10航电系统联试设备的研制-黄志华(6)

502第二十八届（2012）全国直升机年会论文航电系统综合联试设备的研制黄志华（昌河飞机工业集团有限责任公司，景德镇，333002）摘要：针对综合航电系统的信号特征和测试需求，设计并实现了用于综合航电地面交联试验的实时测试系统；同时对航空总线信号、各种功能信号进行测试、分析和故障诊断。经实际测试，此设备各项性能均满足测试需求.关键词：航电系统;联试设备;研制随着电子技术与计算机技术的发展，航电系统的发展经历了4个阶段。第一阶段是分立式结构——分立式航空电子系统(20世纪60年代以前)；第二阶段是集中式结构——集中式航空电子系统(60年代初)，第三阶段是集中分布式体系结构——联合式航空电子系统(70年代初)，第四阶段为分布式结构(也有文章称光纤局域网)——综合式航空电子系统(80年代中期)。未来，航电系统必将向着数字化、通用化、综合化、标准化和智能化的方向发展。这种发展趋势，使得航电系统在整机中的作用越来越重要。目前，先进的综合航电系统对于提高飞机的整体性能起着决定性的作用。因此，航电系统也被视为飞机的神经中枢。对于这种极其重要的飞机神经中枢系统，必须保证装机前的状态良好，且出现故障后，能够及时、准确地定位故障原因。因此，研制一套能够对航电系统进行校验、联试和排故的设备，对于提高飞机的生产效率和维护质量，具有极其重要的意义。1航电系统联试设备的总体结构直8某型机航电系统包括综合显示系统、导航系统、通信识别与数据链系统、飞行参数及音频记录系统、机电管理系统、备份飞行指示系统、飞控系统等7个子系统。图1显示了航电系统内部各子系统之间的相互交联关系。图1航电系统内部交互关系5031.1为实现航电系统各部品的联试和校验。此设备应具备以下功能：(1)为参试航电系统或联试设备提供安装台架；(2)为参试航电系统或联试设备提供工作电源；(3)为参试系统之间及内部信号的传输、监控和仿真提供电缆连接；(4)对参试系统之间的交联信号进行监控，包括总线信号、离散量信号、模拟量信号；(5)为子系统内部各LRU之间的交联信号提供测试点；(6)为联试设备提供非航电信号、驾驶杆信号、轮载信号、游标信号的物理仿真；(7)为参加联试部件提供无线电信号激励。1.2为实现上述功能，在空间布局上，将该设备划分为5大区域：(1)电源系统区域：主要为航电联试设备提供工作电源，机载设备所需的各种电源，如DC28V、110V/400HZ、36V/400HZ、26V/400HZ，均有此功能区提供。它是整个联试系统的能源供给部分。(2)设备台架区：在联试时，为机载设备的安装或固定提供支承。(3)中央操纵区：主要放置机上驾驶舱内的航电设备，此区域的布置，采用仿驾驶舱的布局形式，提供便利的人机交互接口。(4)总线信号监控区：现代航电系统主要依靠各种总线信号，建立相互之间的信息交互通道。此区域的主要功能是监控各航电设备校验或联试时，相互之间传递的总线数据信息。(5)信号仿真与监控区：某些航电设备需要供给一定的传感器信号才能出现需要的状态，以进行校验和联试。在正常状态下，这些传感器信号只有在飞机正常工作时，才能出现，为了在地面对这些航电设备进行校验和联试，需要对这类信号进行仿真。此区域的功能就是为航电系统的校验和联试，提供各种传感器信号激励源。电源系统总电源柜电源特性试验柜供电控制柜机载设备台架无线电舱台架机电管理系统台架导航系统台架总线信号监控台显示屏操纵区航行仪表板多功能显示器MFD1多功能显示器MFD2机电参数显示器多功能显示器MFD3多功能显示器MFD4中央操纵台信号仿真与监控台操纵区操纵区操纵区图2航电系统联试设备总体结构布局图504将联试设备划分为5个功能区，可使总体结构设计清晰，各功能区目标功能明确，便于系统的详细设计。对于使用者而言，也具有简单、便利的优点。2电缆及信号布局设计电缆网络主要包括：电源电缆网络、信号电缆网络、测试电缆网络、计算机网络。该套电缆与直升机上各子系统之间电缆连接类似，特别是电源电缆网络，完全符合机上电源电缆长度和规格。