B737MAX的維護(hù)告知模擬系統(tǒng)的研制

張 迪 劉松派

(1、中國(guó)民航大學(xué)工程技術(shù)訓(xùn)練中心，天津300300 2、中國(guó)民航大學(xué)電子信息與航空自動(dòng)化學(xué)院，天津300300)

隨著民用航空業(yè)不斷發(fā)展，飛機(jī)已經(jīng)成為重要的、不可缺少的交通工具。因此，飛行安全是民用航空業(yè)的重要保障。波音公司在2015 年底研制出最新一代的B737MAX 系列機(jī)型，并于2017 年正式投入商用。根據(jù)相關(guān)手冊(cè)，該機(jī)型裝備有維護(hù)告知系統(tǒng)（Maintenance Awareness System，MAS），在一定程度上提升了該機(jī)型的維護(hù)效率，并且顯著地降低了該機(jī)型的維護(hù)成本。本文設(shè)計(jì)一種B737MAX 的維護(hù)告知模擬系統(tǒng)，為飛機(jī)維護(hù)和維修方式提供一種思路和方法。

1 MAS 基本功能

MAS 直接提供與適航性和系統(tǒng)信息有關(guān)的信息。該系統(tǒng)包括狀態(tài)消息頁(yè)面，維護(hù)數(shù)據(jù)頁(yè)面和維護(hù)控制頁(yè)面。對(duì)于狀態(tài)消息頁(yè)面，當(dāng)選擇MAINT 按鈕后，將顯示狀態(tài)消息頁(yè)面。狀態(tài)消息頁(yè)面提供了有助于分析飛機(jī)的適航信息。多功能面板上的系統(tǒng)開(kāi)關(guān)可以訪問(wèn)系統(tǒng)頁(yè)面。系統(tǒng)頁(yè)面上的MAINT 按鈕僅為在地面上可用。選擇MAINT 以顯示維護(hù)菜單和狀態(tài)消息頁(yè)面。狀態(tài)消息頁(yè)面可以在一個(gè)頁(yè)面上顯示28 條消息。選擇下一頁(yè)軟鍵，顯示第2 頁(yè)。如果在最后一個(gè)頁(yè)面，按下一頁(yè)軟鍵，則顯示第一頁(yè)。如果顯示任何狀態(tài)消息，則必然存在故障修理或延期。如果存在，顯示處理器計(jì)算機(jī)會(huì)打開(kāi)MAINT 燈的狀態(tài)消息。當(dāng)故障得到糾正時(shí)，燈會(huì)熄滅。對(duì)于維護(hù)數(shù)據(jù)頁(yè)面，該頁(yè)面提供了一些系統(tǒng)的信息：空調(diào)系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、失速管理偏航阻尼系統(tǒng)、接近開(kāi)關(guān)電子單元、供氣系統(tǒng)、績(jī)效體系、輔助動(dòng)力裝置、主發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。有10 個(gè)不同的系統(tǒng)有維護(hù)頁(yè)面，其中一些系統(tǒng)有多頁(yè)信息。維護(hù)頁(yè)面提供信息以幫助技術(shù)人員分析和隔離故障。有些系統(tǒng)有多頁(yè)信息，MAS 界面有19 頁(yè)。如果飛機(jī)處于地面和10,000 英尺以上（如果先前配置）可以在飛機(jī)上時(shí)選擇維護(hù)頁(yè)面。

2 MAS 基本構(gòu)成

MAS 主要包括:人機(jī)界面、EFIS 控制面板、維護(hù)面板、多功能面板、照明控制模塊、儀器切換模塊、遙控光傳感器和顯示處理器計(jì)算機(jī)。MAS 在飛行艙中以四種不同格式的顯示單元顯示導(dǎo)航、引擎、性能和維護(hù)數(shù)據(jù)。MAS 在飛行艙的顯示單元中顯示航空數(shù)據(jù)、慣性參考數(shù)據(jù)、導(dǎo)航數(shù)據(jù)、飛行模式信號(hào)牌、發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)數(shù)據(jù)、駕駛艙進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)視頻和維護(hù)數(shù)據(jù)。MAS顯示處理器計(jì)算機(jī)與許多飛機(jī)系統(tǒng)具有接口，這些系統(tǒng)將數(shù)字、模擬和離散數(shù)據(jù)發(fā)送到顯示處理器計(jì)算機(jī)。而顯示處理器計(jì)算機(jī)也向許多飛機(jī)系統(tǒng)發(fā)送數(shù)字、模擬和離散數(shù)據(jù)。

