試飛專用測試設(shè)備校準(zhǔn)及其質(zhì)量管理的思考

張偉

(中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089)

?

試飛專用測試設(shè)備校準(zhǔn)及其質(zhì)量管理的思考

張偉

(中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089)

摘要：介紹了試飛專用測試設(shè)備的特點、校準(zhǔn)實踐，闡明了專用測試設(shè)備可校準(zhǔn)性設(shè)計從設(shè)備研制源頭介入的重要性以及對試飛專用測試設(shè)備質(zhì)量管理的思考。

關(guān)鍵詞：專用測試設(shè)備；校準(zhǔn)；質(zhì)量管理

0引言

《國防專測設(shè)備計量管理辦法》中給出了專用測試設(shè)備的定義：專用測試設(shè)備是為保證國防科技工業(yè)產(chǎn)品符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求，在科研、生產(chǎn)、服務(wù)過程中，用于質(zhì)量控制、性能評定、產(chǎn)品驗證而專門研制或購置的非通用測試設(shè)備，也就是說專用測試設(shè)備是針對特定對象、功能特殊的測試設(shè)備。GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求檢測和校準(zhǔn)》對專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)和測量溯源性提出了明確要求，標(biāo)準(zhǔn)中指出：“凡影響設(shè)備功能性能參數(shù)都應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，凡有量值要求的應(yīng)符合測量溯源性要求”。現(xiàn)今，隨著型號試飛任務(wù)的推進(jìn)和現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)平臺系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的提高，計算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)及總線技術(shù)的應(yīng)用，專用測試設(shè)備的技術(shù)性能也越來越高，其量值的準(zhǔn)確可靠和是否滿足預(yù)期使用要求，直接影響著測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，凸顯出加強(qiáng)專用測試設(shè)備校準(zhǔn)的重要性以及對型號定型(鑒定)試飛質(zhì)量進(jìn)行管理控制的重要意義。本文將結(jié)合近幾年試飛專用測試設(shè)備校準(zhǔn)工作開展情況，重點闡述試飛專用測試設(shè)備發(fā)展趨勢、校準(zhǔn)實踐以及加強(qiáng)質(zhì)量管理的思考。

1試飛專用測試設(shè)備的特點

試飛專用測試設(shè)備主要應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動機(jī)、航電系統(tǒng)、機(jī)載地面測試、機(jī)務(wù)場務(wù)保障、機(jī)載設(shè)備校驗維修等專業(yè)領(lǐng)域，小到手持式的信標(biāo)模擬儀、救生電臺，大到有多種測量參數(shù)組成的綜合測試系統(tǒng)、試驗器，其歸納起來呈現(xiàn)如下特點：

1)越來越多的大型專用測試系統(tǒng)趨于采用模塊化設(shè)計，基于PXI總線平臺，配套專用測試軟件，實現(xiàn)模擬量、離散量以及多種總線信號的模擬和仿真，對現(xiàn)場校準(zhǔn)方法研究和質(zhì)量控制模式提出新的考驗。

2)試飛專用測試設(shè)備由于應(yīng)用領(lǐng)域廣，設(shè)備呈現(xiàn)出種類多、測試參數(shù)綜合性強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)等特點，門類繁多，有的用常規(guī)的計量手段實現(xiàn)量值溯源難度較大。

3)大多數(shù)地面保障設(shè)備不易拆卸移動，現(xiàn)場原位校準(zhǔn)需求居多，對校準(zhǔn)現(xiàn)場的安全性提出更高要求，如某型液壓舵機(jī)試驗器的測量參數(shù)有流量、壓力、溫度、力值、速度、位移、電壓信號等多種綜合參數(shù)，需要現(xiàn)場提供特殊的測量功能和激勵能力。

4)研制設(shè)備居多，多數(shù)是由院校或軍工生產(chǎn)廠家根據(jù)試飛測試要求而專門研制，測量功能性能針對性強(qiáng)，相互無法替代。

基于以上特點，開展試飛專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)工作有一定的難度和復(fù)雜性，下面具體介紹校準(zhǔn)實踐活動開展遇到的問題、采取的措施和取得的效果。

