機(jī)載飛控計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)的自檢測(cè)方法分析

王成昆

摘要針對(duì)國內(nèi)大型民用飛機(jī)主飛行控制計(jì)算機(jī)故障繁多、故障難以檢測(cè)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜等諸多問題入手分析，通過介紹主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部部件的主要功能以及故障模式，對(duì)飛機(jī)的主飛控制系統(tǒng)（BIT）在完成飛行任務(wù)這一過程中，以及其在不同階段的具體檢測(cè)內(nèi)容都做了分析，并對(duì)其核心部件給出了可靠的自檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞主飛行控制計(jì)算機(jī)；機(jī)內(nèi)自檢測(cè)；故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0115-02

本文所介紹的機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，即BIT，指的是飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)備依靠自身內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試與故障隔離的一項(xiàng)新技術(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)不僅可以改善機(jī)載電子系統(tǒng)的測(cè)試性，故障診斷能力以及維修性，還能最大限度減少系統(tǒng)維修檢測(cè)的次數(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵性內(nèi)容是不依賴外界的設(shè)備系統(tǒng)，僅使用附加于系統(tǒng)內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)與故障隔離，以精確迅速地解決系統(tǒng)內(nèi)部所出現(xiàn)的各類故障。

1飛控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計(jì)分析

機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)作為飛控系統(tǒng)的主核心部分，其主要作用就是宏觀控制飛控系統(tǒng)的解算裝置，并接受各種傳感器所傳輸?shù)男畔?。而且，它也作為整個(gè)飛控系統(tǒng)的綜合管理部件，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的工作模式予以轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行邏輯判斷，對(duì)飛控系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)的各種故障，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)都會(huì)做出相應(yīng)的故障警告，并采取相應(yīng)的故障處理。

本文介紹的主飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖如下所示。

從圖不難看出，在主飛行控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖中，其核心部分為CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊兩部分。CPU模塊的功能是運(yùn)行控制律解算，模擬數(shù)據(jù)輸入、輸出，以及離散數(shù)據(jù)輸入、輸出部分，以給出運(yùn)行計(jì)算后所對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，便于更好地控制飛機(jī)的飛行狀態(tài)與飛行姿態(tài)；而存儲(chǔ)器模塊的功能是將CPU模塊在進(jìn)行計(jì)算的過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)予以存儲(chǔ)，同時(shí)也將飛控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中BIT系統(tǒng)所檢測(cè)出來的故障情況予以存儲(chǔ)；模擬量輸入、輸出模塊的功能是將飛機(jī)傳感器得到的模擬信號(hào)予以處理和采集，通過A/D、D/A模塊轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；離散量輸入、輸出信號(hào)模塊的功能是轉(zhuǎn)換并處理外部的開關(guān)型信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成可在計(jì)算機(jī)上使用的數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)換計(jì)算的最終結(jié)果，使之成為適合外部開關(guān)型的輸出量；接口模塊的功能是轉(zhuǎn)換飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的指令，并且將其傳輸給其他子系統(tǒng)。

2機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

在本文的設(shè)計(jì)方案中，將其分為加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，下面將對(duì)這幾個(gè)部分的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1）加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)行于電子控制系統(tǒng)在上電后的初始化過程中。其主要功能是測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的核心部分并給出相應(yīng)測(cè)試結(jié)果。以便于根據(jù)不同的測(cè)試結(jié)果來采取不同的處理措施。

2）飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)主要運(yùn)行于飛機(jī)起飛之前，其主要功能為測(cè)試飛控系統(tǒng)硬件的完整性，同時(shí)記錄出現(xiàn)的各類故障情況及故障類型，以便操作人員能采取相應(yīng)的處理措施。而飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則是按照周期性的運(yùn)行規(guī)律，運(yùn)行于飛機(jī)的整個(gè)飛行過程中。其主要的功能是實(shí)時(shí)、全面監(jiān)測(cè)飛行控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果。以便于操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的故障情況來采取不同的處理策略進(jìn)行隔離。使得系統(tǒng)能完成飛行任務(wù)或者將飛行任務(wù)降級(jí)完成。

