飛機航電系統(tǒng)測試方法設(shè)計研究

鹿凡超++鄒浩彥

摘 要：隨著我國民機事業(yè)的蓬勃發(fā)展，民機的產(chǎn)量日新月異的提升，因此在生產(chǎn)現(xiàn)場，迫切需要一種能夠?qū)崿F(xiàn)綜合航電全系統(tǒng)，全功能，全方位檢測的測試方法，本文著重就實現(xiàn)民機航電系統(tǒng)綜合測試設(shè)備設(shè)計研究進行闡述。

關(guān)鍵詞：民機；航電；測試

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.177

1 航電測試設(shè)備功能簡介

航電系統(tǒng)綜合測試設(shè)備能夠驗證飛機航電系統(tǒng)內(nèi)部各子系統(tǒng)之間，系統(tǒng)與有關(guān)交聯(lián)設(shè)備之間接口關(guān)系的正確性，檢查顯示控制邏輯的正確性，并能仿真系統(tǒng)所需的各種總線信號、離散量及模擬量信號，實現(xiàn)航電系統(tǒng)的裝機前試驗以及系統(tǒng)故障的排查。

2 航電測試設(shè)備總體實現(xiàn)思路

各個分系統(tǒng)產(chǎn)品通過專業(yè)測試電纜引至對應(yīng)得系統(tǒng)交聯(lián)箱，交聯(lián)箱內(nèi)部放有饋線端子排將各種所需要的引至另一系統(tǒng)的信號引出至機箱后面對應(yīng)的連接器上，該連接器又通過交聯(lián)電纜與另一系統(tǒng)的交聯(lián)箱連接，而且系統(tǒng)輸出的ARINC429數(shù)據(jù)也通過饋線端子排引出至開關(guān)切換箱，按照此設(shè)計思路，就可以將至少12個子系統(tǒng)的所有信號交聯(lián)起來，交聯(lián)箱的設(shè)計依據(jù)是航電系統(tǒng)的機上連接圖，將需要監(jiān)控的至少150路ARINC429數(shù)據(jù)分成20組，每次可以監(jiān)控至少20路ARINC429數(shù)據(jù)，這20路信號由監(jiān)控計算機的軟件界面進行選擇，而需要仿真的信號由仿真計算機控制通過仿真箱送入各個子系統(tǒng)，仿真具備手動和自動兩種工作方式，自動模式由仿真機自動產(chǎn)生固定高度和連續(xù)變化的高度來模擬飛行狀態(tài)，手動模式能夠根據(jù)手動輸入的高度進行模擬，硬件和軟件都采用模塊化設(shè)計。在設(shè)計時留有一定量的余量便于維護和升級?，F(xiàn)在以下幾個方面進行闡述。

（1）系統(tǒng)供電：各個子系統(tǒng)、部件所需的供電電源通過監(jiān)控機柜上的電源監(jiān)控箱提供，斷路器箱面板上安裝各個部件的斷路器為聯(lián)試成品進行過載保護。

（2）監(jiān)控與仿真的實現(xiàn)方法：能夠仿真部分部品輸出的ARINC429數(shù)據(jù)，以滿足在部分部品缺少時的航電系統(tǒng)聯(lián)試需求，需仿真的電流電壓信號通過工控機內(nèi)部的NI-PCI-6704模擬量輸出板卡提供，轉(zhuǎn)速信號的仿真通過安捷倫33522A提供，離散量、矩型短波以及電阻信號通過專用板卡安裝于信號交聯(lián)機柜內(nèi)，通過仿真工控機的485總線程控通道復(fù)用開關(guān)和選通開關(guān)，將仿真信號送往聯(lián)試的航電系統(tǒng)進行仿真數(shù)據(jù)的配置。

系統(tǒng)通過2塊PCI 總線的ARINC429板卡檢測各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出，用戶通過軟件界面實現(xiàn)對每組內(nèi)8個ARINC429總線選擇通道，ARINC429數(shù)據(jù)分組時將重要數(shù)據(jù)分至不同的組，以便用戶能夠同時監(jiān)控。

（3）通道控制電路：ARINC429數(shù)據(jù)采用差分傳輸方式，輸入和輸出每通道各兩路信號線，分別為信號線A＼B，為了可以同時切換信號線A＼B，使用通道復(fù)用開關(guān)盒數(shù)據(jù)選擇開關(guān)，選用雙刀雙擲繼電器。