2試飛專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)實踐

在專用測試設(shè)備校準(zhǔn)實踐中，遇到最多的問題：一是沒有配套專用的檢測設(shè)備，二是沒有預(yù)留校準(zhǔn)接口或預(yù)留的接口不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，三是沒有提供校準(zhǔn)方法。這三個困擾專用測試設(shè)備校準(zhǔn)的難題，需要技術(shù)人員在設(shè)備設(shè)計、研制、使用的不同階段開展校準(zhǔn)方法研究，利用現(xiàn)有資源優(yōu)化校準(zhǔn)方案來解決。

2.1　在設(shè)計階段同步進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計

在專用測試設(shè)備設(shè)計研制階段同步考慮其可校準(zhǔn)性，是實現(xiàn)其量值準(zhǔn)確溯源的關(guān)鍵一環(huán)。在進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計時，首先由計量人員分析校準(zhǔn)需求和現(xiàn)有校準(zhǔn)能力，制定出切實可行的校準(zhǔn)方案，提出校準(zhǔn)保證條件；其次研制人員根據(jù)要求預(yù)留校準(zhǔn)接口，編制專用校準(zhǔn)軟件，搭建信號輸入輸出平臺；最后校準(zhǔn)人員完成對校準(zhǔn)方法的驗證、數(shù)據(jù)處理、誤差分析和不確定度評定，完成校準(zhǔn)方法的編寫，作為以后該系統(tǒng)校準(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)。下面以機(jī)載數(shù)據(jù)采集器專用測試系統(tǒng)現(xiàn)場校準(zhǔn)為例，說明在設(shè)備設(shè)計階段同步進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計的重要性。

機(jī)載數(shù)據(jù)采集器專用測試系統(tǒng)是為某型號試飛專門研制的測試系統(tǒng)，主要用于機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化測試與調(diào)試。對該系統(tǒng)校準(zhǔn)面臨的問題和難點在于：①系統(tǒng)中用于信號模擬的信號仿真板卡不可拆卸，校準(zhǔn)參數(shù)多，需現(xiàn)場原位校準(zhǔn)，對校準(zhǔn)現(xiàn)場的安全性要求高；②接口特殊，需解決信號的不失真提取，保證與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可靠連接；③需編制專用較準(zhǔn)軟件自動進(jìn)行各模塊功能和參數(shù)控制和設(shè)置；④實施校準(zhǔn)目前沒有可參照的校準(zhǔn)規(guī)范。對此，計量人員在測試系統(tǒng)設(shè)計階段介入，分析其計量特性并制定切實可行的校準(zhǔn)方案，設(shè)計多通道信號轉(zhuǎn)換/接口控制板、專用校準(zhǔn)軟件、專用校準(zhǔn)電纜等校準(zhǔn)保證條件，形成如圖1所示的系統(tǒng)現(xiàn)場校準(zhǔn)原理圖。從而解決了該系統(tǒng)信號仿真板卡現(xiàn)場校準(zhǔn)難題，實現(xiàn)了多種模擬量電壓、離散量電壓、應(yīng)變量、Pt100溫度、熱電偶溫度、可編程電位計及多種總線信號等校準(zhǔn)，使其量值得到準(zhǔn)確溯源。

圖1　系統(tǒng)現(xiàn)場校準(zhǔn)原理圖

2.2　設(shè)備交付使用后不可校準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成可校準(zhǔn)的幾種手段

