電氣改裝測試線束敷設與飛機一體化設計的研究及實踐

鄒 勇

（中航通飛華南飛機工業有限公司，廣東 珠海 519040）

0 引言

在飛機適航取證過程中，為滿足飛機承擔的各項飛行試驗任務要求，需在飛機上加裝和改裝供電設備、傳感器、采集設備、顯示設備、記錄設備、監控設備等各類試驗設備，絕大多數為用電設備，因此測試改裝工作包含大量的測試改裝線束。同時，大型飛機具有系統組成復雜、科研試飛和表明符合性試飛的試驗點覆蓋面大、監控參數繁多、局部空間限制等特點，這些都對測試改裝線束的安裝設計提出了極高要求，使其成為原型驗證機試飛技術中的重要設計環節。主要從測試改裝線束的構型規劃及管控、“一體化”并行設計等方面對大型民機測試改裝電氣線束敷設設計方法進行探討。

1 改裝設計構型規劃

1.1 概述

民用飛機適航審查活動中設計構型作為重要的基線，具有重要作用。適航當局對測試改裝構型的管理和制造符合性同樣有嚴格的要求，測試改裝電纜敷設的構型作為原型驗證飛機構型的一部分，應進行先期規劃并納入構型管控。

飛機設計構型的建立一般基于ATA 章節，按照系統功能劃分，該型飛機EWIS 的子系統級構型按飛機區段進行劃分。針對該型飛機，首先建立試飛與測量設計構型節點，作為與原型試驗機設計取證構型并行的結構樹，分配編號03；同時根據總體、氣動、結構、液壓、動力等專業細分，將0320 編號分配給電氣系統。

1.2 構型樹建立

測試改裝線束作為支持系統為分布于全機不同區域的加裝改裝測試設備提供電能、傳輸信號，因此其遍布飛機不同區域。加改裝測試設備用于執行不同的試飛任務，如驗證操穩、載荷、電源、動力裝置、燃油等各系統符合性。另外，為保證最大限度的測試飛機性能，原型試驗機上還會加裝分布式重心自動調節系統、尾橇系統等各種專用測試系統，也離不開測試改裝線束的支撐。

基于以上情況，對測試改裝線束的三維安裝設計構型規劃做如下考慮：

（1）每架原型試驗機承擔的飛行試驗分工不同，為便于制造過程構型管控，避免各架機狀態交叉，應將改裝構型設置為單架次構型。

（2）通用測試系統的測試改裝線束與原機EWIS構型劃分相對應，將1-8 分別對應飛機的下部、上部、尾翼、短艙、左機翼、右機翼、起落架、整流罩區域，如D0324F00000 表示分布于短艙區域的測試改裝線束節點。

（3）除短艙、起落架區域外，對機身內部測試改裝線束構型繼續按交聯的測試設備安裝位置劃分，如D0322F02200 和D0322F02400 分別分配為中機身左側、右側測試改裝線束安裝。

（4）改裝的線路圖、線束圖等二維圖建立與三維數模構型的對應關系，實現相互映射。

規劃后建立的構型樹示意見圖1。

圖1 測試改裝構型樹示意

2 電氣改裝與飛機的一體化設計

2.1 一體化測試設計

大型飛機的生產制造具有嚴格且特定的工藝流程、裝配順序，在飛機封閉區域或狹小空間如尾翼和艙內設備集中布置區，在飛機裝配后進行改裝施工難度極大[1]。因此必須在飛機設計階段同時考慮改裝需求，對測試改裝線束開展一體化設計。目的是實現改裝設計和飛機設計并行，改裝施工和飛機制造、裝配并行，提高效率，減少沖突。

2.2 測試改裝線束通道預留

某架原型試驗機共加改裝測試設備/傳感器180件，改裝設備15 件。對分布于全機的測試改裝線束根據交聯設備、導線高低頻種類等規劃預留敷設通道，這項工作需與飛機總體布置專業緊密協作。線束通道敷設數模見圖2。