3）維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)運(yùn)行于完成飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)之后，當(dāng)飛機(jī)處于地面這一位置時(shí)，地面維護(hù)人員則可以就存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的故障信息以及故障類型，來作出準(zhǔn)確的判斷，以采取合理的檢修維護(hù)措施。

3機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1 計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)

如進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)備中包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，那該計(jì)算機(jī)的軟件在開發(fā)時(shí)必須嚴(yán)格遵守RTCA在1992年12月頒布的DO—178B《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備合格審定中的軟件要求》，申請(qǐng)人必須按照DO—178B進(jìn)行提交，所提交的軟件文檔供局方進(jìn)行審批。除此之外，還應(yīng)當(dāng)清晰且持久地標(biāo)注如下內(nèi)容。

1）計(jì)算機(jī)軟件等級(jí)。

2）儀表的類型、量程。

3）在設(shè)備的每一個(gè)獨(dú)立部件上標(biāo)注部件號(hào)、TSO號(hào)，以及制造人的名稱。

4）設(shè)備的主要部件上應(yīng)當(dāng)包含對(duì)設(shè)備軟件與硬件的標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)應(yīng)當(dāng)以能表面軟件與硬件的更改狀態(tài)為內(nèi)容。

5）額定頻率和輸入電壓。

3.2 資料要求

除上述要求之外，申請(qǐng)人還應(yīng)當(dāng)以局方能夠接受的方式提交如下資料。

1）安裝程序以及限制。

2）使用說明。

3）設(shè)備限制。

4）技術(shù)條件、設(shè)計(jì)規(guī)范。

5）適用于安裝程序的接線圖以及原理圖。

6）DO—160C規(guī)定的環(huán)境合格鑒定表。

7）主要部件的目錄（按件號(hào)排列）。

8）銘牌圖紙。

9）DO—178B中規(guī)定的相應(yīng)文件，若該軟件包含多個(gè)軟件等級(jí)，那么這些文件就應(yīng)當(dāng)覆蓋到每個(gè)軟件等級(jí)。

10）制造人的CTSO鑒定合格試驗(yàn)報(bào)告。

11）圖樣目錄，其中需要列出確定的設(shè)備設(shè)計(jì)所必需的工藝文件與全部圖樣。

12）生產(chǎn)中用于測(cè)試每個(gè)設(shè)備，以保障其能夠符合CTSO的性能測(cè)試規(guī)范。

13）設(shè)備的校準(zhǔn)程序。

14）設(shè)備維修程序、故障檢修。

15）全套的圖樣。

16）DO—160C環(huán)境鑒定試驗(yàn)記錄。

3.3 其他要求

1）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何能將潛藏的故障發(fā)生率降低到最低限度。

2）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體工作環(huán)境，使得故障檢測(cè)率足夠大，且虛警率較小。

3）控制系統(tǒng)中核心部件容錯(cuò)能力應(yīng)與機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的電路容錯(cuò)能力保持在同一級(jí)別。

4）在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量避免與飛控系統(tǒng)的其他應(yīng)用軟件一同進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免混淆或?qū)ζ渌麘?yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用造成不利影響。

4主飛行控制計(jì)算機(jī)故障分析

在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)就是故障分析，在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)中，針對(duì)可能發(fā)生或潛藏的所有故障情況均應(yīng)進(jìn)行分析和研究，且是否全面進(jìn)行故障分析，都將會(huì)對(duì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)造成直接影響，從而會(huì)大幅度降低機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力。但由于故障分析方法多種多樣，因此本文所采用的故障分析的方法則是以故障模式影響程度為出發(fā)點(diǎn)的故障分析方法。

所謂故障模式影響分析，即指在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，將設(shè)計(jì)產(chǎn)品的內(nèi)部單元所潛藏的故障模式都予以分類對(duì)比，并將潛藏故障模式可能對(duì)產(chǎn)品功能所產(chǎn)生的影響程度按照嚴(yán)重程度劃分類型。故障模式影響分析的具體工作流程可劃分為定義系統(tǒng)的方式，然后再填寫故障分析的各個(gè)表格，分析比對(duì)主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部模塊潛藏的有可能出現(xiàn)的各類故障，最后填寫故障模式分析表，至此工作完成。

