電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試技術(shù)研究

張磊磊++查振興

摘 要：電傳操縱（Fly-by-wire）系統(tǒng)是一種先進(jìn)的飛機(jī)綜合控制系統(tǒng)，但針對(duì)此類系統(tǒng)的內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試技術(shù)尚無過多可參考的示例。本文旨在通過對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的探索與研究，制定電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試方案，希望可供實(shí)際工作參考。

關(guān)鍵詞 ：電傳操縱系統(tǒng)；內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 淺析電傳操縱系統(tǒng)

電傳操縱是一種先進(jìn)的飛機(jī)綜合控制系統(tǒng)，它能夠顯著的提高飛行性能，改善操縱穩(wěn)定品質(zhì)，減輕飛機(jī)重量、提高作戰(zhàn)效能、降低飛行成本功能。飛行器操縱系統(tǒng)從最初的機(jī)械操縱到如今的電傳操縱，主要經(jīng)歷了機(jī)械操縱系統(tǒng)、助力操縱系統(tǒng)、增穩(wěn)系統(tǒng)、控制增穩(wěn)系統(tǒng)和電傳操縱系統(tǒng)幾個(gè)階段。

若在控制增穩(wěn)系統(tǒng)中增加一個(gè)離合器，在不使用機(jī)械部分的時(shí)候自動(dòng)斷開，這就是準(zhǔn)電傳操縱系統(tǒng)。把機(jī)械部分全部去掉，把全部權(quán)限交給控制增穩(wěn)，這就是純電傳操縱系統(tǒng)。電傳操縱系統(tǒng)是一個(gè)全時(shí)間、全權(quán)限的飛行操縱系統(tǒng)，它是把駕駛員的主操縱系統(tǒng)和飛行自動(dòng)控制系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合在一起，形成一個(gè)包括駕駛員在內(nèi)的“人—機(jī)”控制系統(tǒng)。

2 電傳操縱系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)研究

2.1與傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)在測(cè)試上的區(qū)別

在測(cè)試上，電傳操縱系統(tǒng)與傳統(tǒng)系統(tǒng)主要存在如下區(qū)別：傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)的測(cè)試重點(diǎn)，主要是檢查系統(tǒng)的間歇，調(diào)整桿舵的傳動(dòng)比；對(duì)于帶自動(dòng)駕駛儀的傳統(tǒng)操縱系統(tǒng)，還要檢查重要傳感器到舵面的傳動(dòng)比；電傳操縱系統(tǒng)一般不直接檢查傳動(dòng)比，而是檢查各傳感器傳給飛控計(jì)算機(jī)的精度，以及舵機(jī)執(zhí)行飛控計(jì)算機(jī)指令的精度；電傳操縱系統(tǒng)需進(jìn)行各種故障功能的檢查與測(cè)試；電傳操縱系統(tǒng)可以通過飛行測(cè)試接口，讀取（采集）系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

2.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)基本思路

通過上述的分析，電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成試驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本思路為：試驗(yàn)應(yīng)盡量覆蓋技術(shù)規(guī)范或通電技術(shù)條件中常溫下的技術(shù)要求；對(duì)影響被試成品的壽命的測(cè)試項(xiàng)目，在生產(chǎn)試驗(yàn)階段應(yīng)略去；試驗(yàn)驗(yàn)內(nèi)容的確定，應(yīng)兼顧生產(chǎn)進(jìn)度和設(shè)備投入；配備的試驗(yàn)設(shè)備和測(cè)試系統(tǒng)的功能應(yīng)能覆蓋選定的測(cè)試科目。

2.3 電傳操縱系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試的重難點(diǎn)及主要困難

電傳操縱系統(tǒng)在內(nèi)場(chǎng)進(jìn)行集成測(cè)試時(shí)，主要有以下幾個(gè)測(cè)試重難點(diǎn)。

2.3.1 系統(tǒng)余度管理測(cè)試。在余度管理的測(cè)試方法設(shè)計(jì)上，基本分為模塊測(cè)試與程序驗(yàn)證、程序測(cè)試、系統(tǒng)確定和飛行測(cè)試四個(gè)階段。對(duì)于在總裝裝機(jī)前階段的驗(yàn)證主要是在半實(shí)物半物理模擬試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)行的系統(tǒng)確認(rèn)。在整個(gè)測(cè)試過程中，測(cè)試路徑的選擇很重要，這就需要在進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)的過程中，有目的對(duì)盡可能多的邏輯通路組合進(jìn)行檢查。

2.3.2 控制律測(cè)試。電傳操縱系統(tǒng)的控制律直接關(guān)系到飛行安全。在內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試中，可通過FTI設(shè)備控制、監(jiān)控飛控計(jì)算機(jī)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)構(gòu)型定義、程序加載、存儲(chǔ)器驗(yàn)證、宏執(zhí)行、斷點(diǎn)定義等功能，完成對(duì)飛行控制計(jì)算機(jī)控制律的測(cè)試。這種測(cè)試方式的優(yōu)點(diǎn)在于可以靈活的選擇起飛、巡航、著陸各階段各狀態(tài)點(diǎn)的控制律測(cè)試，測(cè)試點(diǎn)的選擇可根據(jù)系統(tǒng)可靠性的提高逐步減少。

