借助按照需求设计系统最大程度地提高飞艇测试效率

飞艇的概念在18世纪开始走入人们的视野。19世纪50年代，随着动力驱动引擎问世，该行业的发展进一步加快。然而在第二次世界大战期间，该行业的发展突然中断。在这种跌宕起伏的发展历程之后，如今飞艇行业呈现出令人难以置信的复兴之势，这得益于技术的进步和对创新运输方式日益增长的需求。市场趋势表明，各行各业对飞艇的兴趣都日渐浓厚，包括货物运输、紧急救援行动、发电、人道主义援助、工业、物流、空中救护、木材和建筑材料运输、货物和超大型货物的运输和处理、高空安装作业、消防以及特殊用途的任务等。

为了保证飞艇的安全性、可靠性和高性能，必须进行严格、全面的测试。飞艇发展的这一阶段面临独特的挑战，需要部署专门的解决方案来确保完成关键功能链验证并降低相关风险。飞艇的组件和系统至关重要，因此需要采用专门的测试程序。飞艇测试存在时间限制并且飞艇系统本身也具有复杂性，因此必须准时进行严格验证，确保飞艇的安全性、可靠性和高性能。这就需要采用一种全面的测试解决方案，以整体方法来解决技术和非技术挑战，比如时间限制、变更管理和生命周期管理等。 

飞艇测试面临的挑战 

飞艇测试在技术和时间安排方面面临诸多挑战，这主要是因为在将关键功能链投入实际应用之前必须对其进行验证。此外，客户在降低风险、获得足够的测试设施、简化测试流程以及获取必要资源方面也会遇到重重障碍。

其中一项主要挑战是功能蔓延。由于规范不断变化，需求不断更新，飞艇测试环境在整个开发阶段需要进行大量更改和重新连线，这既会影响项目进度又会增加成本。而且如果测试系统不可扩展，会进一步加剧这一挑战，因此必须采用更为灵活的模块化系统。

另一项重大挑战是认证过程。虽然固定翼飞机和旋转翼飞机都有完善的认证程序，但飞艇的认证过程却尚未明确，这就需要满足欧洲航空安全局(EASA)和联邦航空管理局(FAA)等国家机构新制定的以及不断发展的指导方针的要求。

最后，飞艇行业竞争激烈，这也是客户面临的一大挑战。FLYING WHALES力求成为该行业的领跑者，而许多其他公司也在竞相开发飞艇产品，例如LTARE开发出Pathfinder，HAV开发出Airlander。这些行业领先企业都面临着许多不确定因素，比如确定确保安全性和高性能的必要测试，应对不断变化的设计要求，以及处理需要等到设计阶段完成才能开始进行测试等问题。这种竞争压力为本就严苛的飞艇开发和测试流程增加了复杂性和紧迫性。

SoD方法

按照需求设计系统(SoD)是一种敏捷系统开发流程，利用模块化和标准组件来设计、集成和交付适用于LRU硬件、嵌入式软件算法、硬件在环(HIL)、集成实验室等的验证和功能测试系统。模块化的商用现成(COTS)方法利用预配置的设计来处理大多数信号类型，这就保证可以提前对兼容性和功能性进行评估，避免定制设计的需求。从信号连接、布线到机架基础设施，每个部分都采用模块化设计，便于组装和调整。 

SoD不仅包括组装好的标准化COTS硬件，还涉及基于模型的设计流程，让我们能够从提案阶段就可以对系统进行全面建模。作为单一可信数据源(SSOT)，该模型用于生成构建和配置系统所需的所有组件，包括软件配置（驱动程序、开关、其他组件等）。利用这一功能，我们能够快速应对设计更改，而无需手动修改相关组件。

此外，SoD还提供一种灵活、自适应且模块化的解决方案，能够有效应对与飞艇测试相关的种种挑战。NI的SoD解决方案包含多个基本要素： 

• NI杜塞尔多夫体验中心，提供先进的测试设施和专业知识。 
• 模块化的COTS方法，便于快速部署定制的测试解决方案。 
• 大幅缩短的交付时间，将从下达采购订单到交货的平均时间从六个月缩短到仅十五周。
• 由应用工程师(AE)和现场应用工程师(FAE)提供的本地技术支持，在测试过程中提供全面帮助。

