飛機電氣系統(tǒng)地面試驗臺的計算機控制

1.中航飛機股份有限公司西安飛機分公司工裝設(shè)計所 710089；

2.中航飛機股份有限公司西安飛機分公司21廠 710089；3.西安郵電大學(xué) 710061

摘要：先進飛機電氣系統(tǒng)是一種采用多路傳輸電氣技術(shù)的混合式配電系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分布式控制集中式管理的策略，由各個負載管理中心（ELMC）控制電氣負載，由供電系統(tǒng)處理機（PSP）負責(zé)整個電氣系統(tǒng)的綜合控制，有效地實現(xiàn)了負載的自動化管理。本文闡述了飛行控制系統(tǒng)綜合模擬試驗的重要性，并針對其地面試驗的方法與途徑進行了研究與總結(jié)。

關(guān)鍵詞：飛機電氣系統(tǒng)；地面試驗臺；計算機控制

1.前言

先進飛機是以多電飛機（或全電飛機）為代表的未來飛機的發(fā)展方向，它將一種用電力供電系統(tǒng)取代原來的液壓、氣壓和機械系統(tǒng)的飛機，其涉及到的關(guān)鍵技術(shù)有高壓配電、高壓發(fā)電、高速電機、電動燃油、高壓用電、機電作動器、電氣環(huán)控以及飛機電氣系統(tǒng)的綜合管理與自動控制等。飛機在飛行時對飛行的定高和直線度要求很高，操作飛機飛行是十分復(fù)雜的，僅僅只靠飛行員操縱飛機飛行，長時間低高度飛行會導(dǎo)致飛行員工作負荷大，大腦一直處于緊繃狀態(tài)精力高度集中，對飛行員的身心健康也帶來一定的損害。因此自動飛行控制系統(tǒng)在飛機領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，同時也帶動了其地面模擬試驗的研究。

2.飛機電氣系統(tǒng)主要特點

飛機電氣系統(tǒng)主要有以下幾個特點：第一，智能化負載管理中心，以實現(xiàn)各種復(fù)雜飛行條件下負載控制的高度協(xié)調(diào)。第二，機內(nèi)電氣部件具有自檢測（BIT）功能，可以有效將飛機部件級的故障進行隔離。第三，供電處理機由數(shù)據(jù)總線獲取各種負載飛行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，依照這些信息和飛機飛行狀態(tài)等因素控制系統(tǒng)的各智能終端。第四，系統(tǒng)控制部分采用標準數(shù)據(jù)總線（目前使用較多的為1553B總線）以實現(xiàn)供電處理機和各智能終端間的數(shù)據(jù)通信。

3.飛機電氣系統(tǒng)地面試驗臺的計算機控制

從長遠來看，飛機電氣系統(tǒng)發(fā)展的總趨勢就是采用分布式配電和負載自動化管理技術(shù)。分布式配電不僅可以將配電安全性增強大大提高可靠性，還能減輕配電系統(tǒng)的重量，提高功率使用和負載管理的效能。負載自動管理技術(shù)根據(jù)飛機發(fā)電容量的大小、供電系統(tǒng)的完好程度以及飛機不同的飛行階段自動的斷開和接通用電設(shè)備，使系統(tǒng)具有重構(gòu)的能力，從而保證飛行和任務(wù)關(guān)鍵負載的可靠供電。分布式配電和負載自動管理的多路傳輸技術(shù)系統(tǒng)，是下一代先進飛機電氣系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，常規(guī)電氣系統(tǒng)是無法比擬[1]。

3.1系統(tǒng)模擬控制

自動飛行控制系統(tǒng)由于組成部件多，相互交聯(lián)復(fù)雜，每項功能的試驗都需要通過多個部品共同實現(xiàn)，因此僅對單個部品進行功能測試，不能有效實現(xiàn)整個系統(tǒng)的自動駕駛控制功能與操縱功能檢測。這就需要進行系統(tǒng)模擬聯(lián)試，模擬總裝通電過程，進一步加強對系統(tǒng)檢測能力與故障定位。目前常采用模擬座艙來進行系統(tǒng)綜合模擬聯(lián)試模擬座艙內(nèi)除布置有飛行操縱機構(gòu)，如駕駛桿腳蹬外，還可通過模擬仿真技術(shù)，在主控計算機界面設(shè)置虛擬的綜顯畫面、控制手柄、開關(guān)、相應(yīng)飛行儀表及各種告警顯示裝置，使模擬姿態(tài)逼真形象，更加直觀。同時系統(tǒng)試