3 MAS 界面設(shè)計(jì)

MAS 界面及內(nèi)容即顯示處理器計(jì)算機(jī)實(shí)物仿真件和顯示單元實(shí)物仿真件組成的MAX 顯示系統(tǒng)，在這里用Python 編程根據(jù)波音737MAX 的顯示器界面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.1 主菜單欄選擇頁(yè)面設(shè)計(jì)

根據(jù)波音737MAX 飛機(jī)的顯示器界面，用Python 編程設(shè)計(jì)主菜單欄選擇頁(yè)面。完成界面編程后，主菜單欄選擇頁(yè)面可以從一個(gè)功能依次移動(dòng)到下一個(gè)功能，直至選擇到指定功能模塊點(diǎn)擊鼠標(biāo)滾輪進(jìn)入。選擇后，將顯示在主菜單所選的功能頁(yè)面。要進(jìn)入MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)索引界面，需要選擇MAS 中的DISPLAY選擇模塊。通過(guò)計(jì)算確定各選擇模塊的四個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)。同時(shí)，選定各模塊的背景顏色和字體顏色。接下來(lái)，將選定的相關(guān)數(shù)據(jù)代入到相關(guān)程序語(yǔ)句中，完成Python 語(yǔ)言編寫(xiě)。其中646 表示起始橫坐標(biāo)，0 表示起始縱坐標(biāo)，兩個(gè)800 表示選擇模塊界面的大?。ㄩL(zhǎng)寬）。使用text 語(yǔ)句，輸入模塊內(nèi)容及其顏色，將界面的選擇模塊內(nèi)容設(shè)定指定的顏色并計(jì)算輸入內(nèi)容的坐標(biāo)位置。

3.2 MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)索引頁(yè)面設(shè)計(jì)

根據(jù)主菜單欄選擇頁(yè)面編程的方法，完成對(duì)MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)索引頁(yè)面的編程設(shè)計(jì)。該頁(yè)面可以提供MAS 界面的索引，利用維護(hù)數(shù)據(jù)頁(yè)面的索引功能，可以更加清晰的判斷各模塊相關(guān)功能。點(diǎn)擊進(jìn)入MAS 維護(hù)索引頁(yè)面后，該頁(yè)面提供了一個(gè)交互式索引，顯示出MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)頁(yè)面的各部分運(yùn)行狀況的摘要。在MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)索引頁(yè)面中，有七個(gè)MAS 維護(hù)部分，其中有三部分是關(guān)于顯示處理器計(jì)算機(jī)（Display Processing Computer，DPC）的。這七個(gè)頁(yè)面分別是亮度、顯示、DPC 數(shù)字輸入、DPC 離散/電源輸入、DPC 離散輸出、EFIS 控制面板測(cè)試、MAS 配置。想要查看其中一個(gè)MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)內(nèi)容，需要將光標(biāo)移動(dòng)到想要顯示的部分并按下鼠標(biāo)滾輪，就能進(jìn)入該頁(yè)面。MAS 維護(hù)數(shù)據(jù)索引頁(yè)面在亮度、DPC 離散輸出、EFIS 控制面板測(cè)試顯示為DISPLAY。當(dāng)相關(guān)頁(yè)面沒(méi)有故障情況時(shí)在索引頁(yè)面中DPC 數(shù)字輸入、DPC 離散/電源輸入、顯示和MAS 配置顯示為NORMAL。當(dāng)相關(guān)頁(yè)面有故障情況時(shí)在索引頁(yè)面中DPC 數(shù)字輸入、DPC 離散/電源輸入、顯示為FAULT。當(dāng)MAS 配置頁(yè)面的部件號(hào)不匹配時(shí)，索引頁(yè)面對(duì)應(yīng)的CONFIG 顯示為琥珀色。選擇“DISPLAY”后，出現(xiàn)界面從上至下依次為“BRIGHTNESS”、“DISPLAYS”、“DPC DIGITAL INPUTS”、“DPC DISORDER OUTPUTS”、“EFIS CP TEST”、“MAS CONFIGURATION”，其 中“DPC DIGITAL INPUTS”涉及多項(xiàng)飛機(jī)電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理器計(jì)算機(jī)的工作狀態(tài)檢測(cè)，根據(jù)此作為重點(diǎn)進(jìn)行再設(shè)計(jì)，將其中有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)并計(jì)算判斷，然后將數(shù)據(jù)返回到對(duì)應(yīng)的界面位置。

