【航空航太】HiL模擬成功提升飛行測試的可靠度和效率

｜Hardware-in-the-Loop(HiL)模擬,實現高速里程碑

Stratolaunch 是一家致力於研發太空發射和高超音速飛行的航空公司。其開發的 Roc 空中發射平台和 Talon-A 高超音速測試載體，透過HiL 模擬(Hardware-in-the-Loop)，為高超音速技術的飛行帶來了新的可能性。

高超音速飛行是指速度超過音速五倍的飛行，其複雜的物理現象和嚴苛的環境條件，為飛行測試帶來了巨大的挑戰：

• 極端的速度和溫度： 高超音速飛行器在飛行過程中會面臨極高的速度和極端的氣動加熱，對材料、結構和系統的設計提出了嚴峻的考驗。
• 複雜的氣動效應： 高超音速飛行涉及複雜的氣動效應，例如激波、稀薄氣流和高溫氣體效應，這些效應難以準確預測和模擬。
• 高風險和高成本： 實際飛行測試的風險極高，一旦發生意外，將造成巨大的損失。同時，飛行測試的成本也非常高昂，需要大量的資源和時間投入。

在這樣的情況下，HiL 模擬技術就顯得尤為重要。HiL 模擬是一種將真實硬體組件整合到模擬迴路中的測試方法。透過 HiL 模擬，工程師可以在實驗室環境中模擬各種飛行場景，驗證軟體和硬體的協同工作，及早發現潛在的問題，降低測試風險和成本。

｜Concurrent Real-Time HiL 模擬在 Talon-A 測試中的應用

• 飛行軟體測試： 在實際飛行前，透過 Concurrent HiL 模擬，可以充分測試 Talon-A 的飛行軟體，驗證其在不同飛行條件下的正確性和穩定性。
• 控制系統測試： Concurrent HiL 模擬可以模擬 Talon-A 的控制系統，包括飛行控制電腦、感測器和執行器，驗證其在各種情況下的效能和可靠性。
• 系統整合測試：  Concurrent HiL  模擬可以將不同的硬體組件整合到模擬迴路中，驗證系統的整體效能和協同工作。
• 故障注入測試：  Concurrent HiL  模擬可以模擬各種故障情況，例如感測器故障、執行器故障等，評估系統在故障情況下的應變能力和安全性。

｜HiL 模擬帶來的效益

• 提升信心： 透過在實際硬體上進行軟體測試，Stratolaunch 大幅提升了對 Talon-A 平台性能和功能的信心，為未來的飛行測試奠定了堅實的基礎。
• 提高效率： 簡化了測試流程，自動執行各種情境和參數，大幅提高了測試效率和生產力，縮短了開發週期。
• 更高準確度： 蒙地卡羅模擬確保了在不同模型和條件下進行全面的測試，提高了測試的準確性，並能夠觀察誤差範圍，更精確地評估系統性能。
• 降低成本和風險： 透過HiL模擬進行充分的測試，大幅降低了實際飛行測試的成本和風險，避免了因軟體或硬體問題導致的損失。

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