2.3.3系統(tǒng)配套不全時(shí)的測(cè)試。受生產(chǎn)條件影響，飛行控制系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)配套不全的狀態(tài)，若待配套齊全后再進(jìn)行內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試，會(huì)嚴(yán)重影響飛機(jī)交付周期。針對(duì)此類實(shí)際問題，提出以下解決方案：對(duì)于系統(tǒng)內(nèi)部的主要傳感器、作動(dòng)器和控制板等部件建立仿真模型，可靈活進(jìn)行實(shí)物與仿真模型的切換，以滿足缺件情況下的測(cè)試要求。同時(shí)，多模型的構(gòu)建對(duì)于余度管理測(cè)試及故障地面復(fù)現(xiàn)提供了更便捷的試驗(yàn)條件。

2.3.4大部件成品的安裝。電傳飛控系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試環(huán)境中存在數(shù)量巨大的液壓管路和作動(dòng)器，因此在系統(tǒng)試驗(yàn)室建設(shè)時(shí)需考慮設(shè)計(jì)合理的工裝工具以提高安裝可靠性及工作效率。

3電傳飛控系統(tǒng)內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試環(huán)境的構(gòu)建

基于以上對(duì)電傳飛控系統(tǒng)的原理及測(cè)試技術(shù)的研究，若想構(gòu)建一套完備的測(cè)試平臺(tái)，應(yīng)至少包含以下幾大部分。

3.1電傳系統(tǒng)綜合試驗(yàn)器。為整個(gè)系統(tǒng)提供供電、配套的硬件平臺(tái)，提供狀態(tài)指示和告警裝置，提供人機(jī)交互接口，可完成飛行控制系統(tǒng)的開、閉環(huán)試驗(yàn)，可對(duì)輸入輸出飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的信號(hào)設(shè)置斷連點(diǎn)和檢測(cè)端；顯示飛行控制系統(tǒng)得各種工作狀態(tài)、故障狀態(tài)；飛行控制系統(tǒng)設(shè)置激勵(lì)注入和反饋采集端。

3.2綜合飛行測(cè)試系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)測(cè)試設(shè)備與電傳飛行控制計(jì)算機(jī)的通訊，獲取電傳飛行控制系統(tǒng)各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、各信號(hào)的狀態(tài)，以及系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)等，按照電傳飛行控制系統(tǒng)參數(shù)、狀態(tài)的定義，對(duì)上述狀態(tài)信息和參數(shù)進(jìn)行解析。

3.3仿真和監(jiān)控設(shè)備?？商峁└黝悅鞲衅骱蜋z測(cè)裝置仿真、航電系統(tǒng)信號(hào)仿真、非航電系統(tǒng)信號(hào)仿真等各種仿真信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與飛行控制系統(tǒng)的信號(hào)傳輸與通訊；監(jiān)控并測(cè)試飛行控制系統(tǒng)內(nèi)部及與其他分系統(tǒng)之間的各種通訊信號(hào)的正確性。

3.4飛行控制系統(tǒng)操縱裝置。飛行控制系統(tǒng)操縱裝置采用虛擬仿真或物理模擬的形式，實(shí)現(xiàn)操縱系統(tǒng)的仿真，為電傳飛行控制系統(tǒng)提供指令輸入。

3.5飛行控制系統(tǒng)測(cè)試激勵(lì)設(shè)備?？蓪?duì)飛行控制系統(tǒng)提供信號(hào)源，并為加速度計(jì)、速率陀螺等提供激勵(lì)輸入。

3.6故障注入單元?？蓪?shí)現(xiàn)飛行控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)、傳感器、作動(dòng)器等成品的故障模擬和注入，檢查飛行控制系統(tǒng)的故障報(bào)警功能。

3.7飛行仿真系統(tǒng)。在飛行仿真系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)下，可完成飛機(jī)相關(guān)狀態(tài)的仿真，形成完整的飛機(jī)閉環(huán)環(huán)境。

3.8地面電源系統(tǒng)

3.9地面液壓系統(tǒng)

結(jié)語

本文針對(duì)電傳操縱系統(tǒng)的內(nèi)場(chǎng)集成測(cè)試提出了一些思路與想法，具體實(shí)施測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)與建設(shè)時(shí)可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，如可根據(jù)實(shí)際參加集成試驗(yàn)的試驗(yàn)件種類增減仿真監(jiān)控設(shè)備的種類和數(shù)量等，希望可供實(shí)際工作參考。

參考文獻(xiàn)

[1]張德發(fā).飛行控制系統(tǒng)的地面試驗(yàn)與飛行試驗(yàn)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2003.

[2]施繼增.飛行操縱與增強(qiáng)系統(tǒng)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2002.

[3]高金源.飛機(jī)電傳操縱系統(tǒng)與主動(dòng)控制技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2005.endprint