在專用測試設(shè)備校準(zhǔn)過程中，遇到更多的是設(shè)備已交付投入使用，但校準(zhǔn)保證條件不足的狀況，對此采取了如圖2所示的幾種方法。通過聯(lián)系廠家配備專用檢測儀，實現(xiàn)被測物理量與電量轉(zhuǎn)換，解決了大氣機(jī)綜合測試平臺、調(diào)壓調(diào)頻綜合試驗臺等綜合測試系統(tǒng)的現(xiàn)場校準(zhǔn)問題；通過自行設(shè)計、加工校準(zhǔn)連接夾具、制作校準(zhǔn)用接口板、專用通信測試線纜等手段，確保被校設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的可靠連接、被校信號安全不失真地提取和引入，解決了某型仿真視景系統(tǒng)、雙頻率救生電臺、電動機(jī)構(gòu)綜合試驗臺等校準(zhǔn)問題；通過對設(shè)備內(nèi)部線路分析抽引被校信號，使設(shè)備測量參數(shù)具備可測性和可校性，解決了燃油耗量表試驗器、防滑檢測儀等校準(zhǔn)問題。采取以上方法，實現(xiàn)了部分試飛專用測試設(shè)備“不可校準(zhǔn)”向“可校準(zhǔn)”的轉(zhuǎn)化。

圖2　不可校準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成可校準(zhǔn)的幾種手段

盡管通過校準(zhǔn)方法研究，解決了部分專用測試設(shè)備的校準(zhǔn)問題，但這些后續(xù)補(bǔ)救措施花費了大量的人力和物力。同時仍有一些大型試驗器，因沒有校準(zhǔn)接口或沒有配備專用的檢測設(shè)備而無法校準(zhǔn)；仍有一些參數(shù)相互獨立、各測量模塊相互獨立的綜合測試系統(tǒng)，系統(tǒng)校準(zhǔn)難度大，只能采取拆卸監(jiān)視儀表、傳感器等

進(jìn)行單部件、分參數(shù)校準(zhǔn)。這種方法雖化繁為簡，但導(dǎo)致儀表和傳感器因反復(fù)拆卸安裝而出現(xiàn)連接不可靠、性能降低或甚至損壞，如流量傳感器、壓力傳感器的氣密性變差等，有時也會出現(xiàn)單個儀表檢定合格，但安裝到整機(jī)系統(tǒng)后工作狀態(tài)不正常而引起質(zhì)疑。這些問題都反映出試飛專用測試設(shè)備在研制前期計量保證工作沒有得到足夠的重視，型號試飛計量保障沒有落到實處，質(zhì)量管理模式期待改進(jìn)和創(chuàng)新。

3強(qiáng)化試飛專用測試設(shè)備質(zhì)量管理

質(zhì)量是科研生產(chǎn)永恒的主題，在目前大質(zhì)量保科研的背景下，面對型號試飛計量保障需求的日益增加，強(qiáng)化試飛專用測試設(shè)備的質(zhì)量管理刻不容緩，對此提出以下設(shè)想：

3.1　完善試飛質(zhì)量管理體系，細(xì)化專用測試設(shè)備管理制度

一般來說，由于工作特點和性質(zhì)的差異，企業(yè)或組織對于通用計量設(shè)備管理相對規(guī)范嚴(yán)格，而對于專用測試設(shè)備的控制相對薄弱。根據(jù)型號科研試飛的特點，專用測試設(shè)備種類多、應(yīng)用廣泛，因此在管理上應(yīng)加強(qiáng)對此方面的質(zhì)量控制。特別是針對隨機(jī)和新研的大型專用測試系統(tǒng)、地面保障檢測設(shè)備，細(xì)化管理內(nèi)容和要求，明晰職責(zé)，理順管理工作流程，重點抓好專用測試設(shè)備的購置、驗收計量審查關(guān)，確保校準(zhǔn)保證條件得到及時落實。從而使試飛專用測試設(shè)備管理從時序上向前推進(jìn)一步，從質(zhì)量控制上延伸一步，逐步改變型號計量保障工作被動滯后的工作模式，從制度上為專用測試設(shè)備量值溯源的準(zhǔn)確可靠和有效受控提供保證。