SoD中基于模型(MB)的方法会在提案阶段对系统进行全面建模，以此来降低项目风险，从而为客户提供详细的产品规范而不仅仅是一个概念，这与非MB环境中的常见做法不同。此外，基于模型的设计流程和高度标准化的架构可简化更改过程，大大加快变更执行速度。传统方法通常遵循瀑布开发流程，当需求发生变化时，可能会因返工而导致进度延迟和成本增加。SoD的敏捷方法支持连续集成和测试，可以降低风险并缩短交付时间。相比于其他不够灵活且不易根据变化进行调整的方法，SoD的灵活性和模块化设计使其能够更为轻松地应对快速变化的项目需求。

FLYING WHALES应用SoD的来龙去脉

FLYING WHALES是法国苏雷讷的一家具有开创性的初创公司，创立之初的主要业务是将法国的木材运输到偏远地区，但现在其业务范围已扩展到紧急救援行动和风力叶片运输等领域。该公司的愿景不仅限于开拓运输业务，还希望以航空公司的身份开展业务，注重实现低环境足迹、低成本、高灵活性和高安全性。该公司开发的飞艇LCA60T可提供点对点运输，具有悬停装卸能力，可在不影响环境的情况下装卸货物，运营成本低，并具有刚性结构和多个推进点，可以保证安全性和可控性。它还获得了EASA认证，并具备实时机队监控功能。

电子LRU控件是保证飞艇运行的关键组件，这项扩展需要对其进行全面测试。FLYING WHALES测试过程的核心是Iron Whale测试台，这是一种电子集成测试设施，其中集成了所有飞行和载荷交换嵌入式计算机、非推进电气系统(NPES)和电气布线系统(EWIS)。他们使用自己的经典仿真模型引入缺陷来进行鲁棒测试，并仔细记录仪器数据。Iron Whale测试台主要用于集成和验证飞艇的各个功能链，并在实际部署之前降低技术和调度风险。 

待集成和测试的系统包括系泊装置、非推进电气系统(NPES)、飞行控制系统(FCS)、航空电子设备、所有远程数据集中器(RDC)、导航传感器、视频监控系统(VSS)、有效载荷系统、压载系统和提升系统。

FLYING WHALES与NI合作，利用SoD测试和集成他们采用刚性结构的60吨飞艇，这款飞艇具有低成本、灵活、安全、环保以及减少碳足迹等特性。NI与FLYING WHALES的合作项目于2023年10月启动，随后取得了显著进展，在不到两个季度的时间内就完成了Iron Whale测试台的开发和交付。这次合作对于确保所有系统正常运行发挥了重要作用。Iron Whale测试台是在NI杜塞尔多夫中心研发的，项目的迅速完成离不开其先进的设施和专业知识。

NI可提供多项关键优势。由于可在开发早期集成，客户可以更快地进行测试。SoD的模块化测试架构支持使用相同的脚本向现有系统添加测试功能。NI杜塞尔多夫体验中心可直接将测试方法应用于待测设备(UUT)，帮助客户在购买前充分降低风险。 

不同于其他提供封闭测试系统的供应商，NI提供的是可定制、通过软件定义的COTS方法，便于客户定制专属测试系统。这种开放系统可以为客户提供有关测试系统设计和构建的详细信息，确保了系统的透明度和灵活性。

此次合作加快了功能链的验证速度，降低了技术和调度风险，并确保了测试资源的可用性。FLYING WHALES利用NI的专业知识和资源加快了研发进程，缩短了产品上市时间。这一战略方法带来了大量采购订单，标志着他们在航空运输革新过程中取得了一个重要的里程碑。利用SoD的模块化架构，FLYING WHALES能够在整个测试阶段根据不断变化的产品规范和要求进行调整。SoD的适应性体现在它能够在现有测试架构中无缝集成新的信号类型和变更，确保测试流程高效且有效。

关键要点 

NI与FLYING WHALES的合作证明了SoD对于彻底改变飞艇测试所发挥的作用。SoD可以加快开发进度、降低风险并帮助制造商克服各种挑战。SoD的适用范围不仅限于飞艇测试，还包括系统集成、验证和验证测试以及认证测试。模块化和快速适应的特点可加快其他技术的开发进程、降低成本并缩短上市时间。 

航空航天行业可以利用SoD处理复杂的集成任务和验证流程，从而打造更稳健可靠的系统。这一客户成功案例展示了SoD在航空航天行业的广泛应用，标志着测试方法的范式转变，并推动了飞艇技术的发展和应用。除了飞艇测试之外，SoD的广泛影响还意味着其在更广泛的航空器应用中具有巨大的创新和效率提升潜力。