飛行器駕駛桿線束綜合試驗器的研制

■ 劉建波 劉闊 劉長萍 李新霞 郭巧云/石家莊海山實業發展總公司

0 引言

某飛行器有單座和雙座兩種型號，其駕駛桿線束定檢維修時需進行更換，目前，該類飛行器駕駛桿線束在故檢或換裝后沒有專用的檢測設備，僅靠人工對線路的狀態進行導通檢查。由于線束更換時需重新與駕駛桿上的九個操控開關進行交聯，交聯后邏輯控制關系復雜，人工導通需兩個人相互配合才能實施，操作人員在導通過程中易產生視覺疲勞，經常發生錯漏情況，為此，設計制作駕駛桿線束綜合試驗設備成為必要的選擇。

1 設計與實施

1.1 基本構想

設計一個大小適中的試驗設備置于工作臺上，采用通用電源，通過與駕駛桿線束交聯，在各交聯支路中串入顯示信號燈及限流電阻，通過控制各支路線路轉換，實現支路導通信號在操作面板上的相應顯示，其顯示信號處對應標識支路插銷編號，通過信號顯示證明駕駛桿線束交聯的正確性，通過標識字符實現故障支路的快速判別，應操作簡單、經濟實用、快速高效，從而實現由人工導通到電子檢測的轉變。

采用工作臺交流220V電源供電，變壓整流為5±0.5V直流安全電壓，通過一個數字電壓表進行顯示。選擇如此低的直流供電電壓，是因為與線束交聯的九個操控開關中有兩個控制開關觸點的額定電流為5mA的緣故，同時，采用較低直流電壓有利于操作人員的人身安全，減少功耗。

供電電路采用兩個獨立直流整流電源，其中一個為數字電壓表單獨供電，防止采用共用電源時電路出路短路燒毀數字電壓表。

試驗設備箱體設計尺寸應大小適中，在適應操作習慣的情況下，保證設備箱體應能放入操作間工作柜中，長寬高分別不大于400mm×400mm×130mm，重量控制在5kg以內。

試驗設備采用翻蓋式設計，打開上蓋板后露出操作面板；操作面板應按功能分區，右側為交聯接口及電壓指示區，左側為被測支路信號顯示區，下部為電源開關及功能選擇控制區，具有檢測所有支路導線、所有交聯開關轉換觸點的能力，通過信號異常顯示，具有快速查找支路短路、斷路、串路、錯接、漏接故障的能力。具有信號自檢功能，以判斷顯示信號是否損壞，信號顯示可采用紅、藍兩色。

設備應具有重量輕、體積小、使用維護簡單、操作方便、故障顯示直觀、安全可靠的特點，可用于飛機戰傷快速搶修作業。

1.2 設計效果

試驗器面板布局應合理，信號顯示方位與駕駛桿開關操作方向應對應。試驗器面板上信號組代號應與駕駛桿線束操控開關的系統代號相同。各獨立信號燈下部（或近旁）標識代號應與被檢測支路插頭的插銷編號相同，其中“方框”內“數字”或“字母”表示雙座前后艙線束對應的插銷針孔號（單座線束與雙座前艙相同）。當信號燈旁“數字”或“字母”既有括號外也有括號內時，括號外部的表示單座和雙座前艙線束對應的插銷針孔號，括號內表示雙座后艙線束對應的插銷編號；只有一個“數字”或“字母”且未加方框或括號的，表示單座和雙座前艙線束對應的插銷針孔號。

1.3 支路交聯設計

根據駕駛桿上各操控開關的控制邏輯，通過控制駕駛桿上各個操控開關，實現線路轉換及邏輯控制的目的。在各操控開關控制支路中接入LED信號燈（紅藍兩色）和限流電阻，使支路電路控制在額定值以下，達到顯示支路導通狀態、控制各支路電流的目的；在試驗設備中合理設置防反流二極管或增設控制開關進行支路隔離，實現對每條支路的檢測；通過設置顯示信號燈自檢功能，來確認信號燈的狀態。

2 控制面板分區

2.1 面板右側

控制面板如圖1所示，右側自上到下分布著電源保險絲座14、15，交流電源插座13，0～20V數字電壓表12，5V直流校檢接線柱11，以及四個被測線束對接插座。其中，94XPS、454XPS插頭內對應的針孔號為“字母”，96XPS、451XPS插頭內對應的針孔號為“數字”。

2.2 面板左側

控制面板左側自上到下對應分布著九個操控開關支路顯示LED燈組16～24。其中，藍色信號燈近旁均標示為“字母”的，代表被測支路與插頭連接的針孔號，實現被測支路的快速判讀，該操控開關的導線均與96XPS或451XPS插頭相連接；藍色信號燈近旁均標示為“數字”的，該操控開關的控制支路與94XPS或454XPS插頭相連接。

紅色信號燈近旁標示既有“數字”又有“字母”時，說明該操控開關的控制支路分別與94XPS和96XPS插頭相連接。其中，操控開關609A和610A僅適用于單座駕駛桿電纜和雙座前艙駕駛桿電纜。

圖1 試驗器控制面板設計

所有LED信號燈分別按每個操控開關控制的支路分組，每組按開關的操作方向對應分布，共分為九組，每組分別代表了一個或兩個操控開關的操作控制顯示關系，在每一組信號的正下方分別標有所屬操控開關的系統代號，如圖2所示，35С（60С）表示該組信號燈隸屬于35С或60С操控開關的支路控制范圍，在信號燈近旁，括號外的“字母”代表了與35С開關的交聯關系，括號內的“字母”代表了與60С開關的交聯關系。當信號燈旁的“字母”只有一個且被方框框住時，代表兩個操控開關與不同插頭的相同插銷編號的交聯關系。當信號燈旁的“數字”只有一個且在括號內時，表示該信號燈只與下方括號內的操控開關有交聯關系，與括號外的操控開關無關。

