根据测试目标，这些测试中的每一个都可以大致分为三类，即:现象学测试:这些初步测试旨在提高对潜在现象的基本理解，或评估新技术和创新对原型行为的影响。这种测试是基础研究的一部分，通常不用于评估特定的原型设计。
演示测试:提供新设计和新技术的概念验证，并表明模型的不同方面可以在飞行中集成在一起。这些测试旨在增强投资者、航空公司和公众等各种利益相关者的信心。
模拟测试:模拟全尺寸飞行行为，并得出与原型飞行行为的相关关系。这些试验旨在评估特定车辆设计的性能。这种试验分类映射到飞机开发的关键步骤。
基础研究、创新思想和技术进步(在航空航天工业和相关领域)引发了结合这些进步的新飞机的发展。
通常，这样的突破是现象学测试的结果。进行这些测试是为了对物理学有一个初步的了解，并估计结合这些发展的潜在收益。例如，分布式电推进显示了改善飞机性能的前景。
然而，机翼和螺旋桨之间的气动干扰还没有被很好地理解。为了提高他们的理解，工程师们用一个(简单的)机翼和一个螺旋桨进行了初步测试。
用于此类测试的模型不是基于特定车辆设计的，而是研究特定行为的最低可行产品。
地面试验是现象学试验中最常用的方法。虽然计算模拟用于现象学试验，但它们通常伴有地面验证试验，以量化计算模拟中潜在假设和近似的影响。直到最近十年，自由飞行试验才被用于现象学试验，因为这种方法被认为对于初步研究来说过于昂贵，而且这种试验的测量精度不足以得出相关的结论。这种情况在最近几年有所改变，工程师们在现象学测试中更频繁地使用这种方法。
由于现象学测试是基于单一学科的分析，并且在这种测试中使用的模型是最小可行的产品，工程师面临两个主要问题:这些测试的结果是否足以唤起航空公司、投资者和公众等利益相关者的信心？当所有的子系统都集成在一架多学科效应都在起作用的飞机上时，这些(单一学科的)好处实际上转化成有意义的收益了吗？
在传统飞机的设计中，这些问题可以由有经验的飞机制造商来回答，因为他们能够根据遗留信息来估计现象效益(使用地面试验和计算模拟确定)对飞机整体性能和行为的影响。此外，利益相关者对这种改进并不怀疑，因为飞机的拓扑结构没有显著变化。
然而，在非常规设计的情况下，当遗留信息缺失时，工程师会使用验证测试通过展示建议的改进对相关学科的影响，增强利益相关者的信心。
这种类型的试验可以在自由飞行中使用缩尺模型进行，因为它们提供了一个自然环境来进行多学科分析。
在过去的十年里，计算方法已经被用来验证多学科飞机系统综合并且通常被称为数字系统模型或数字双胞胎。
而且，据作者所知，地面试验方法还没有用于验证试验。
一旦工程师对现象学和验证试验的结果感到满意，他们就正式确定飞机设计所依据的一系列要求。
大量的设计，结合了设计要求和采用现象学试验研究过的新技术，都是在设计之初提出的。
然而，并不是所有的设计都能投入生产。
因此，进行了多轮权衡研究，其中每轮都减少了竞争设计，直到剩下少数设计，这些设计被进化、成熟和优化，直到一个设计出来。
这些权衡研究基于模拟测试。
过去，地面试验、计算机模拟和亚尺寸飞行试验已被用于模拟试验，它们的具体应用已在中列出。
最初的权衡回合通常基于低阶计算机模拟。
然而，随着设计池变小，采用了更高阶的计算方法、地面试验和sft。
这里，地面试验通常用于进行单学科分析，计算机模拟和SFT用于多学科分析。
这些高阶分析可以揭示设计早期阶段未发现的设计缺陷，并防止昂贵的最后一分钟返工。
根据本节的讨论，每个测试目标的不同测试方法的适用性总结如下。
值得注意的是，亚尺寸飞行试验是所有三种类型试验采用的唯一试验方法。
地面试验不用于验证试验，如果没有使用缩尺模型试验的验证，计算机模拟通常不可信。
在飞机研制的不同阶段使用SFT的可能性使它成为飞机设计过程中一个有用的工具。
然而，由于第节所述的原因，SFT的广泛使用还不可能。
在下一节中，我们总结了SFT的利弊，在此基础上，将对SFT的事态发展进行详细审查，并对SFT今后的进展提出建议。
根据目前所讨论的内容，与其他测试方法相比，SFT的优点可以总结如下:
SFT提高了动态试验环境(气动弹性和飞行动力学)对更大的工程界的可及性，因为它不需要投资昂贵的基础设施，如风洞。
SFT展示了提高动态测试质量的潜力，因为在SFT不需要支撑(和扰动)装置，如管柱和细绳来约束模型。
SFT为模拟受多学科影响的飞机行为提供了一个自然的环境。
SFT是一种可用于现象学测试、演示测试和模拟测试的方法。
它在飞机研制的所有阶段都是有用的，这是其他测试方法不一定能做到的。
