全動模擬機SimI/O系統(tǒng)研究及應(yīng)用

王 依，王金達，楊慶奎，王景陽，譚昌浩

（天津杰普遜國際飛行學(xué)院有限公司朝陽飛行訓(xùn)練基地，遼寧朝陽 122000）

0 引言

隨著中國民用航空的發(fā)展，全動模擬機市場的需求越來越大，如何最大限度的保障全動模擬機的可靠性，是各模擬中心運營人不斷探索的方向。全動模擬機的組成通常有服務(wù)器、座艙航電系統(tǒng)、教員操作系統(tǒng)、電源分配系統(tǒng)、載荷控制系統(tǒng)、運動系統(tǒng)、視景系統(tǒng)等眾多復(fù)雜部件組成。擁有SimI/O系統(tǒng)的全動模擬機可以有效幫助維護人員快速的排查并定位故障，節(jié)省維修時間，提高設(shè)備的可用率。

1 SimI/O的工作原理

1.1 系統(tǒng)組成

SimI/O系統(tǒng)由機箱、背板、散熱組件和斷路器接口模塊組成。

（1）SimI/O機箱是一個12插槽機箱，為SimI/O系統(tǒng)中使用的板卡組件提供安裝設(shè)施，如圖1所示。

圖1 SimI/O機箱

電源模塊：為機箱內(nèi)部模塊提供直流電源。

處理器模塊：處理器板卡組件加載并執(zhí)行控制和模擬軟件。在啟動時，處理器通過主以太網(wǎng)端口訪問文件服務(wù)器，下載啟動文件和模擬文件。處理器通過主機與SimI/O服務(wù)器通信。處理器板卡組件包含一個PowerPC芯片和相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)接口控制（NIC）邏輯，控制所有以太網(wǎng)通信功能。

緩沖器模塊：緩沖板卡組件（在處理器板卡和I/O模塊地址/控制/時鐘線之間）為防止數(shù)據(jù)丟失提供額外的安全余量。

I/O模塊：分為數(shù)字輸入輸出卡、模擬輸入輸出卡，處理數(shù)字和模擬信號。根據(jù)需要實現(xiàn)功能不同，配置不同型號及數(shù)量的I/O板卡。

（2）背板中包含用于板卡組件的各種插槽，還包含兩個溫度傳感器，位于電源卡組件插槽和處理器（CPU）卡組件插槽上方。這些傳感器持續(xù)監(jiān)控內(nèi)部溫度，如果內(nèi)部溫度超過45℃，則打開風(fēng)扇，當(dāng)溫度低于45℃時關(guān)閉風(fēng)扇，如果超過上限則關(guān)閉電源。背板如圖2所示。

圖2 SimI/O背板

（3）SimI/O機箱的后部帶有一個安裝有4個風(fēng)扇和4個可更換的過濾網(wǎng)散熱組件，通過循環(huán)空氣控制機箱內(nèi)溫度，如圖3所示。

圖3 散熱組件

（4）斷路器接口模塊是一個矩陣式I/O轉(zhuǎn)換器卡，位于帶有斷路器的面板上或附近。每個矩陣I/O轉(zhuǎn)換器最多可以處理256個斷路器。全動模擬機中轉(zhuǎn)換器卡的數(shù)量取決于包含斷路器的面板數(shù)量。CBI接收來自SimI/O系統(tǒng)的信號以激活和監(jiān)控斷路器的狀態(tài)。如圖4所示。

圖4 斷路器接口模塊

1.2 工作原理

SimI/O系統(tǒng)是全動模擬機輸入/輸出系統(tǒng)，連接主機與駕駛艙、航空電子設(shè)備、載荷和運動控制等系統(tǒng)，充當(dāng)主機與駕駛艙、航空電子設(shè)備、載荷和運動控制之間的接口，工作原理如圖5所示。SimI/O系統(tǒng)與主機之間的連接是通過以太網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)交換機進行的。SimI/O系統(tǒng)有兩個以太網(wǎng)連接，一個與主機之間的數(shù)據(jù)傳輸，另一個作為診斷/控制端口。SimI/O與主機通信，通過以太網(wǎng)接口傳輸大量數(shù)據(jù)。通常SimI/O不會更改或生成數(shù)據(jù)，只修改接收到的數(shù)據(jù)的格式。以太網(wǎng)總線提供在系統(tǒng)重啟、維護診斷和軟件實用程序期間加載模擬文件。