5機(jī)內(nèi)自檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)與探討

在進(jìn)行機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，所遵循的設(shè)計(jì)原則即采用軟件的可靠性、分析各功能子模塊、及設(shè)計(jì)軟件總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)又根據(jù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)主要運(yùn)行的四個(gè)階段，加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。

在飛機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)過程中，首先要啟動(dòng)飛控系統(tǒng)，然后再進(jìn)行檢測(cè)上電的步驟。在此之前需測(cè)試其是否滿足工作所需的聯(lián)鎖條件，如果其能滿足聯(lián)鎖條件，則可以完成上電工作，隨后按退出機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的方式，進(jìn)行下一步，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在上電過程中若存在一定故障，那么這時(shí)就需要將故障情況記錄在相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器內(nèi)，這樣駕駛員就能夠通過顯示裝置進(jìn)行飛行觀察，以及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)潛藏的故障情況。在上電完成之后就可以進(jìn)入飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)了，飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)需要運(yùn)行在飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，且還需滿足相對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖條件，若存在系統(tǒng)故障，則可以采取同樣措施將其記錄到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器當(dāng)中。而維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則運(yùn)行于飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，通過分析對(duì)比存儲(chǔ)器中所記錄的各類故障數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確診斷出存在故障的部件模塊的具體位置。最后，若能滿足相應(yīng)的條件，則可以退出系統(tǒng)。

6結(jié)束語

本文針對(duì)飛控計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)核心部件的設(shè)計(jì)方法展開討論，對(duì)于檢測(cè)故障和隔離故障，以及在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)軟件等方面，筆者都給出了比較具體合理的設(shè)計(jì)方法。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)若想在未來的航空領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)，那么我們還需進(jìn)行更深層次、更為具體的研究工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張丹濤，張隨良，楊東紅.基于系統(tǒng)需求數(shù)據(jù)庫的BIT自動(dòng)測(cè)技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2010（02）.

[2]唐建生.無人機(jī)通用維護(hù)性機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.

[3]王樹叢.飛控綜合測(cè)試平臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.

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摘要針對(duì)國內(nèi)大型民用飛機(jī)主飛行控制計(jì)算機(jī)故障繁多、故障難以檢測(cè)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜等諸多問題入手分析，通過介紹主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部部件的主要功能以及故障模式，對(duì)飛機(jī)的主飛控制系統(tǒng)（BIT）在完成飛行任務(wù)這一過程中，以及其在不同階段的具體檢測(cè)內(nèi)容都做了分析，并對(duì)其核心部件給出了可靠的自檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞主飛行控制計(jì)算機(jī)；機(jī)內(nèi)自檢測(cè)；故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0115-02

本文所介紹的機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，即BIT，指的是飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)備依靠自身內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試與故障隔離的一項(xiàng)新技術(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)不僅可以改善機(jī)載電子系統(tǒng)的測(cè)試性，故障診斷能力以及維修性，還能最大限度減少系統(tǒng)維修檢測(cè)的次數(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵性內(nèi)容是不依賴外界的設(shè)備系統(tǒng)，僅使用附加于系統(tǒng)內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)與故障隔離，以精確迅速地解決系統(tǒng)內(nèi)部所出現(xiàn)的各類故障。

1飛控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計(jì)分析

機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)作為飛控系統(tǒng)的主核心部分，其主要作用就是宏觀控制飛控系統(tǒng)的解算裝置，并接受各種傳感器所傳輸?shù)男畔?。而且，它也作為整個(gè)飛控系統(tǒng)的綜合管理部件，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的工作模式予以轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行邏輯判斷，對(duì)飛控系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)的各種故障，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)都會(huì)做出相應(yīng)的故障警告，并采取相應(yīng)的故障處理。

