、急救和电池隔离设施;
  7. 各角色复述职责、口令、中止和失控处置;
  8. 确认清场后,由飞行测试和合规负责人分别签署;
  9. 任一条件变化时,签署自动失效并重新审查。

测试卡状态

以下内容是未填写模板,不能直接用于飞行。每次试验必须先生成带唯一编号和修订的现场测试卡:

卡片字段 当次必填内容
身份 卡号、修订、飞行器、固件、参数摘要、螺旋桨、载荷和电池
允许动作 模式、高度、区域、姿态、速度、持续时间和重复次数
中止映射 每个触发值对应的口令、执行人、着陆区或迫降区
分段签署 C-0至C-3以及被触发的每轮C-S的开始时间、参数差异、执行状态、分段结果、异常和放行人
有效条件 场地、空域、人员、天气、时间窗和撤销条件

每一段分别记录两个维度:

  • 执行状态只允许未开始执行中中止已完成
  • 分段结果只允许未测试阻断通过不通过无效不适用;C-0至C-3正常路径不得用不适用跳过。

执行中止后,应根据证据把分段结果转换为不通过无效未测试。只有前一段结果为通过,飞行测试负责人才能口头放行下一段。

卡C-0:起飞前

目标:证明当前现场、构型和系统状态与放行单一致。

  1. 发射机先开,解锁开关关闭,油门最低;
  2. 按最终顺序给飞行器上电;
  3. 人员远离桨平面,等待传感器、日志以及当前模式必需的定位设备完成初始化;远程识别仅在法规或批准要求适用时检查;
  4. 读取电池、姿态、模式、链路和解锁检查;位置状态仅在当前模式依赖定位时列为必需;
  5. 核对航向,确认起飞、悬停和迫降区净空;
  6. 观察员报告空域清晰,记录员报告日志和时间同步正常;
  7. 驾驶员复述降落和中止动作;
  8. 飞行测试负责人发出“允许执行C-1”。

通过:所有状态满足来源判据,无未解释告警。

停止:身份不符、方向异常、必需的定位状态不稳定、链路异常、电池异常、人员进入或天气越界。标记为不适用的定位或远程识别项目必须附设计或合规依据。

卡C-1:起飞

目标:以最小批准输入离地并稳定在测试卡规定高度,不评估极限性能。

  1. 观察员再次确认隔离区和空域;
  2. 驾驶员宣布“准备解锁”,进入测试卡规定的平台首飞模式,再按正常序列解锁;
  3. 确认推进器声音、姿态和输出无异常;
  4. 平稳增加推力并连续起飞,不长时间贴地试探;
  5. 到达测试卡规定高度后停止爬升并报告操纵余量;
  6. 观察员报告机体状态,任一异常执行测试卡预先映射的立即降落、迫降或平台特定失控处置。

通过:离地、爬升和低高度稳定行为在批准包线内,没有异常振动、漂移、偏航、饱和或告警。

停止:姿态发散、非指令位移、异常声响、动力不一致、估计器告警、链路下降或人员侵入。

C-S:必要时的初始稳定化

C-1离地检查没有振荡时,不进入C-S,直接按测试卡继续。

若出现控制振荡,立即落地、上锁,把C-1执行状态记为中止、分段结果记为不通过。只有固定版本官方流程提供明确初始稳定化方法时,才可另签C-S测试卡:

  • ArduPilot Copter 4.7.1要求在STABILIZE模式短暂离地;出现振荡时,按官方Initial Tuning Flight步骤在地面共同降低滚转和俯仰的角速度P、I、D参数,再重新执行短跳。官方步骤中的50%降幅只适用于该平台流程,不是跨平台经验值;
  • PX4 v1.17要求在滤波调校前先完成Basic MC PID的保守初调,使P、D足够低而没有会被误判为噪声的控制振荡;不从示例数值反推当前机体;
  • Betaflight或INAV只有在当前固定版本官方资料给出等效流程时才能采用;否则保持阻断并进行工程评审。

C-S每轮只允许一个平台规定的保守降增益动作,修改必须在落地上锁后完成,并保存全量参数、差异、观察和回滚。C-S不允许调手感、前馈、导航或滤波,也不能代替重新执行C-0和C-1。

卡C-2:低空悬停

目标:取得未调参基线,不执行大姿态、快速机动或故障注入。

  1. 保持测试卡规定位置、高度、航向和模式;
  2. 使用最小必要输入修正位置;
  3. 记录悬停电流、电压、姿态、输出、振动和链路;
  4. 观察员持续报告漂移、振动、声音和空域;
  5. 到达批准观察时长即结束,不为补数据延长;
  6. 不切换未批准模式,不调整PID、滤波、速率或安全参数;
  7. 飞行测试负责人决定进入C-3或立即中止。

