淺析某型號飛控系統機上功能試驗優化

黃 悅

（上海飛機制造有限公司，上海201324）

0 引言

飛控系統是飛機上重要控制系統，可以對飛機的飛行軌跡進行控制，從而實現姿態的控制。飛控功能試驗是整個飛機試驗中較為復雜的系統，控制率復雜，同時對飛控系統功能試驗進行研究，可以提升飛機的總裝效率，實現測試優化，降本增效。

1 飛控系統功能試驗構成

1．1 飛控系統功能架構

某型號民用飛機飛控系統主要包含主飛控系統和高升力系統兩大系統。主飛控系統主要用于對飛機姿態和軌跡的控制，從而實現飛機在空中的縱向、橫向及航向的控制和配平，同時提供飛機起飛時的升力控制、空中減速機飛機在接地后或終止起飛時的控制，從而實現飛機的穩定飛行和包線保護功能。某民用飛機的主飛控系統控制操縱面包含一對副翼、一塊方向舵、一對升降舵、一塊水平安定面、五對擾流板[1，2]。

1.2 飛控系統功能試驗特點

飛控系統機上功能試驗主要用于檢查主飛控系統各設備是否安裝正確，安裝完成后的功能是否正常。在進行試驗前需要先保證飛控系統的設備都已經按照圖紙要求完成了安裝，并且相關的系統也已經完成安裝，全機布線也已經完成并進行了完整性測試。

2 飛控系統功能試驗優化

2．1 集成測試優化

飛機集成測試是利用信號仿真激勵、總線數據自動比對、數據無線傳輸等方式對試驗過程進行優化，從而減少試驗時間，優化飛機生產速率。

2.1.1 信號仿真

駕駛員的操縱指令由傳感器轉化為模擬信號，然后發送給作動器控制電子單元，對其進行整形、數模轉換處理等，隨后發送給飛控計算機。飛控計算機和作動器控制電子單元也會接收外部其他系統的傳感器信號，在進行處理之后進行相關的運算。因此，利用仿真信號代替真件的信號激勵，從而對外部傳感器，起落架輪載信號、無線電高度、攻角傳感器、大氣數據傳感器等進行信號仿真，可以使整個試驗的進程得到優化，也可以減少操作工人的數量，有效降低試驗成本。

信號仿真的基礎建立在相關成品件為非本系統功能試驗所需驗證的成品件，并且在有條件的情況下在入場時對成品件進行功能測試檢查，確保功能正常，只有在滿足上述要求的情況下才能對該傳感器進行信號仿真。信號仿真需要了解被仿真傳感器的信號輸入輸出方式、信號交聯方式、供電等參數，信號仿真設備需進行足夠的試驗，在鐵鳥試驗臺等非真機狀態進行驗證后方能接入真機，確保不會損傷飛機的情況下才能接入飛機航電系統進行仿真。

以大氣數據工裝為例，在整個飛控系統試驗過程中需要對大氣數據工裝進行90次左右的操作，每次操作需要一分鐘左右才能把空速打到位，而且工裝是通過吸盤的方式與飛機全靜壓傳感器進行連接，很容易發生泄漏情況，大氣工裝的安裝也很耗時，需要浪費大量的準備時間，如果利用信號模擬仿真的方式，不僅可以節省工裝的安裝調試時間，還能確保數據的準確性，減少不必要的微調，還能快速達到目標空速，對整個功能試驗可以至少節約1小時的時間，這一小時可以為全公司降低大量的成本。

2．1．2 總線數據監控

飛控系統主要涉A429等總線通道，所有的數據都是通過總線進行數據傳輸，每個總線都有其標準，通過總線板卡對總線信號進行數據采集，利用數據采集設備可以實現整個試驗的全程監控，可以實時采集數據，并通過程控的方式對數據進行實時分析比對，可以實現現有階段無法達到的實時性。