本文介紹的主飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖如下所示。

從圖不難看出，在主飛行控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖中，其核心部分為CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊兩部分。CPU模塊的功能是運(yùn)行控制律解算，模擬數(shù)據(jù)輸入、輸出，以及離散數(shù)據(jù)輸入、輸出部分，以給出運(yùn)行計(jì)算后所對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，便于更好地控制飛機(jī)的飛行狀態(tài)與飛行姿態(tài)；而存儲(chǔ)器模塊的功能是將CPU模塊在進(jìn)行計(jì)算的過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)予以存儲(chǔ)，同時(shí)也將飛控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中BIT系統(tǒng)所檢測(cè)出來的故障情況予以存儲(chǔ)；模擬量輸入、輸出模塊的功能是將飛機(jī)傳感器得到的模擬信號(hào)予以處理和采集，通過A/D、D/A模塊轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；離散量輸入、輸出信號(hào)模塊的功能是轉(zhuǎn)換并處理外部的開關(guān)型信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成可在計(jì)算機(jī)上使用的數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)換計(jì)算的最終結(jié)果，使之成為適合外部開關(guān)型的輸出量；接口模塊的功能是轉(zhuǎn)換飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的指令，并且將其傳輸給其他子系統(tǒng)。

2機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

在本文的設(shè)計(jì)方案中，將其分為加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，下面將對(duì)這幾個(gè)部分的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1）加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)行于電子控制系統(tǒng)在上電后的初始化過程中。其主要功能是測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的核心部分并給出相應(yīng)測(cè)試結(jié)果。以便于根據(jù)不同的測(cè)試結(jié)果來采取不同的處理措施。

2）飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)主要運(yùn)行于飛機(jī)起飛之前，其主要功能為測(cè)試飛控系統(tǒng)硬件的完整性，同時(shí)記錄出現(xiàn)的各類故障情況及故障類型，以便操作人員能采取相應(yīng)的處理措施。而飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則是按照周期性的運(yùn)行規(guī)律，運(yùn)行于飛機(jī)的整個(gè)飛行過程中。其主要的功能是實(shí)時(shí)、全面監(jiān)測(cè)飛行控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果。以便于操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的故障情況來采取不同的處理策略進(jìn)行隔離。使得系統(tǒng)能完成飛行任務(wù)或者將飛行任務(wù)降級(jí)完成。

3）維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)運(yùn)行于完成飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)之后，當(dāng)飛機(jī)處于地面這一位置時(shí)，地面維護(hù)人員則可以就存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的故障信息以及故障類型，來作出準(zhǔn)確的判斷，以采取合理的檢修維護(hù)措施。

3機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1 計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)

如進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)備中包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，那該計(jì)算機(jī)的軟件在開發(fā)時(shí)必須嚴(yán)格遵守RTCA在1992年12月頒布的DO—178B《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備合格審定中的軟件要求》，申請(qǐng)人必須按照DO—178B進(jìn)行提交，所提交的軟件文檔供局方進(jìn)行審批。除此之外，還應(yīng)當(dāng)清晰且持久地標(biāo)注如下內(nèi)容。

1）計(jì)算機(jī)軟件等級(jí)。

2）儀表的類型、量程。

3）在設(shè)備的每一個(gè)獨(dú)立部件上標(biāo)注部件號(hào)、TSO號(hào)，以及制造人的名稱。

4）設(shè)備的主要部件上應(yīng)當(dāng)包含對(duì)設(shè)備軟件與硬件的標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)應(yīng)當(dāng)以能表面軟件與硬件的更改狀態(tài)為內(nèi)容。

5）額定頻率和輸入電壓。

3.2 資料要求

除上述要求之外，申請(qǐng)人還應(yīng)當(dāng)以局方能夠接受的方式提交如下資料。

1）安裝程序以及限制。

2）使用說明。

3）設(shè)備限制。

4）技術(shù)條件、設(shè)計(jì)規(guī)范。

5）適用于安裝程序的接線圖以及原理圖。

6）DO—160C規(guī)定的環(huán)境合格鑒定表。

7）主要部件的目錄（按件號(hào)排列）。

8）銘牌圖紙。

9）DO—178B中規(guī)定的相應(yīng)文件，若該軟件包含多個(gè)軟件等級(jí)，那么這些文件就應(yīng)當(dāng)覆蓋到每個(gè)軟件等級(jí)。

