飞机安全性能试验及安检自动化系统

三、飞机安全性能试验及安检自动化系统

“9·11”事件以及近年来世界各地发生的多起空难事故，使人们非常期待科学家和工程技术人员能设计出科学的可靠的安全检查设备，以防范空难和恐怖劫机事件的发生，并在遭到不测时使乘客生命受到保护。

要确保飞行安全，首先要提高飞机的安全性能。这就要求研制新型飞机时要有安全度、可靠性方面的设计以及判断飞机安全性能的检测设备。其次要在机场设置“安检设备”，防止易爆易燃物或武器非法上机。再次，如遇不测飞机能自动保护乘客生命安全。以下是近几年我国科学技术在这三方面的新进展。

随着航空事业的飞速发展，飞机技术性能越来越高，功能越来越多，设计难度亦越来越大。无论是新型飞机设计研制，或现役飞机的定寿命、延寿命以及评定飞机飞行的安全度、可靠性等关键参数，必须有科学依据，必须通过飞机结构强度试验来确定。飞机本身是个庞然大物，加之机种不同（如客机、运输机、战斗机、侦察机等等），各自具有不同的速度、不同飞行姿态（如起飞、降落、翻滚、俯冲、射击、转弯等等），全机及各部位受力状况极其复杂，需要通过“飞机强度及疲劳寿命试验”来判断飞机的设计安全性能，决定其飞行寿命。强度及疲劳寿命试验是一个以设计要求和实际飞行任务为过程目标的地面真实再现，具有复杂模型的大系统的测量与控制问题，要求准确可靠的试验设备、高技术指标、高技术难度的工程任务。它面向的系统是极其复杂、价格极其昂贵的自动测试控制系统。当今世界上只有美、英、法、俄和中国等几个先进工业国家才能进行全机静强度与全机疲劳试验，能够设计制造这类大型飞机试验系统的国家则更少。

智能测控系统对安全性能即可靠性测试有很大贡献，可以应用于三方面：一是对新型飞机的部件及全机进行静强度试验，以鉴定新飞机强度是否达到要求；二是对新机及现役飞机进行部件及全机疲劳强度试验，从而确定新型飞机的定寿命及作为现役机的延寿参数；三是直接应用于其他行业结构件的强度试验。以上应用是综合利用现代控制理论和计算理论的结果。鉴于飞机强度试验在新型飞机设计、定寿命、制造与使用时的重要性，以及飞机试验系统本身是多种高新技术综合应用的成果，几个先进工业国对外绝对封锁保密这种技术，硬件、软件也不例外。

我国就算可以引进硬件，但由于软件保密也难于根据本国国情继续开发，并且硬件本身的维护修理、配件备件的购买都不容易。为了加强国防建设，特别是空军的现代化，必须自力更生研制这种智能测控系统。目前我国在飞机试验技术上已接近国际先进水平，大型试验测控系统的研制和生产水平还有一定差距。

网络通信技术等高科技可以用来解决试验对象庞大多变、试验任务复杂的问题。例如多姿态、多谱型、多点协调加载和悬空姿态等问题可以采用网络通信技术中的分布式、开放式互联硬件技术、误差自动补偿技术、计算机监督管理两级数模混合控制技术及先进的飞-续-飞谱软件生成技术等合理设计，精心研制。

智能测控系统的主要控制系统和采集系统均为分布式结构，主机通过多种通信方式进行联络与控制；加载的通道可通过总线连接扩展；采集点还可扩展任意多个采集点，高位数分辨率A/D可达到更高的精度；通过授权认定实现远距离多方位实时监视、控制、采集与处理、打印报表、报警和紧急处理等各种管理功能。精心研制的该系统能够完成多种飞机的多个试验任务，保证新型飞机的设计、试飞与定型，确保各新型飞机研制工作得以顺利进行，同时为现役飞机定寿、延寿提供了确切参数，大大发挥现役机种的飞行安全潜力。