現階段功能試驗過程中很少對總線信號進行讀取分析，只有在存在故障的情況下才對信號進行采集，再進行分析，需要耗費大量的排故時間，對工藝人員的要求也很高，需要具備大量的專業知識。如果建立了總線數據監控，則可以實現故障實時定位，并根據信號網絡圖分析出故障來源，并通過程控發出排故建議，快速排故。

2．1．3 功能試驗程序化

功能試驗程序化是將機上功能試驗大綱進行分解，轉化為一步步操作步驟，盡可能的顆粒化，然后轉化為代碼，如果是則可以進行信號仿真的操作，比如轉化空地信號，則自動執行；如果是需要操作工人在駕駛艙進行的操作則通過平板電腦的形式將操作要求發送給工人，工人按提示進行；對于結果相應，則通過總線信號進行讀取，確認相應在設計要求范圍內，并自動生成試驗報告。由于整個試驗過程達到了半自動的狀態，所以很少會存在試驗過程需要重復執行，檢驗適航產生相關疑問等問題，減少大量時間。

現階段功能試驗以AO裝配大綱為載體，將設計的機上功能試驗大綱轉化為操作步驟，由工人、質保按照操作步驟執行，從而完成功能試驗。但在操作過程中常常會出現描述不清楚，工人經驗不足，不知道按鈕在哪里、試驗操作慢等情況，從而導致有的試驗需要重復進行才能得到有效的試驗結果，飛控試驗其前后關聯性較大，需要進行多項的操作才能讓飛機達到試驗要求狀態，對時間浪費較大，容易對進度產生影響，影響后續試驗。

2．2 飛控系統進度優化

現有試驗都是按照一本本試驗大綱進行，未進行同步試驗，為了充分運用飛機的資源、空間、工裝等設備，為了實現飛控試驗的進度最優，可以通過系統分析的方法對試驗進行分析，從飛控系統原理等方面進行分析，并充分咨詢專業設計的意見，可以進行并行試驗，有效節約時間。

利用MSProject對整個試驗重新規劃，根據Project軟件的分析，飛控試驗的總工期由原先的5.71個工作日優化為4.45個工作日，時間得到了優化，關鍵鏈（紅色部分）發生了改變，提升效率約為22%，如果進行部分加班，基本上可以控制在2天的時間內完成整個飛控試驗。

2.3 優化小結

通過利用集成測試的方式對試驗方式進行優化，并分析試驗的內容，分析出可并行試驗的內容，在路徑優化上進行分析，可以有效節約試驗時間，提升測試效率。

集成測試需要重新購買一定數量的數據采集設備，并對現有的工裝進行優化，會有一定的資金消耗，這是型號研制經驗不足所導致的，通過建立對某型號大型客機的集成測試研究分析，并成品件進行單獨測試可以有效提升對供應商產品質量的把控，并可以建設建強總裝制造中心的有效實力，為整個民機行業樹立標桿，為后續型號積累經驗，加快后續型號的研制速度。

對測試進度的優化需要建立在足夠的專業技術分析的基礎上，對飛控系統的原理有充分的了解，并分析透徹整個試驗的測試邏輯和測試需求。這邊主要利用關鍵路徑法對測試進行優化，還有其他的優化方式，比如關鍵鏈技術，現有的預估時間都是偏保守的方式，在預估時間內完成的概率大于90%，但在實際試驗過程中用80%的時間完成試驗的概率大于75%，因此如果運用50%概率完成時間來進行規劃，建立關鍵鏈，并設置緩沖區，可以進一步優化進度，并對進度控制設置風險管理，優化測試進度。

3 結語

飛控系統測試是一個復雜的系統工程，現有型號研制經驗較為缺乏，現有階段某型號大型客機還未進入批產階段，利用現有時間對測試進行優化，可以有效提升飛機生產速率，飛控系統的測試優化經驗其他系統同樣也值得借鑒，現有的測試方式各系統較為獨立，如果對整個飛機測試進行整體分析，從總體的角度進行測試優化，可以在滿足型號質量要求的情況下優化整個測試時間和質量，優化總裝制造的效率。