10）制造人的CTSO鑒定合格試驗(yàn)報(bào)告。

11）圖樣目錄，其中需要列出確定的設(shè)備設(shè)計(jì)所必需的工藝文件與全部圖樣。

12）生產(chǎn)中用于測(cè)試每個(gè)設(shè)備，以保障其能夠符合CTSO的性能測(cè)試規(guī)范。

13）設(shè)備的校準(zhǔn)程序。

14）設(shè)備維修程序、故障檢修。

15）全套的圖樣。

16）DO—160C環(huán)境鑒定試驗(yàn)記錄。

3.3 其他要求

1）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何能將潛藏的故障發(fā)生率降低到最低限度。

2）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體工作環(huán)境，使得故障檢測(cè)率足夠大，且虛警率較小。

3）控制系統(tǒng)中核心部件容錯(cuò)能力應(yīng)與機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的電路容錯(cuò)能力保持在同一級(jí)別。

4）在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量避免與飛控系統(tǒng)的其他應(yīng)用軟件一同進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免混淆或?qū)ζ渌麘?yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用造成不利影響。

4主飛行控制計(jì)算機(jī)故障分析

在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)就是故障分析，在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)中，針對(duì)可能發(fā)生或潛藏的所有故障情況均應(yīng)進(jìn)行分析和研究，且是否全面進(jìn)行故障分析，都將會(huì)對(duì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)造成直接影響，從而會(huì)大幅度降低機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力。但由于故障分析方法多種多樣，因此本文所采用的故障分析的方法則是以故障模式影響程度為出發(fā)點(diǎn)的故障分析方法。

所謂故障模式影響分析，即指在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，將設(shè)計(jì)產(chǎn)品的內(nèi)部單元所潛藏的故障模式都予以分類對(duì)比，并將潛藏故障模式可能對(duì)產(chǎn)品功能所產(chǎn)生的影響程度按照嚴(yán)重程度劃分類型。故障模式影響分析的具體工作流程可劃分為定義系統(tǒng)的方式，然后再填寫故障分析的各個(gè)表格，分析比對(duì)主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部模塊潛藏的有可能出現(xiàn)的各類故障，最后填寫故障模式分析表，至此工作完成。

5機(jī)內(nèi)自檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)與探討

在進(jìn)行機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，所遵循的設(shè)計(jì)原則即采用軟件的可靠性、分析各功能子模塊、及設(shè)計(jì)軟件總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)又根據(jù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)主要運(yùn)行的四個(gè)階段，加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。

在飛機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)過程中，首先要啟動(dòng)飛控系統(tǒng)，然后再進(jìn)行檢測(cè)上電的步驟。在此之前需測(cè)試其是否滿足工作所需的聯(lián)鎖條件，如果其能滿足聯(lián)鎖條件，則可以完成上電工作，隨后按退出機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的方式，進(jìn)行下一步，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在上電過程中若存在一定故障，那么這時(shí)就需要將故障情況記錄在相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器內(nèi)，這樣駕駛員就能夠通過顯示裝置進(jìn)行飛行觀察，以及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)潛藏的故障情況。在上電完成之后就可以進(jìn)入飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)了，飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)需要運(yùn)行在飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，且還需滿足相對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖條件，若存在系統(tǒng)故障，則可以采取同樣措施將其記錄到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器當(dāng)中。而維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則運(yùn)行于飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，通過分析對(duì)比存儲(chǔ)器中所記錄的各類故障數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確診斷出存在故障的部件模塊的具體位置。最后，若能滿足相應(yīng)的條件，則可以退出系統(tǒng)。

6結(jié)束語

本文針對(duì)飛控計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)核心部件的設(shè)計(jì)方法展開討論，對(duì)于檢測(cè)故障和隔離故障，以及在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)軟件等方面，筆者都給出了比較具體合理的設(shè)計(jì)方法。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)若想在未來的航空領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)，那么我們還需進(jìn)行更深層次、更為具體的研究工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張丹濤，張隨良，楊東紅.基于系統(tǒng)需求數(shù)據(jù)庫的BIT自動(dòng)測(cè)技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2010（02）.