为了利用这些好处，挑战必须克服SFT带来的问题。
SFT面临的主要挑战可以总结如下:
SFT易受尺度效应的影响，在设计缩尺模型时必须考虑到这一点。
与其他测试方法相比，SFT在设计阶段提出了额外的限制，因为工程师必须确保模型能够安全地完成所需的任务，因为模型在整个测试期间都没有得到支持。
如果地方当局对SFT的规模和测试条件有任何限制，则必须在设计阶段加以考虑。
尽管COTS组件和电子设备小型化，但在考虑质量和惯性的同时，将它们安装在SFT模型的有限空间内(将在第节中进一步讨论4)对设计者来说是一项艰巨的任务。
SFT模型的操作范围主要限于亚音速条件。
SFT是在开放的大气中进行的，由于阵风、不均匀湍流等原因，这会在测量中引入误差和不确定性。
这些挑战可以大致分为三类，即影响子尺度模型(1-5)多学科设计的挑战；现有技术或设备的局限性带来的挑战(5)；以及测试方法固有的那些(6)。
虽然在文献中大量讨论了进行SFT的实际挑战以及SFT所用设备和电子设备的限制，但与缩尺模型设计相关的发展和挑战却没有。
因此，在本文的剩余部分，我们主要讨论与子比例模型的多学科设计相关的挑战，并在必要时参考其他实际挑战。
这一原创性贡献是本文的主要目标之一。
在下面的章节中，我们将讨论SFT过去的应用，那些测试中使用的设计策略，当今可用的艺术设计方法的状态，以及如何利用它们来提高SFT的适用性和价值。
前面几节概述了概念设计周期和SFT的作用。
在本节中，我们将关注SFT领域的重要里程碑并查看已生产和测试的SFT模型的现有文献(英文)。
在这一过程中，我们还关注了帮助SFT发展的相关领域的发展。
SFT历史上的重要里程碑见。
虽然业余爱好者制造和飞行了许多模型，增加了飞机的数量设计知识库并加深了对飞机性能的理解，但大部分工作都没有记录在文献中。
文献中第一次提到在飞机设计过程中使用SFT来模拟全尺寸性能是在1979年，作为NASA HiMAT(高机动性飞机技术)计划的一部分。
这种飞机不同于小的轻木模型，其中44%比例的重450公斤的战斗机复合模型用于测试飞机的性能。
HiMAT模型旨在再现高载荷条件下的机动和拉起行为(亚音速时为12 g，超音速时为10 g)。
这种(大型)SFT模型建于2005年之前，受到制造时间长和成本高的影响。
20世纪90年代，被称为快速原型制造的工业技术被开发出来，以低成本快速制造模型。
20世纪90年代快速原型制造中使用的材料通常是塑料。
因此，属性和结构行为缩尺模型的变形与原型的明显不同。
是最早开发相似性规则的公司之一在制造业。
这些技术很快被用于建造风洞模型。
比较风洞模型设计中使用的不同制造技术。
然而，使用这些方法开发的模型仅限于在低负荷下进行测试，因为快速成型中使用的材料是低强度塑料。
深入了解用于构建模型的快速原型技术。
在过去十年中，复合材料铺层和3D打印金属的已经在模型构造中变得流行，这允许在测试期间模型上有高负载。
就SFT而言，自2005年以来，复合材料铺层和金属3D打印一直被广泛使用。
下一个突破是以微型模型的形式出现的，即小于原型尺寸30%的模型，这是由于机载设备的小型化而成为可能。
这些包括微型涡轮喷气发动机，起落架，惯性度量单位, 气动系统, 伺服电动机等。
在2000年之前，这些组件必须专门为SFT制造，这增加了测试的成本和等待时间。
今天，市场上有很多现成的这种设备。
由于这些部件是批量生产的，它们的成本已经大大降低了。
此外，设计师有大量的产品目录可供选择，以便为手头的测试选择合适的设备。
最后，在优化此类设备的形状、尺寸和重量方面也付出了大量努力。
这提高了设备的性能，因此能够在更宽范围的飞行条件下进行测试，例如速度、高度，攻角等等。
这些组件的核心是一组集成电路(IC ),这些电路对于实现飞行中飞行员和模型之间的通信、为测量各种飞行参数所需的传感器供电以及存储测量数据以供进一步分析至关重要。
这些集成电路的尺寸和质量极大地影响了SFT模型的设计。
概括地说，IC的尺寸由两个因素决定，即IC中可以容纳的最大晶体管数量和每个晶体管的尺寸(称为最小特征尺寸)。
审查人显示有一个指数下降在集成电路的尺寸和成本以及集成电路的存储能力方面已经呈指数增长
所有这些发展都转化为SFT使用的电子产品的改进。
例如，2005年推出的微型安全数字存储卡(SD卡)的存储容量高达125兆字节(mb)。
这种低存储容量是使用SFT的瓶颈之一。
参考文献
《亚尺寸飞行试验模型设计》