（4）邏輯模塊：邏輯真的狀態(tài)使用接地（GND）或28VDC表示，邏輯假的狀態(tài)是使用懸空表示，因為邏輯真有兩種狀態(tài)，所以設(shè)計使用撥碼開關(guān)設(shè)置邏輯真的狀態(tài)。邏輯開關(guān)量仿真電路中的邏輯電路部分，提供邏輯信號控制繼電器，選擇離散輸出通道的邏輯真或者邏輯假。由于邏輯開關(guān)量的仿真通道共需要至少120路，考慮到邏輯電路設(shè)計的可靠性和易于修改，還要盡量減少器件，因此邏輯開關(guān)量仿真模塊的核心器件，選用可編程邏輯陣列（FPGA），將硬件數(shù)字邏輯電路設(shè)計轉(zhuǎn)換為軟件編程，提高了產(chǎn)品靈活性及擴展性。

仿真控制計算機通過RS485總線，發(fā)送仿真指令給邏輯信號仿真模塊，完成仿真信號狀態(tài)的設(shè)置，邏輯開關(guān)量仿真模塊需要RS485總線通信接口電路和控制電路，模塊選用51單片機為核心控制器。

（5）脈沖信號仿真模塊：此模塊主要功能為仿真發(fā)動機的參數(shù)信號中的燃油流量、耗量傳感器輸出信號。傳感器輸出信號為脈沖信號，脈沖信號的頻率表示流量信息。脈沖信號仿真使用FPGA進行設(shè)計，可以方便修改輸出的頻率，脈沖輸出通道之間相互獨立，在設(shè)置脈沖頻率時各通道相互不影響。仿真控制計算機通過RS485總線設(shè)置脈沖信號仿真的輸出頻率，按照電路功能劃分，脈沖信號仿真模塊可分為RS485接口電路、控制器、FPGA硬件系統(tǒng)和脈沖通道四部分組成。

（6）電阻信號仿真模塊：電阻信號仿真電路用于仿真滑油溫度傳感器、渦輪間溫度傳感器的輸出信號，這些傳感器都是以電阻形式輸出?？紤]到用戶使用方便，每路電阻仿真通道設(shè)計為三選一形式，三個電阻分別為仿真溫度信號的上限值、標準值和下限值，測試儀根據(jù)用戶選擇的仿真溫度輸出對應(yīng)的電阻值。電阻通道電路使用單刀單擲繼電器切換電阻值，仿真控制計算機通過RS485總線發(fā)送控制指令。51單片機從RS485接口電路接受受控指令，再將控制信息發(fā)送到FPGA，并控制繼電器導(dǎo)通或關(guān)閉。

（7）信號調(diào)理電路：直流電壓電流信號的輸出使用多功能板卡NI-PCI-6704提供，經(jīng)過信號調(diào)理箱后，輸出至航電系統(tǒng)，信號調(diào)理電路主要包括信號濾波器和保護電路。為保證輸出直流電壓信號精度，在模擬板卡的信號輸出端增加三階低通濾波器，濾波器的截止為40Hz，用于濾除高頻噪聲和50Hz工頻干擾。NI-PCI-6704模擬輸出板卡，輸出最大電壓值為10V，需要增加放大器電路，將輸出最大電壓值放大到32V，以滿足電壓仿真輸出精度要求。電壓保護電路主要有過壓保護、瞬態(tài)抑制、限流保護。

3 結(jié)論

航電系統(tǒng)綜合測試設(shè)備是根據(jù)機上航電系統(tǒng)接線圖，將各個子系統(tǒng)進行交聯(lián)，并為各個聯(lián)試部品提供電源及激勵條件，系統(tǒng)通過PCI總線和ARINC429板卡檢測各個子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸出，并將各個聯(lián)試部品的關(guān)鍵信號引出至設(shè)備面板，以方便用戶測試及排故，同時航電系統(tǒng)綜合測試設(shè)備能夠仿真部分部品ARINC429數(shù)據(jù)，以滿足現(xiàn)場部分產(chǎn)品缺少時的航電系統(tǒng)聯(lián)試。

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