[2]唐建生.無人機(jī)通用維護(hù)性機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.

[3]王樹叢.飛控綜合測(cè)試平臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.

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摘要針對(duì)國內(nèi)大型民用飛機(jī)主飛行控制計(jì)算機(jī)故障繁多、故障難以檢測(cè)以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜等諸多問題入手分析，通過介紹主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部部件的主要功能以及故障模式，對(duì)飛機(jī)的主飛控制系統(tǒng)（BIT）在完成飛行任務(wù)這一過程中，以及其在不同階段的具體檢測(cè)內(nèi)容都做了分析，并對(duì)其核心部件給出了可靠的自檢測(cè)方法。

關(guān)鍵詞主飛行控制計(jì)算機(jī)；機(jī)內(nèi)自檢測(cè)；故障檢測(cè)

中圖分類號(hào)：TP202 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0115-02

本文所介紹的機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，即BIT，指的是飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)備依靠自身內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)測(cè)試與故障隔離的一項(xiàng)新技術(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)不僅可以改善機(jī)載電子系統(tǒng)的測(cè)試性，故障診斷能力以及維修性，還能最大限度減少系統(tǒng)維修檢測(cè)的次數(shù)。機(jī)內(nèi)自檢測(cè)技術(shù)的關(guān)鍵性內(nèi)容是不依賴外界的設(shè)備系統(tǒng)，僅使用附加于系統(tǒng)內(nèi)部的軟硬件來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)檢測(cè)與故障隔離，以精確迅速地解決系統(tǒng)內(nèi)部所出現(xiàn)的各類故障。

1飛控系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)計(jì)分析

機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)作為飛控系統(tǒng)的主核心部分，其主要作用就是宏觀控制飛控系統(tǒng)的解算裝置，并接受各種傳感器所傳輸?shù)男畔?。而且，它也作為整個(gè)飛控系統(tǒng)的綜合管理部件，能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)中出現(xiàn)的工作模式予以轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行邏輯判斷，對(duì)飛控系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)的各種故障，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)都會(huì)做出相應(yīng)的故障警告，并采取相應(yīng)的故障處理。

本文介紹的主飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖如下所示。

從圖不難看出，在主飛行控制計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)構(gòu)成設(shè)計(jì)圖中，其核心部分為CPU模塊、存儲(chǔ)器模塊兩部分。CPU模塊的功能是運(yùn)行控制律解算，模擬數(shù)據(jù)輸入、輸出，以及離散數(shù)據(jù)輸入、輸出部分，以給出運(yùn)行計(jì)算后所對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果，便于更好地控制飛機(jī)的飛行狀態(tài)與飛行姿態(tài)；而存儲(chǔ)器模塊的功能是將CPU模塊在進(jìn)行計(jì)算的過程中所產(chǎn)生的所有數(shù)據(jù)予以存儲(chǔ)，同時(shí)也將飛控系統(tǒng)在運(yùn)行過程中BIT系統(tǒng)所檢測(cè)出來的故障情況予以存儲(chǔ)；模擬量輸入、輸出模塊的功能是將飛機(jī)傳感器得到的模擬信號(hào)予以處理和采集，通過A/D、D/A模塊轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)；離散量輸入、輸出信號(hào)模塊的功能是轉(zhuǎn)換并處理外部的開關(guān)型信號(hào)，將其轉(zhuǎn)換成可在計(jì)算機(jī)上使用的數(shù)字信號(hào)，并轉(zhuǎn)換計(jì)算的最終結(jié)果，使之成為適合外部開關(guān)型的輸出量；接口模塊的功能是轉(zhuǎn)換飛控系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的指令，并且將其傳輸給其他子系統(tǒng)。

2機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

在本文的設(shè)計(jì)方案中，將其分為加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，下面將對(duì)這幾個(gè)部分的功能進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

1）加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)檢測(cè)運(yùn)行于電子控制系統(tǒng)在上電后的初始化過程中。其主要功能是測(cè)試對(duì)系統(tǒng)的核心部分并給出相應(yīng)測(cè)試結(jié)果。以便于根據(jù)不同的測(cè)試結(jié)果來采取不同的處理措施。