2.3 下部操控開關設置

控制面板下部自左至右分布五個控制開關和一個按鈕。面板開關“初始”位置如下：

1） 220V交流電源開關K1置于下位“斷開”位置。

2） 5V直流電源開關K2置于下位“斷開”位置。

3）“ 自檢按鈕”K6置于非按壓位置。

4）“ 610A”2號燈K5開關置于下位“斷開”位置。

5）“ 94/35С”K3開關置于上位“P”或下位“S”位置均可，起始通常置于“下位”；其中“94”表示94XPS插頭，P和S分別代表94XPS插頭所屬的兩個針孔號，其導線與35С開關連接。

6）“ 454/60С”K4開關置于上位“P”或下位“R”位置均可，起始置于“下位”；其中“454” 代表454XPS插頭；P和R分別代表454XPS插頭所屬的兩個針孔號，其導線與60С開關連接。

3 線束的綜合檢查

3.1 上電及自檢

1）步驟1，電源供電檢查

確認綜合試驗器電源電纜連接正確可靠后，給試驗器上電，接通交流220V電源開關K1，接通直流5V電源開關K2，5V直流電源表應顯示5V電壓，否則，斷開電源開關，斷開電源電纜，檢查3A交流保險絲和2A直流保險絲是否損壞，如果損壞更換新品。

當檢查5V直流電源表顯示5V正常電壓后，按壓K6自檢按鈕，左側顯示區的31個紅藍兩色LED信號燈均應燃亮。

2）步驟2，電源異常檢查

按上述操作，當發現5±0.5V電壓指示異常時，應斷開220V交流電源開關，查清設備故障情況，未排除故障前不允許繼續操作。

3.2 單座或雙座前艙線束的檢查

1）步驟1， 連接綜合試驗器，上電檢查

檢查駕駛桿線束連接，絕緣性能應良好。按要求連接綜合試驗器，電源供電檢查正常后，斷開220V交流電源開關K1，將單座機駕駛桿線束的94XPS、96XPS插頭分別與控制面板上94XSP、96XSP插座進行可靠連接，接通交流電源開關K1，接通直流電源開關，直流電壓表應指示5V電壓。將K3開關置于上位“P”。

2）步驟2， 35С（BK1-8）操控開關線路的正確性檢查

參見圖2，用拇指上推35С操控開關到一定位置時，控制面板左上方35С所對應的A、B信號燈燃亮，說明支路連接正確，邏輯控制關系正常，松開拇指使操控開關自動回位，所對應的A、B信號燈應熄滅。如果A、B信號燈不燃亮或出現其他信號燈燃亮，說明線路連接錯誤，根據異常燃亮的信號燈所對應的線路針孔號，即可查出故障所在。用拇指下拉35С操控開關到一定位置時，35С所對應的下方信號燈С、D應燃亮，松開拇指自動回位后信號燈С、D應熄滅。當35С操控開關向左操縱到一定位置時，35С所對應的左側J、F信號燈應燃亮，松開拇指操控開關應自動回位，J、F信號燈應熄滅；當35С操控開關向右操縱到一定位置時，35С所對應的右側K、G信號燈應燃亮，松開拇指操控開關應自動回位，K、G信號燈應熄滅。檢查完畢后，將K3開關置于下位“S”（雙余度電路檢查）。

重復上述操作，檢查35С操控開關的上、下、左、右位的功能，其所對應的信號燈應正常燃亮和熄滅。

圖2 35C操控開關對應信號燈

3）步驟3，15D（Т5-0004）操控開關線路正確性檢查

參見圖3，用拇指上推15D操控開關到一定位置時，控制面板中上方15D對應的5號信號燈應燃亮，松開拇指操控開關自動回位，5號信號燈應熄滅。用拇指下拉15D操控開關到一定位置時，對應的下方4號信號燈應燃亮，松開拇指操控開關自動回位，4號信號燈應熄滅。當15D操控開關向左操縱到一定位置時，對應的左側3號信號燈應燃亮，松開拇指操控開關自動回位，3號信號燈應熄滅。當15D操控開關向右操縱到一定位置時，對應的右側6號信號燈應燃亮，松開拇指操控開關自動回位，6號信號燈應熄滅。當向下按壓15D操控開關到限動位置時，對應的21號信號燈應燃亮，松開拇指21號信號燈應熄滅。

圖3 15D操控開關對應信號燈

同理，其余操控開關的檢查方法與上述手法相同，不再重述。

4 后期功能擴展

通過增加單片機進行軟件控制，產生聲光告警功能，強化故障提醒能力。

在控制面板上增設一個軟件告警復位按鈕，一個異常告警信號燈，一個音響告警控制開關，當不需要音響告警時，此項功能可關閉。

在檢測試驗器內部增加一個嵌入式單片機，電路采取單片機與FPGA結合的方式設計，其中單片機負責延時和流程控制，FPGA負責驅動各告警線路，分別采集各檢測支路中的信號，由程序軟件進行控制，每個檢測開關控制線路按組分序，每組檢測必須完成后方可進行下一組檢測，否則，控制軟件則認定為故障進行告警。如果操控開關操作時出現串電、斷路、短路故障，燈光告警信號應燃亮發出告警信號，同時語音告警信號提示電路故障；如果某一個測控開關檢測時出現人為操作漏項，在進行下一組開關檢測時也同樣發出燈光告警及語音提示信號，由此來有效杜絕漏檢或人為錯差的產生。

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[2]嚴東超主編.D-K-YТ014-0D 飛機供電系統[M].北京∶國防工業出版社,2010.

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