这一高科技测试系统同样可以用于汽车制造（如道路模拟试验）、火车机车安全检查、桥梁检测以及其他工程构件的强度试验，并且随着系统不断改进提高，我们已具备参与国际竞争的条件。这种安全性能检查系统的成功研制，保证了新飞机的安全设计与定型投产，增强了我国空军的战斗力，延长了现役飞机的寿命，发挥了飞机的飞行潜力，为增强国防力量做出重大贡献的同时保证了民航飞行的安全可靠。它的多方面应用使我国高科技产品出口额不断上升，为国家大量创汇。它的设计成功同时节约了大量购机费用，为新型飞机的设计和改型提供了大量可靠的科学依据，加速了我国航空工业的发展，提高了国产飞机的质量指标，促进了飞机的外销，大大加强了我国国产飞机的安全性能（民航机和军用战斗机），巩固和提高了我国的军事实力和在国际政治舞台上的地位。

仅有高科技的飞机设计、安全生产测试系统是不够的，为确保飞机的飞行安全还必须不断完善机场的安检设施。

众所周知，机场安检设备是空港的守护神，“9·11”事件后世界各地的空防形势严峻，但由于恐怖活动的手段也在提高，要做到“一个都不放过”，必须科学严密、细致快速地进行安检。只要乘客通过安检门时引发报警器鸣叫，安检人员就会请该乘客将手机、钥匙、相机等物品拿出来经工作人员手检，再用探测器在身前身后甚至鞋子内“扫描”检查。如果发现有不明物体还要放入筐内再由X机扫描一遍。以色列最新开发的安检扫描仪像笔记本电脑一样大，不仅可以提高安检效率，与标准机场用的X光检测门一起使用效果更佳，而且可以避免脱鞋检查的尴尬。在美国新泽西州的一个机场，一位穿着体面的美国妇女走到一台X光机试验仪器前，这时一旁的显示器上，妇女身上的黑色衬衫和外套神奇地消失了，黑白图像上清晰可见她略显肥胖的身躯甚至是敏感部位，当然更为显眼的是她暗藏在腰间的手枪及炸弹。这种试验仪器就是美国当局考虑用于机场安检的人体X光透视仪。但由于这种安检设备有变相“一丝不挂”裸检之嫌，引发了人们对隐私权的争议。那位勇敢“献身”的妇女正是美国运输安全局安全产品试验室的主管哈洛韦尔女士，显然她对这种仪器的效果很满意。这种X光机对高密度物质，如金属或塑胶等物品具有很强的显示效果，如果用于机场安检，将使携带塑胶武器和炸弹的恐怖分子无处遁形。但同时它也能透过衣物呈现出清晰的人体黑白图像，避免不了让旅客近乎“一丝不挂”的尴尬（如图3-10）。

图3-10　暗藏腰间的手枪难以通过安检关

这些安检设备保证了航空的安全，但人们担心它们是否会对人身及电子产品（“电脑”、“电子心脏起搏器”、“银行卡”）产生伤害。答案是肯定不会造成伤害：“检查人身用的安全门和手持探测器及行李安全检查设备均为低剂量X射线检查仪，结果用电子及图像信息技术加工处理后在显示器上‘显示’，因此不会对人身及电脑、手机、信用卡、摄像机、照相机等造成任何损伤和破坏，更不会将信用卡消磁。”懂得了科学道理我们就不必担心乘飞机不安全了。

在此基础上科学家们能不能设计出一种更加安全的客机呢？加拿大政府最近核准一架新奇的未来喷气式客机的设计专利权的申请，该专利所有者所设计的机身在紧急状态时会断离，断离部分又借助降落伞安全落地，使乘客受到保护；飞机的各部分分别制造，部分焊接，当发生部件故障或遇到导弹攻击等紧急事件时，机长只要按一下“急救”开关，就可以以控爆或以激光切割方式将飞机部分分开，因每一区块都配备有降落伞、避震器、充气阀与导引降落地面的喷气式推进器，各个部分缓缓地落向地面，可最大限度地减少损失。