直升機一線檢測設備綜合化

徐 輝

(海裝駐南昌地區軍事代表室，江西 南昌 330000)

0 引言

隨著航空產業的飛速發展，軍用直升機的功能性能得到很大提升，特別是機載電子設備設計中引入了綜合化的設計思想，性能先進，其各系統之間交聯關系也越來越多樣化、復雜化，相互共享的資源多。盡管直升機上的部分電氣或系統具備機內檢測能力[1]，但各個系統由不同的廠家設計，各廠家在進行機內檢測設計時，主要針對系統內部單個產品，無法實現系統間的測試。機內檢測在部件出現典型故障時能夠起到很大的作用，但是也存在覆蓋不夠全面，測試內容相對簡單，虛警現象等問題，仍需借助各種地面檢測設備對相應系統進行地面維護和檢測,獲取機內檢測的故障信息，用于進一步的故障定位。

地面檢測設備作為檢測和保障直升機系統功能正常的重要設備，直接影響到直升機綜合保障的高效、快速、機動能力。隨著檢測技術的發展，無論是國外還是我國各主機廠、院校和研究所都在陸續開展綜合檢測設備的研制，但主要綜合對象仍是二線所使用的ATE[4]。ATE主要是對機載設備進行離位檢測，且檢測系統體積龐大。針對外場進行的一線檢測工作，仍采用多項設備完成，給地勤人員的工作帶來很大不便。因此軍用直升機一線檢測設備的綜合化迫在眉睫。

1 檢測設備綜合化設計原則

一線檢測設備主要用于對直升機機載電子系統進行外場檢測，故障隔離至外場可更換單元(LRU)或外場可更換模塊(LRM)，并貫穿保障設備小型化、通用化、綜合化的設計思想。

1.1 檢測主機小型化

一線檢測設備與二線檢測設備最大的區別在于：一線設備主要為外場地勤人員現場排故使用，二線設備主要為修理場進行定檢工作或機載設備離位檢測使用。 因此二線使用的ATE多采用臺式工控機甚至柜式結構組成檢測主機，設備的重量大小要求不高，具有很強的擴展性。而一線檢測設備需滿足外場攜帶方便的要求，并需具有更高的環境適應性，多采用軍用加固筆記本為檢測主機，配以相應檢測電纜和檢測軟件達到檢測目的。

1.2 檢測接口通用化

隨著航空總線和電子通訊技術的發展，機載設備的通訊類型越來越多樣化，其對應的檢測接口也是多樣化，這就要求地面檢測設備也必須具備多種檢測接口。雖然以便攜式加固筆記本為主體的一線檢測設備不能像ATE一樣通過配備大量接口板卡的形式擴展檢測接口，但可以借鑒ATE接口矩陣的思想，硬件可采用接口通用化的加固筆記本配合接口適配器的方式使用。便攜式加固筆記本多具備串口、以太網口、USB等通用通訊接口，適配器用于實現直升機特殊通訊接口與通用接口的轉換[6]，達到檢測主機與直升機系統完成交聯的目的。

1.3 使用頻率和研制成本綜合考慮

外場排故經常使用的功能可進行綜合；修理廠進行的周期性工作等不常用功能可使用單一設備完成。研制成本較高的功能不進行綜合，例如需使用價格昂貴的數模轉換板卡或進口總線通訊板卡時。另外，為節省成本，在滿足使用要求的情況下，可采用多臺檢測主機共用一套適配器的形式。

2 某型直升機一線檢測設備綜合化研制和應用情況

某型直升機在進行設備綜合前，為滿足外場所需的機電系統地面維護、飛行控制系統地面檢測、綜合數據記錄卡的讀取、液壓環控系統各控制盒的檢測、總線數據監控以及發動機專家診斷的功能，需配套6項獨立的設備來完成，綜合后只需要一臺重量約10kg的加固筆記本配合一套適配器和檢測電纜即可實現，較綜合前節約成本約30%，組成形式如圖1所示。

圖1 一線檢測設備組成

2.1 測試原理

檢測設備通過RS422/1553B總線與被測系統的核心計算機部件進行參數交互，被測系統與機上其他系統的交聯主要通過該計算機部件完成，采用1553B總線、RS422總線、離散量、頻率信號和模擬量等信號交互信息。

被測系統交聯信號集中在核心計算機部件，通過核心計算機部件對被測系統的線路、功能、邏輯以及內部交聯進行檢測。

檢測設備的適配器安裝在機載安裝支架上，內部采用三通設計，其一端通過適配器電纜與被測系統部件連接；另一端與機上電纜連接，實現與機載產品的連接；適配器內部實現機載產品與被測系統連接的同時，將需要監測的信號引致第三端連接器，通過測試電纜連接檢測設備。檢測設備監測被測系統輸入輸出信號，獲取其工作狀態信息，依據判據判定被測系統故障情況。測試原理如圖2所示。