3.3 BRIGHTNESS（亮度）頁(yè)面設(shè)計(jì)

通過(guò)Python 編程，設(shè)計(jì)BRIGHTNESS（亮度）頁(yè)面。亮度頁(yè)面顯示左、右的內(nèi)外側(cè)顯示單元的各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行狀態(tài)顯示。通過(guò)相關(guān)亮度模擬量的輸入輸出，可以判斷飛機(jī)亮度的故障信息及時(shí)排故。亮度頁(yè)面主要顯示每個(gè)顯示單元的亮度和對(duì)比度輸入。左外側(cè)和右外側(cè)顯示單元顯示的輸入值有：手動(dòng)亮度控制、手動(dòng)對(duì)比度控制、擋板光傳感器、遙控光傳感器。左內(nèi)側(cè)和右內(nèi)側(cè)顯示單元顯示的輸入值有：手動(dòng)亮度控制、手動(dòng)對(duì)比度控制、擋板光傳感器。另外，四個(gè)顯示單元顯示輸出值為命令亮度和命令對(duì)比度。

3.4 DISPLAYS（顯示）頁(yè)面設(shè)計(jì)

該頁(yè)面可以查看MDS 組件及其之間的連接狀態(tài)。狀態(tài)展示了顯示處理器計(jì)算機(jī)和顯示單元之間的光纖連接，同時(shí)還顯示了顯示處理器計(jì)算機(jī)之間的光纖串?dāng)_和顯示處理器計(jì)算機(jī)之間的ARINC 429 串?dāng)_。在頁(yè)面底部顯示日期和時(shí)間。對(duì)于EFIS控制面板，顯示單元和顯示處理器計(jì)算機(jī)可以通過(guò)狀態(tài)顯示：ACTIVE（綠色）、FAILED（琥珀色）、INACTIVE（白色或昏暗）。ACTIVE 顯示組件是可維護(hù)的，F(xiàn)AILED 表明組件不可用，INACTIVE 顯示組件的狀態(tài)是不可用的。機(jī)長(zhǎng)和副駕駛的多功能面板的選擇器開(kāi)關(guān)和在維護(hù)面板上的選擇器開(kāi)關(guān)可以顯示狀態(tài)，分別有：ACTIVE（綠色）、FAILED（琥珀色）、INACTIVE（白色或昏暗）。ACTIVE 顯示開(kāi)關(guān)是可維修的，F(xiàn)AILED 表明開(kāi)關(guān)不可用，INACTIVE 顯示開(kāi)關(guān)不可用。在控制開(kāi)關(guān)下可以看到顯示配置開(kāi)關(guān)、源頭開(kāi)關(guān)和控制面板開(kāi)關(guān)。顯示配置開(kāi)關(guān)指示可以顯示：NORM（正常）、OUTBD（舷外）、INBD（內(nèi)側(cè)）。源頭開(kāi)關(guān)指示可以顯示：AUTO（自動(dòng)）、ALL ON 1（全部開(kāi)1）、ALL ON 2（全部開(kāi)2）?？刂泼姘彘_(kāi)關(guān)指示可以顯示：AUTO（自動(dòng)）、BOTH ON 1（兩個(gè)都1）、BOTH ON 2（兩個(gè)都2）。

4 結(jié)論

研究構(gòu)建波音737MAX 飛機(jī)維護(hù)告知模擬系統(tǒng)的目的是，通過(guò)模擬維護(hù)告知系統(tǒng)與一些飛機(jī)電子系統(tǒng)的信息傳輸，進(jìn)而顯示飛機(jī)的實(shí)時(shí)狀態(tài)，方便于維修人員及時(shí)排除故障。項(xiàng)目總體上，通過(guò)數(shù)據(jù)源發(fā)送的數(shù)據(jù)傳輸?shù)綐?shù)莓派，將樹(shù)莓派鏈接顯示器和I/O 設(shè)備構(gòu)成模擬數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，顯示器作為顯示單位。通過(guò)在樹(shù)莓派中使用Python 編程，依次完成串口讀取數(shù)據(jù)并賦值給各個(gè)變量、構(gòu)建各個(gè)界面并調(diào)用變量進(jìn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)顯示、進(jìn)行各個(gè)頁(yè)面之間的切換（選擇功能）。