通过:规定时长内所有观测量满足来源判据,且保留足够能源完成降落和异常余量。

停止:达到任一中止值、需要持续大输入、输出接近批准限制、日志故障或环境变化。

卡C-3:降落与停止

目标:受控着陆、停止推进器并证明不会意外重新解锁。

  1. 宣布“开始降落”,观察员确认起降区净空;
  2. 使用批准模式和下降率稳定下降;
  3. 接地后保持姿态稳定并正常上锁;
  4. 确认推进器停止;防自动重新解锁只引用B2拆桨证据,不在C层制造链路波动;
  5. 将解锁开关置安全位,切断动力并等待储能释放;
  6. 安全员允许后进入并拆桨;
  7. 记录员标记落地、停止和断电时刻。

通过:下降、接地、上锁、停止和防重启行为符合批准判据。

停止:起降区被占用、下降不稳定、动力不能停止或接地后机体倾覆。

中止优先级

中止动作按当时状态和批准测试卡执行,不在飞行中临时讨论。原则顺序为:

  1. 保护人员和第三方;
  2. 避免飞出隔离区或进入受限空域;
  3. 根据当时可控状态执行预定的立即降落、迫降或平台特定失控处置;
  4. 只有不延误中止时才考虑保护飞行器和数据。

中止优先于保存飞机。禁止为避免损伤而向人员、道路、建筑或未清空区域飞行。

停止条件

以下任一项出现,终止本次飞行:

  • 场地、空域许可、人员或天气不再满足授权;
  • 无关人员、动物、车辆或其他航空器进入边界;
  • 驾驶员或观察员失去持续目视;
  • 遥控、遥测、定位或时间同步低于来源明确的中止值;
  • 电池、温度、电流、振动或输出达到中止值;
  • 姿态、航向、高度或位置出现非指令变化;
  • 异常声响、气味、烟雾、松动或结构变化;
  • 任何内建安全告警或模式变化无法立即解释;
  • 测试卡、构型或参数与授权版本不一致;
  • 需要通过继续飞行才能诊断问题。

证据记录

必须保存:

  • 授权单、合规查询、场地许可、测试卡和人员记录;
  • 场地图、隔离区、人员位置、迫降区和天气证据;
  • 飞行器身份、质量、重心、参数和固件摘要;
  • 螺旋桨检查、紧固来源和安装照片;
  • 原始飞控、遥控、遥测、视频及关键事件时间;
  • 量化判据、来源、异常、试后检查和恢复结果;
  • D层是否仍阻断的签署结论。

公开视频或剪辑不能代替原始日志。

试后检查

  1. 保持主动力断开并确认螺旋桨已拆除;
  2. 检查结构、推进器、线束、连接器和紧固件;
  3. 检查电池外观、静置电压和温度趋势;
  4. 导出日志并比较飞行后参数与批准摘要;
  5. 按C-0至C-3填写结论并关联异常证据;
  6. 判断回到A、B1、B2或重新执行C;
  7. 全部通过后签署“C首次飞行基线通过”。

恢复与D层入口

正常恢复:

  • 清除现场临时设置,恢复批准配置并执行无桨冷启动;
  • 验证日志字段,保存未调参参数和首飞日志为D层基线。

异常恢复:

  • 隔离飞行器和电池,不立即重新上电;
  • 安全员按制造商及当地要求处置受损电池;
  • 保存停止前证据,完成根因、维修和复验计划;
  • 不以补飞填补数据,从受影响的最低层级重新授权。

C-S未触发时应标记不适用并写明没有观察到初始控制振荡;C-S被触发时,每轮都必须有独立记录,最终稳定后重新执行C-0至C-3。只有C-0至C-3均通过、C-S状态已正确关闭、试后检查无异常、日志完成审查,才可申请D层。D层每次只修改一个可验证参数组,并定义回退值、包线和独立测试卡。

现场签署

项目 状态 证据编号 签署
A/B1/B2继承有效 待填 待填 待签
空域与场地合规 待填 待填 待签
人员、天气与应急 待填 待填 待签
C-0起飞前 待填 待填 待签
C-1起飞 待填 待填 待签
C-S初始稳定化 不适用/待填 未触发理由或逐轮记录 待签
C-2低空悬停 待填 待填 待签
C-3降落与停止 待填 待填 待签
试后检查和日志 待填 待填 待签
D层申请资格 阻断 待填 待签

检查理解

  1. 为什么B2通过后仍需独立首次飞行授权?
  2. 首次飞行为什么不能执行失联或动力故障注入?
  3. 天气、射频和飞行包线数值应从哪里取得?
  4. 哪些角色可以发出中止命令?
  5. C层通过后为什么还不能任意扩大调校包线?

主要参考