圖2 測試改裝線束通道

2.3 分離面設置

測試改裝線束在通過機體結構不同區域時，為簡化制造工藝、滿足線束的維修性和安裝，需設置分離面[2]。根據測試改裝線束敷設通道，主要的分離面設置如下：

（1）飛機設計時在機翼機身對接處預留開孔9 個，安裝分離面電連接器，實現機翼與機身測試改裝線束對接。其中左機翼穿艙5 處，右機翼穿艙4 處。

（2）前起落架艙上壁板，左、右主起落架艙各設置1 處分離面，用于機身氣密艙測試改裝線束與機身外各起落架艙測試改裝線束的對接。

（3）氣密艙與非氣密艙的隔框結構左右各布置3處分離面，實現氣密艙、非氣密艙測試改裝線束對接，保證電信號傳遞的同時保證氣密性。

（4）短艙框板上設置分離面，對接機翼前緣區域的測試改裝線束。

2.4 抽引點預留及選取

飛行試驗需要獲取大量的飛行數據用于實施監控、記錄分析，稱之為信號抽引。為了實現抽引需考慮電氣設計時預留抽引點。

具體到該型飛機的設計實踐，是在飛機電氣圖樣初步設計開展之前，全面梳理各專業試飛參數抽引需求，確定電氣接口，識別源端、目的端設備。再規劃分線數量，明確轉接模塊型號。對飛機設計已有轉接模塊的，僅需增加抽引點位。對于電氣線路直連，則酌情增設轉接模塊，預留接口。

上述設計作為測試性設計的一部分與飛機設計融合，通過分布于飛機駕駛艙、左右側28～30 框、設備柜內等處的176 個轉接模塊抽引出114 對ARINC429 總線、2 對ARINC717 總線、2 對ARINC664總線、32 個模擬量、80 個離散量、4 個模擬音頻。

將匯流條電壓、發電機電壓等電源參數從智能配電柜測試插座引出。對駕駛艙顯示器視頻信號，也在設備測試連接器接入A8T 光纖接觸件和光纖引出顯示器畫面信息。

2.5 電纜預埋

對于空間狹小和封閉區域，在飛機總裝的同時要將測試改裝電纜敷設到位，避免總裝完成后改裝施工不可達[3]。該型飛機在垂平尾后緣有應變、顫振、溫度等60 個傳感器，部分傳感器需在執行特定試飛科目前經校驗后才安裝，此時將飛機推回到總裝站位拆開封閉結構對研制周期是不可接受的，因此在總裝階段即以65 框頂部垂尾后緣與機身對接處為起點，向垂尾頂部、左右平尾后緣尖部預埋線束，相應測試位置預留傳感器信號對接電氣接口。

設備柜處于集中布置區，且與飛機EWIS 交聯復雜，在總裝后應避免拆卸，柜內抽引線束被設計為該成品安裝前即敷設好。

3 補充改裝數模對原機調整

盡管在測試改裝設計時已盡量避免影響原機構型，但實際上這種理想的構型并行狀態是不存在的。當改裝項目與原機設計構型相沖突，且不得不改變原機狀態時，如何處理原機設計構型圖樣與預期的改裝施工需要建立一套滿足各部門要求的描述方法，各方的關注點是：

設計部門不可接受通過更改原機設計數模來實現測試改裝目標，因為改裝最終會拆除，設計構型不能隨之不斷變更。

工藝部門需要完整準確的設計數模作為工卡編制的輸入，構型管理部門要求所有的描述方式必須納入平臺管控。現有每個設計數模中都有安裝區域周邊模型，稱之為R 模型。在相關測試改裝數模的R 模型外，增加對原機安裝狀態的臨時調整R 模型是解決矛盾的一條可行之路。如圖3，起落架原機構型不變的情況下，通過測試改裝R 模型調整液壓管夾緊固件規格，以達到改裝構型和原機構型兼容的目的。

圖3 R 模型調整示例（起落架區域）

4 結語

該大型飛機的電氣測試改裝工作在飛機設計初期即先期規劃，同步開展；測試改裝線束敷設設計在飛機部裝階段介入，實施與飛機總裝同步，全流程實現了測試改裝與飛機設計和制造的一體化。同時將試飛、改裝單位的工程師納入飛機設計制造單位的設計平臺，共享數據，讓試飛改裝人員充分了解改裝對象，在設計流程上保證了測試改裝與飛機的一體化。該型飛機測試改裝后開展了多科目試飛，經過實踐，表明了測試改裝一體化設計制造不僅能夠提高效率，縮短改裝周期，更從研制系統協調和構型管控方面為適航審查活動提供了保證，為今后同類型飛機研制過程的改裝設計實踐提供參考。