2）飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)主要運(yùn)行于飛機(jī)起飛之前，其主要功能為測(cè)試飛控系統(tǒng)硬件的完整性，同時(shí)記錄出現(xiàn)的各類故障情況及故障類型，以便操作人員能采取相應(yīng)的處理措施。而飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則是按照周期性的運(yùn)行規(guī)律，運(yùn)行于飛機(jī)的整個(gè)飛行過程中。其主要的功能是實(shí)時(shí)、全面監(jiān)測(cè)飛行控制系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)并存儲(chǔ)測(cè)試結(jié)果。以便于操作人員根據(jù)數(shù)據(jù)顯示的故障情況來采取不同的處理策略進(jìn)行隔離。使得系統(tǒng)能完成飛行任務(wù)或者將飛行任務(wù)降級(jí)完成。

3）維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)運(yùn)行于完成飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)之后，當(dāng)飛機(jī)處于地面這一位置時(shí)，地面維護(hù)人員則可以就存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)的故障信息以及故障類型，來作出準(zhǔn)確的判斷，以采取合理的檢修維護(hù)措施。

3機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

3.1 計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)

如進(jìn)行設(shè)計(jì)的設(shè)備中包含數(shù)字計(jì)算機(jī)，那該計(jì)算機(jī)的軟件在開發(fā)時(shí)必須嚴(yán)格遵守RTCA在1992年12月頒布的DO—178B《機(jī)載系統(tǒng)和設(shè)備合格審定中的軟件要求》，申請(qǐng)人必須按照DO—178B進(jìn)行提交，所提交的軟件文檔供局方進(jìn)行審批。除此之外，還應(yīng)當(dāng)清晰且持久地標(biāo)注如下內(nèi)容。

1）計(jì)算機(jī)軟件等級(jí)。

2）儀表的類型、量程。

3）在設(shè)備的每一個(gè)獨(dú)立部件上標(biāo)注部件號(hào)、TSO號(hào)，以及制造人的名稱。

4）設(shè)備的主要部件上應(yīng)當(dāng)包含對(duì)設(shè)備軟件與硬件的標(biāo)識(shí)，該標(biāo)識(shí)應(yīng)當(dāng)以能表面軟件與硬件的更改狀態(tài)為內(nèi)容。

5）額定頻率和輸入電壓。

3.2 資料要求

除上述要求之外，申請(qǐng)人還應(yīng)當(dāng)以局方能夠接受的方式提交如下資料。

1）安裝程序以及限制。

2）使用說明。

3）設(shè)備限制。

4）技術(shù)條件、設(shè)計(jì)規(guī)范。

5）適用于安裝程序的接線圖以及原理圖。

6）DO—160C規(guī)定的環(huán)境合格鑒定表。

7）主要部件的目錄（按件號(hào)排列）。

8）銘牌圖紙。

9）DO—178B中規(guī)定的相應(yīng)文件，若該軟件包含多個(gè)軟件等級(jí)，那么這些文件就應(yīng)當(dāng)覆蓋到每個(gè)軟件等級(jí)。

10）制造人的CTSO鑒定合格試驗(yàn)報(bào)告。

11）圖樣目錄，其中需要列出確定的設(shè)備設(shè)計(jì)所必需的工藝文件與全部圖樣。

12）生產(chǎn)中用于測(cè)試每個(gè)設(shè)備，以保障其能夠符合CTSO的性能測(cè)試規(guī)范。

13）設(shè)備的校準(zhǔn)程序。

14）設(shè)備維修程序、故障檢修。

15）全套的圖樣。

16）DO—160C環(huán)境鑒定試驗(yàn)記錄。

3.3 其他要求

1）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮如何能將潛藏的故障發(fā)生率降低到最低限度。

2）機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合具體工作環(huán)境，使得故障檢測(cè)率足夠大，且虛警率較小。

3）控制系統(tǒng)中核心部件容錯(cuò)能力應(yīng)與機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的電路容錯(cuò)能力保持在同一級(jí)別。