圖5 SimI/O工作原理

1.3 主要功能

（1）將從全動模擬機接收到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街鳈C。

（2）將新處理的數(shù)據(jù)從主機傳輸?shù)较鄳?yīng)的模擬機設(shè)備。

（3）使用SimI/O軟件進行更改并訪問SimI/O系統(tǒng)的所有功能，以進行測試、監(jiān)視、故障排查和控制。

2 全動模擬機SimI/O系統(tǒng)的典型應(yīng)用

結(jié)合停留剎車的故障實例簡述全自動模擬機SimI/O系統(tǒng)的典型應(yīng)用。

2.1 故障描述

全動模擬機停留剎車開關(guān)打到OFF位后，剎車狀態(tài)無法接觸，飛機不能滑行。

2.2 故障分析

真實飛機停留剎車ON位時，利用剎車液罐中的壓力擠壓住剎車片，機組增加油門時，飛機機輪不會滑動；停留剎車OFF位時，剎車液管壓力釋放，飛機可以滑行。全動模擬機的功能是模擬真實飛機操作和性能，它的停留剎車控制來自于控制信號的變化。

（1）根據(jù)故障現(xiàn)象和分析，查找停留剎車信號處理線路圖，如圖6所示。根據(jù)線路圖中的I/O信息，確定控制該信號的編號為6A7A2A1，對應(yīng)SimI/O中的I/O 10模塊，信號標(biāo)簽為22、23。

圖6 停留剎車信號線路圖

（2）在主機桌面中點擊SimI/O圖標(biāo)，進入軟件。在初始頁面，選擇用戶編號，點擊閃爍的前進箭頭以訪問主頁。SimI/O程序最多可支持10個用戶，主頁顯示系統(tǒng)的整體狀態(tài)，如圖7所示。

圖7 SimI/O軟件界面

（3）找到對應(yīng)的6A7A2A1中模塊10和標(biāo)簽22、23，對應(yīng)名稱為線路圖中park_brake_on和park_brake_off，檢查停留剎車工作邏輯，停留剎車信號控制邏輯見表1。

表1 停留剎車信號控制邏輯表

（4）測試停留剎車在ON位和OFF位，SimI/O系統(tǒng)中停留剎車信號標(biāo)簽park_brake_off數(shù)值始終為0，如圖8所示。這顯示剎車系統(tǒng)一直起作用，飛機無法滑行。接下來需要判斷導(dǎo)致該情況發(fā)生是信號處理還是信號產(chǎn)生的原因。

圖8 SimI/O中停留剎車信號

（5）使用SimI/O的維護模式，中斷主機與駕駛艙的通信，由人工直接介入，向終端發(fā)送指令。按照邏輯表中的值更改park_brake_on和park_brake_off的值，如圖9所示。進入駕駛艙檢查停留剎車開關(guān)ON位和OFF位效果正常，由此判斷邏輯和信號處理是正確的，需繼續(xù)檢查信號發(fā)生設(shè)備。

圖9 SimI/O維護模式下修改參數(shù)

（6）通過查找信號發(fā)生模塊，發(fā)現(xiàn)停留剎車組件中開關(guān)中滾輪金屬彈片損壞發(fā)生形變，在停留剎車OFF位時，不能觸發(fā)閉合開關(guān)，導(dǎo)致輸出信號park_brake_off的值一直為0，剎車狀態(tài)不能解除，如圖10所示。

圖10 發(fā)生形變的開關(guān)

2.3 故障排除

維護人員更換S2開關(guān)后，再次通過SIM I/O軟件中檢查信號，停留剎車OFF位時，park_brake_on值為0，park_brake_off值為1，如圖11所示，進入駕駛艙操作模擬機可以正?；?，故障消除。

圖11 停留剎車開關(guān)OFF位，SimI/O中正確參數(shù)

3 結(jié)束語

研究全動模擬機中SimI/O系統(tǒng)的工作原理，針對模擬機停留剎車故障，使用SimI/O系統(tǒng)進行排查，快速有效地進行故障定位，降低全動模擬機的維護時間。