驗臺架由支撐與安裝系統(tǒng)執(zhí)行機構(gòu)（舵機）的金屬構(gòu)架、飛機機械操縱機構(gòu)及其人工感覺系統(tǒng)、舵機機械加載系統(tǒng)、舵機機械位移轉(zhuǎn)變?yōu)殡姎庑盘柕霓D(zhuǎn)換裝置等組成。安裝位置能夠準確反映真實飛機狀態(tài)，滿足控制函數(shù)及傳遞函數(shù)要求；能夠?qū)ο到y(tǒng)進行地面通電檢查，設(shè)計上方便技術(shù)人員排故需要；能實現(xiàn)飛機的動態(tài)試驗。在進行系統(tǒng)綜合模擬試驗時，可根據(jù)自動飛行控制系統(tǒng)總裝通電文件，通過操作與觀察模擬座艙主控計算機的虛擬畫面，對自動飛行控制系統(tǒng)主要功能進行地面通電檢查，對系統(tǒng)功能定性分析、對控制律進行初步判斷、對系統(tǒng)進行定量分析、對性能是否達標進行判斷。例如可通過改變姿態(tài)信號和航向信號、大氣信號等仿真飛機動態(tài)變化，觀測周期桿，總槳距桿、腳蹬的運動方向[2]。

3.2功能測試控制

自動飛行控制系統(tǒng)接收機上姿態(tài)信號、航向信號以及大氣數(shù)據(jù)信息等。對其各部件功能進行測試，必須進行系統(tǒng)仿真。模擬機載信號，經(jīng)處理輸入致待測成品中，通過改變輸入信號極性和大小判斷部品工作性能的準確性與可靠性。仿真計算機的模擬方式與精度是地面試驗的關(guān)鍵。對系統(tǒng)的部品功能試驗，歸納為以下幾種方法：第一，部件供電及耗電檢查?？刹捎脵z查待測部品接口與線路的正確性，測量負載阻抗，檢查機械零位與電氣零位的一致方法試驗。第二，接通斷開邏輯檢查。用于檢查部品功能轉(zhuǎn)換的有效性。在試驗室中，使部件處于準備或不同工作狀態(tài)時，通過數(shù)據(jù)采集分析對邏輯進行判斷。第三，功能性檢查。根據(jù)各功能的設(shè)計規(guī)范要求，建立試驗測試流程，通過改變輸入信號極性和大小判斷部品性

能。在試驗中應(yīng)考慮軟硬件動態(tài)環(huán)節(jié)性能，確保測試結(jié)果精確、可靠。第四，與交聯(lián)設(shè)備接口關(guān)系檢測。在飛行控制系統(tǒng)試驗時，凡是與系統(tǒng)交聯(lián)的設(shè)備都應(yīng)檢測接口關(guān)系，交聯(lián)設(shè)備原則上采用實際產(chǎn)品參與試驗，但針對新研機型，可采用仿真試驗器代替\"在對自動飛行控制系統(tǒng)各部件進行測試時，還要考慮設(shè)備電磁兼容性，防止設(shè)備之間的電磁干擾影響試驗測試精度。電磁干擾傳遞途徑可以是沿電源線傳導(dǎo)也可以通過輻射傳遞。仿真設(shè)備應(yīng)進行電磁兼容試驗，以判斷在特定的電磁環(huán)境中，在相互干擾的條件下，檢查系統(tǒng)是否仍能正常工作，主要看自動飛行控制系統(tǒng)中的舵機是否抖動[3]。

結(jié)語

在長期的飛行試驗過程中，自動駕駛儀出現(xiàn)了一些問題和故障，有些屬于系統(tǒng)故障，有些是系統(tǒng)缺陷，有的屬于對系統(tǒng)認識和理解不到位。由于自動飛行控制系統(tǒng)的系統(tǒng)原理難度大，設(shè)備組成多，交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，因而在實際工作中對這些問題或故障的處理也很困難，給生產(chǎn)和試飛交付帶來很大影響，也為機載部品的安全帶來隱患。目前，國內(nèi)外相繼出現(xiàn)了飛機電氣系統(tǒng)地面試驗臺的計算機控制檢驗飛行控制系統(tǒng)的控制律和飛行品質(zhì)。因此，飛機電氣系統(tǒng)地面試驗臺的計算機控制其意義主要體現(xiàn)在以下幾點：第一，滿足直升機生產(chǎn)制造軍工條例要求；第二，保障機載部品裝機可靠性；第三，實現(xiàn)交聯(lián)系統(tǒng)的檢測；第四，便于故障定位與處理。飛行控制系統(tǒng)地面模擬試驗的研究，對保障系統(tǒng)可靠性以及增強航電系統(tǒng)試驗?zāi)芰ㄔO(shè)具有深遠意義。隨著飛機電氣系統(tǒng)地面試驗臺的計算機控制不斷發(fā)展，還需要不斷地深入探討與研究。

參考文獻：

[1]張宏濤，王仲生.飛機電氣系統(tǒng)故障診斷技術(shù)新進展[J].航空制造技術(shù)，2012，（20）：66-70

[2]高亞奎，支超有，張芬.現(xiàn)代飛機綜合試驗與測試技術(shù)研究[J].航空制造技術(shù)，2012，（22）：40-46

[3]宋巍.飛行控制系統(tǒng)地面試驗研究[J].黑龍江科技信息，2012，（28）：53