4）在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)盡量避免與飛控系統(tǒng)的其他應(yīng)用軟件一同進(jìn)行設(shè)計(jì)，以免混淆或?qū)ζ渌麘?yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和應(yīng)用造成不利影響。

4主飛行控制計(jì)算機(jī)故障分析

在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，最為關(guān)鍵的核心環(huán)節(jié)就是故障分析，在機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)中，針對(duì)可能發(fā)生或潛藏的所有故障情況均應(yīng)進(jìn)行分析和研究，且是否全面進(jìn)行故障分析，都將會(huì)對(duì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)造成直接影響，從而會(huì)大幅度降低機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的故障檢測(cè)能力。但由于故障分析方法多種多樣，因此本文所采用的故障分析的方法則是以故障模式影響程度為出發(fā)點(diǎn)的故障分析方法。

所謂故障模式影響分析，即指在設(shè)計(jì)產(chǎn)品的過程中，將設(shè)計(jì)產(chǎn)品的內(nèi)部單元所潛藏的故障模式都予以分類對(duì)比，并將潛藏故障模式可能對(duì)產(chǎn)品功能所產(chǎn)生的影響程度按照嚴(yán)重程度劃分類型。故障模式影響分析的具體工作流程可劃分為定義系統(tǒng)的方式，然后再填寫故障分析的各個(gè)表格，分析比對(duì)主飛行控制計(jì)算機(jī)內(nèi)部模塊潛藏的有可能出現(xiàn)的各類故障，最后填寫故障模式分析表，至此工作完成。

5機(jī)內(nèi)自檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)與探討

在進(jìn)行機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)時(shí)，所遵循的設(shè)計(jì)原則即采用軟件的可靠性、分析各功能子模塊、及設(shè)計(jì)軟件總體結(jié)構(gòu)，同時(shí)又根據(jù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)主要運(yùn)行的四個(gè)階段，加電啟動(dòng)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)、飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)和飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)，以及維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)。

在飛機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)過程中，首先要啟動(dòng)飛控系統(tǒng)，然后再進(jìn)行檢測(cè)上電的步驟。在此之前需測(cè)試其是否滿足工作所需的聯(lián)鎖條件，如果其能滿足聯(lián)鎖條件，則可以完成上電工作，隨后按退出機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)的方式，進(jìn)行下一步，機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)在上電過程中若存在一定故障，那么這時(shí)就需要將故障情況記錄在相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器內(nèi)，這樣駕駛員就能夠通過顯示裝置進(jìn)行飛行觀察，以及時(shí)、準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)潛藏的故障情況。在上電完成之后就可以進(jìn)入飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)了，飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)需要運(yùn)行在飛行前機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，且還需滿足相對(duì)應(yīng)的聯(lián)鎖條件，若存在系統(tǒng)故障，則可以采取同樣措施將其記錄到對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器當(dāng)中。而維護(hù)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)則運(yùn)行于飛行中機(jī)內(nèi)自檢測(cè)完成之后，通過分析對(duì)比存儲(chǔ)器中所記錄的各類故障數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確診斷出存在故障的部件模塊的具體位置。最后，若能滿足相應(yīng)的條件，則可以退出系統(tǒng)。

6結(jié)束語

本文針對(duì)飛控計(jì)算機(jī)機(jī)內(nèi)核心部件的設(shè)計(jì)方法展開討論，對(duì)于檢測(cè)故障和隔離故障，以及在設(shè)計(jì)機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)軟件等方面，筆者都給出了比較具體合理的設(shè)計(jì)方法。但隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、航空技術(shù)的不斷進(jìn)步，這項(xiàng)技術(shù)若想在未來的航空領(lǐng)域做出更大的貢獻(xiàn)，那么我們還需進(jìn)行更深層次、更為具體的研究工作。

參考文獻(xiàn)

[1]張丹濤，張隨良，楊東紅.基于系統(tǒng)需求數(shù)據(jù)庫的BIT自動(dòng)測(cè)技術(shù)[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2010（02）.

[2]唐建生.無人機(jī)通用維護(hù)性機(jī)內(nèi)自檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2012.

[3]王樹叢.飛控綜合測(cè)試平臺(tái)硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2013.

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