3.2　提高專用測試設(shè)備校準(zhǔn)需求分析從源頭開始重要性的認(rèn)識

專用測試設(shè)備的可校準(zhǔn)性是保證測量溯源性的基本條件。因此，解決專用測試設(shè)備校準(zhǔn)問題的最重要一環(huán)是校準(zhǔn)需求分析從源頭開始，將計量保障和設(shè)備設(shè)計研制并行考慮，著重抓好專用測試設(shè)備的立項論證—設(shè)計研制—使用管理三個環(huán)節(jié)。即在設(shè)備的立項論證環(huán)節(jié)考慮其校準(zhǔn)需求，落實校準(zhǔn)需求經(jīng)費；設(shè)計研制環(huán)節(jié)考慮對需要校準(zhǔn)的項目或參數(shù)設(shè)置校準(zhǔn)接口，滿足可校準(zhǔn)性要求，明確校準(zhǔn)方法，配備專用檢測設(shè)備；使用管理環(huán)節(jié)考慮定期校準(zhǔn)和周期管理有效受控。通過這些環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，建立起研制、使用、計量等部門的溝通協(xié)調(diào)渠道，使計量人員有機(jī)會了解試飛測試需求，使用人員有機(jī)會了解校準(zhǔn)需求，共同做好專測設(shè)備的計量保障工作。

3.3　按型號建立試飛專用測試設(shè)備計量保障體系

將GJB 5109-2004《裝備計量保障通用要求檢測和校準(zhǔn)》的要求，貫徹落實到專用測試設(shè)備購置、研制中，按型號建立計量保障技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫，將需研制或購置的專測設(shè)備項目或參數(shù)列出清單，分析其校準(zhǔn)需求并編制需求表，把直接影響飛行試驗數(shù)據(jù)結(jié)論的專測設(shè)備的項目或參數(shù)列入強(qiáng)制檢定目錄，加以重點管理和保障。同時計量中心按照清單實施計量保障，編制專用測試設(shè)備溯源鏈，建立起從校準(zhǔn)參數(shù)—測試參數(shù)—飛行試驗參數(shù)的測量溯源鏈，為飛行試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠提供有力的技術(shù)保證。

4結(jié)束語

通過幾年的校準(zhǔn)實踐以及從事試飛專用測試設(shè)備質(zhì)量管理活動，深刻認(rèn)識到：其一，專用測試設(shè)備管理規(guī)章制度的建立完善和嚴(yán)格執(zhí)行，是有效質(zhì)量控制的基礎(chǔ)；其二，可校準(zhǔn)性作為專用測試設(shè)備量值溯源性的基本保證條件，在設(shè)備設(shè)計研制階段并行考慮尤為重要；其三，校準(zhǔn)需求分析從源頭開始，計量人員切入點越早，校準(zhǔn)方案的優(yōu)化和校準(zhǔn)條件的保證就會做得越完善，測試需求和校準(zhǔn)需求融合得就越好，從而逐步改善計量工作與型號任務(wù)脫節(jié)的現(xiàn)狀，促進(jìn)試飛專用測試設(shè)備計量保障工作和質(zhì)量管理工作取得實效。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國人民解放軍總裝備部.GJB 5109-2004裝備計量保障通用要求檢測和校準(zhǔn)[S] .北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2004.

[2] 中國人民解放軍總裝備部.GJB 9001B-2009質(zhì)量管理體系要求[S] .北京：總裝備部軍標(biāo)出版發(fā)行部，2009.

[3] 陳光裕.現(xiàn)代電子測試技術(shù)[M] .北京：國防工業(yè)出版社，2000.

訂閱本刊可通過郵局或直接與編輯部聯(lián)系。郵發(fā)代號：80-441。全年定價60元。

本刊優(yōu)先刊登受各類基金資助產(chǎn)出的論文，歡迎賜稿！

歡迎發(fā)布技術(shù)和產(chǎn)品信息！

Special Test Equipment Calibration and Quality Management for Flight Test

ZHANG Wei

(China Research Institute of Flight Test，Xi’an 710089，China)

Abstract：The characteristics and the calibration practices of special test equipment for flight test are introduced in the paper.Elaboration is given on the importance of starting the special test equipment calibration design from the source of the equipment R&D，as well as the thinking of quality management on the special test equipment for flight test.

Key words：special test equipment；calibration；quality management

作者簡介：張偉(1967-)，男，高級工程師，從事質(zhì)量管理工作。

收稿日期：2015-08-11；修回日期：2015-08-28

中圖分類號：TB9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C

文章編號：1674-5795(2015)05-0064-03

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.05.15