武器艙門驅動系統外場維護方法優化設計與實現

薛偉/中國飛行試驗研究院

0 引言

目前，武器的內埋裝載已成為各個國家的四代機、新一代隱身戰機和轟炸機的最佳選擇，如美國的F-22、F-35 及B-2A隱身轟炸機等，其選用內埋式武器艙門成為戰機達到隱身性、高的機動性和敏捷性、超聲速巡航的關鍵措施。武器艙門驅動系統是內埋式武器艙的直接操縱系統。武器艙門驅動系統的外場維護方法手段直接影響飛機的完好率、出動率，對戰機整機的戰術指標起到至關重要的作用。戰機交付使用過程中需按特定時期對武器艙門驅動系統進行周期維護保養，而目前武器艙門驅動系統在維護時首先需要專用的大型檢測平臺對其工作性能進行維護，其次系統的部分成品在維護時無專用工具，導致測量的數據誤差率增加，影響系統的維修質量和效率。因此，基于維修現狀、試飛效能提升等方面，亟待對武器艙門驅動系統外場維護方法進行優化改進，以達到提質增效的目的。

1 武器艙門驅動系統簡介

武器艙門驅動系統是由艙門操縱子系統和艙門狀態監控子系統組成。其中，武器艙門操縱子系統主要由動力操縱裝置、旋轉器以及傳輸組件組成；艙門狀態監控子系統主要由位置信號開關和開度傳感器組成。如圖1 所示。

武器艙門驅動系統的控制部分在控制器中實現，其中控制器為飛機飛控系統所屬成品，如圖2 所示。當控制器輸出各動力操縱裝置的接通指令，動力操縱裝置運動后通過傳輸組件帶動旋轉器旋轉，進而驅動武器艙門的打開或關閉。在工作過程中，控制器接通艙門狀態監控子系統，實現工作狀態的實時監控，使系統形成閉環控制。

圖1 武器艙門驅動系統的組成

圖2 系統控制原理

2 系統外場維護方法

2.1 系統周期維護

2.1.1 方法

當武器艙門驅動系統在特定時期進行維護時，通過艙門狀態監控子系統反饋整個系統的工作狀態。其中，位置信號開關通過機上顯示系統可直觀地進行監控，而開度傳感器所采集的各武器艙門開度數據需專用的大型檢測平臺對控制器所采集的信號進行監控和分析，如圖3 所示，開啟或關閉的開度要求滿足公式（1），即可認為系統工作狀態良好。

公式（1）中，α為開度傳感器1、2 的開度差，A1為開度傳感器1 采集的開度，A2為開度傳感器2 采集的開度，X(°) 為開度差標準范圍。

2.1.2 不足

上述方法能夠滿足武器艙門驅動系統的周期維護要求，但存在以下不足。

1)檢測平臺體積大、運輸不便、操作方法難度較大，需主機廠協助完成。

2)工作量較大，維護周期較長。

3)維護時改變機上狀態較多，存在風險點。

4)不滿足快速出動要求。

圖3 武器艙門開度數據維護方式

圖4 位置信號開關維護工具（游標卡尺）

2.2 系統成品維護

2.2.1 方法

武器艙門驅動系統成品主要由動力操縱裝置、旋轉器、傳輸組件、位置信號開關、開度傳感器5 大件組成。各成品件在拆裝/換裝后均需要完成相應檢查工作。旋轉器和傳輸組件為連接件，維護方式隨系統功能的驗證方式。動力操縱裝置和開度傳感器的維護方法同系統周期維護方法一致。而位置信號開關在系統周期維護基礎上還需滿足機上安裝要求。

位置信號開關定檢或換裝后，要對其進行裝機要求檢查調整，以確保武器艙門驅動系統保持完好狀態。位置信號開關按初始位置裝配到飛機安裝支架上，利用游標卡尺（如圖4 所示）或鋼板尺檢查開關的螺紋套筒上邊沿距離支架安裝面上表面應在（A1±B）mm 區間范圍內，或開關主殼體上表面距離支架安裝下表面應在（A2±B）mm 區間范圍內，即滿足艙門狀態監控子系統調試要求，如圖5 所示。

2.2.2 不足

游標卡尺相對位置信號開關維護存在以下不足。

1)測量位置狹小，操作性不強，測量的數據受位置影響導致誤差增大。

2)根據測量數據的要求，游標卡尺只滿足測量面位于部件的上、下表面或者兩下表面之間，無法滿足成品兩上表面測量的要求。

3 系統外場維護優化方法

基于上述的系統外場維護方法的不足，從外場維護的高效性、自主性、精準性出發，對系統的維護方法進行優化設計和改進。

3.1 系統周期維護方法優化

3.1.1 優化內容

圖5 位置信號開關檢查與調整的要求

分析系統的工作原理以及武器艙門開度傳感器的維護方式，在不改變飛機狀態的原則下，對維護設備進行改進優化，使得外場維護小型化、便捷化、自主化。目前，飛機在進行飛控等系統檢查時，利用自主保障的便攜式計算機連接飛機的地面維護端直接對系統進行維護及數據的下載與上傳。因此，利用便攜式計算機的維護方式是對武器艙門驅動系統進行周期維護最方便、最有效的途徑。

便攜式計算機維護系統中加入武器艙門驅動系統管理模塊，模塊內包括艙門開度、供電信息、位置信號開關等系統的基本參數，通過便攜式計算機與地面維護端連接可實現系統信息的交換，如圖6 所示。

3.1.2 優化效果

通過優化的方法，在調試工作中可節約很多時間，在此過程中無需進行控制器電連接器、維護口蓋等的前期拆裝工作，并且便攜式計算機屬于外場可自主保障的設備，在提質增效方面效果顯著。經保障人員實際操作使用表明，在優化后的維護方法相比原維護方法的時間縮短50%以上，如圖7所示。

3.2 系統成品維護方法優化

3.2.1 優化內容

針對系統成品維護的不足，對位置信號開關調整維護工具進行了改進，如圖8 所示。

位置信號開關優化工具的結構特點適應于到位開關安裝的環境：相比傳統的游標卡尺尺寸大難以在工作環境展開，優化的工具尺寸小，設計時滿足需要的長度要求，適用于到位開關的安裝環境；同時其測量面采用更適合成品結構面的水平測量面，解決了部件的兩上表面測量的問題，更貼合、適用于到位開關的調試環境，避免與測量物接觸不到位而產生的誤差，提高了調試的精確度。

圖6 系統周期維護優化方法

圖7 維護方法優化前后效果對比

圖8 位置信號開關優化工具

3.2.2 優化效果

經過驗證，這種工具能適應復雜安裝測量環境。設計的原理和使用方法與傳統的游標卡尺基本一致，使用簡單便捷，數據不受測量環境影響。

4 結束語

在航空裝備跨越式發展新形勢、試驗鑒定體系新要求下，保障方法以及保障資源已成戰機發揮最大戰斗效能的重要影響因素。如何保障維修質量可靠、降低維修數據出錯率、提高工作效率，外場維修保障單元應以易產生的問題、易制約工作效率為導向，分析戰機維修過程中的難點和制約瓶頸，制定針對性、可實現性的保障措施，強化創新意識，提高創新能力，以高質量的機務維修推動航空裝備的高質量發展。