圖2 測試原理示意圖

2.2 設計方案

該一線檢測設備采用CompactPCI系統架構，擁有1個系統槽和10個外圍設備槽。以主控計算機為核心，實現信號的全數字化仿真、采集和分析。測試資源引出至設備面板的檢測接口，通過測試電纜、適配器與被測機載系統交聯。使用人員通過筆記本即可實現與機上系統的人機交互，完成機電系統地面維護或飛行控制系統地面檢測等工作，其設計原理見圖3。

圖3 設計原理

2.3 開關矩陣設計

檢測設備采用了自動測試開關矩陣的設計方法，具有模塊化組合、互換性，并可擴展。通過開關矩陣實現對各類信號資源的配置，矩陣開關通過矩形連接器將機載系統被測信號連接至檢測設備的測試資源，完成物理連接。矩陣開關組合配置原理圖如圖4所示，接線原理圖如圖5。

圖4 矩陣開關組合配置原理圖

圖5 矩陣開關接線設計原理圖

2.4 測試接口設計

根據對被測系統接口信號的分析情況，除供電電源外其余信號均為小信號，電流較小，電源在主機內部走線時采用高溫屏蔽線，防止電源和其他信號之間相互干擾。為適應不同過電流需求，測試接口采用通用的矩形連接器，連接器內包含功率針和信號針兩部分：電源分布區腳集中布置于連接器頂端，有效位置內安裝4針功率針，每針過電流可達10A；剩余170針采用信號針，每針過電流為1A。連接器外殼有導向定位，具有防差錯功能，且設計有鎖定螺桿，有效防止連接器插合后脫落，保障連接器連接的可靠性。1553B信號使用專用接頭和線纜。矩形連接器信號分布設計見圖6。

圖6 矩形連接器信號分布圖

2.5 適配器設計

為實現測試連接，需設計適配器。適配器安裝于被測系統支架上，嚴格依照被測系統部件外形設計。通過適配器內部電路實現部件、機上電纜和檢測設備三者間的三通連接。適配器通過矩形插頭和機上電纜連接；適配器根據測試需要設計有三通，三通將被測信號連接測試電纜，進入檢測設備。在適配器前后側板上共固定有2個4口耦合器，機上電纜引入的1553B信號進入耦合器，通過耦合器從適配器右側三通出線端連機器引出，通過1553B電纜到達檢測設備。

適配電纜采用高溫導線制作，依據信號抗干擾能力分別采用單芯線、單芯屏蔽線和雙絞屏蔽線，所有屏蔽層可靠接地。為保證電纜柔軟，所有線纜均選用繞包線，在同等規格線芯下減小整個線纜的直徑，同時提高線纜的柔軟度。電纜設計防差錯螺釘，保證測試電纜與適配電纜使用無誤。

2.6 軟件架構

檢測設備軟件遵循“標準化、模塊化、層次化”的設計原則，基于Microsoft Windows 7操作系統，采用VC++開發。軟件系統安裝于設備主機上，通過人機交互界面調用各接口模塊的服務程序，向被測部件發送測試指令、測試信號；被測部件接收指令，受激勵后，向系統反饋相應信號；系統對反饋信號進行采集、解析，并將相應信息通過人機交互界面顯示，檢測(維修)人員以此判斷被測部件是否故障。

檢測設備軟件體系結構如圖7所所示。

圖7 軟件體系結構

2.7 應用情況

為滿足外場各專業的需求，我國某海軍航空兵部隊隨某型直升機配備了4臺檢測主機和1套適配器，每臺檢測主機均安裝所有檢測軟件，硬件完全相同，具有互換性。外場使用反映良好，便于管理。

3 一線檢測設備綜合化的發展趨勢

由于各機載產品配套廠研制工作的獨立性以及接口的非開放性，直升機上往往具有各種檢測接口，這種差異性約束了檢測設備檢測電纜以及適配器的綜合化。如某型直升機，雖然對檢測主機進行了綜合，完成六項檢測功能仍需配套10根不同的檢測電纜。

隨著直升機系統總線類型以及檢測接口的通用化、綜合化發展，相信綜合后的一線檢測設備所需要的適配器和電纜將越來越少，在不久的將來，地勤人員只需取出一臺通用筆記本即可完成多項外場工作。隨著計算機技術的發展，軍用加固筆記可由便攜式平板電腦替代，配以相應的直升機交互式電子手冊，可兼顧便攜式輔助維修設備，即PMA的功能[7]。為滿足艦面保障節約資源的需求，不同機型之間也可開展一線檢測設備通用化綜合化的研究。

4 結束語

本文闡述了直升機一線檢測設備的一般設計原則，并以某型號為例，對其配套的一線檢測設備的設計、綜合化前后的成本及保障效果等進行了闡述、對比和分析。外場結果表明，直升機一線檢測設備的綜合化給外場保障帶來很大便利，但要做到最大化的綜合和通用，仍需各主機廠、設計所以及成品廠打破技術壁壘，通力合作，使設備得到進一步的改進和完善。