同时，还考虑了LRU与综合联试台之间的连接。电缆网络主要实现以下的功能：(1)为设备和LRU提供电源；(2)各子系统之间的连接以及子系统内部LRU之间的连接；(3)航空电子系统与其它设备（如轮载/按键信号仿真装置）的连接；(4)与信号测试面板的连接；(5)与非总线信号综合测试系统的连接。制作电缆的连接器和导线均采用航空插头及导线，为了避免电源压降，采用直接从电源系统控制端引出电源线到被测设备，可避免转接过多后电缆阻抗过大，出现压降。同时将信号线网络与电源网络分开布置，可避免信号间的干扰。图3为设备台架电缆网络布局图。=F2-A1-X=F2-B1-X=F5-A1-X1=F5-A1-X2=F5-S1-X1=F5-A2-X1=S2-S1-XS3=S2-A1-XS1=S2-A1-XS2=S2-A2-X=S5-A2-X=S5-S1-a=S4-A1-XS=S4-A3-XS2=S4-A3-XS3=S4-A3-XS4=D1-A5-X2=D1-A5-X3=D1-A5-X1=D1-A10-X2=D1-A10-X3=D1-A10-X1=D1-A8-X2=D1-A8-X3=D1-A8-X1=S4-A6-X=R6-A1-X=S1-A-X=U1-P4-X1=U1-P3-X1=U1-P3-X2=U1-P4-X2=U1-P1-X2=U1-P1-X4=U1-P1-X1=U1-P1-X5=D1-A14-X1=D1-A14-X2机内通话器=F6-S1-X=F6-S2-X=F6-S3-X=D1-A6-X1=D1-A6-X2=R2-A2-X=S4-A2-XS=F6-A4-a=F6-A3-a=F6-A3-b=D1-A7-X1=F5-A3-X=R4-A2-XS7=F2-A2-X=D1-A9-X1=D1-A9-X2=R6-A2-X=R1-A2-X=MON-X1=EMU-X1=MON-X2=MON-X3=MON-X4=EMU-X2=EMU-X3=EMU-X4=EMU-X5=EMU-X6=EMU-X7=EMU-X8=EMU-X9=EMU-X10=MON-X5=D1-A1-X1=D1-A1-X2=D1-A2-X1=D1-A2-X2=D1-A3-X1=D1-A3-X2=D1-A4-X1=D1-A4-X2=S5-A1-X=U1-P2-X飞控接口=R1-A1-X=R2-A1-X=R5-A1-XS2=R5-A1-XS4=R5-A1-XS1=R1-A3-X1=R1-A3-X2=R4-A1-XS1=R4-A1-XS2=R4-A3-XS8=R6-W1-X=F6-A1-a=F6-A1-b=F6-A1-c=F6-A2-a=F6-A2-b甩出=POWER-J1=POWER-J2=POWER-J3=POWER-J10=POWER-J5=POWER-J6=POWER-J7=POWER-J8=POWER-J9=POWER-J4POWER-J10分两路看细线大气数据系统大气数据计算机大气静温传感器航姿垂直陀螺磁传感器磁传感器航姿计算机惯性测量部件多普勒雷达组合导航机通备飞航姿测量单元捷联磁传感器天线驱动器气象雷达收发机综显处理机1气象雷达处理机数字视频记录仪综显处理机2气象雷达综显系统无线电高度表无线电罗盘机电管理系统飞参无线电罗盘接收机无线电罗盘天线燃油测量转换盒发参转换盒机电管理计算机飞参采集器防护记录器无线电高度表收发机飞控动载荷通讯系统动载荷天调短波电台收发机超短波电台收发机1超短波电台收发机2通讯管理计算机共址滤波器飞参航向角位移传感器纵向角位移传感器横向角位移传感器总线监控柜电源控制柜信号仿真柜中央操纵台--仪表板中央操纵台--操纵板多功能显示器1航电控制盒盒无线电罗盘控制盒超短波电台1控制盒短波电台控制盒航姿开关盒数据传输装置综合控制单元超短波电台2控制盒气象雷达控制盒音频监控器快取记录器多功能显示器2备飞显示器机电参数显示器多功能显示器3多功能显示器4综显系统备飞机电管理综显系统场压给定器航姿综显系统无线电罗盘通讯系统通讯系统综显综显通讯系统气象雷达飞参大气数据图3设备台架电缆网络布局图5053信号仿真与监控系统设计信号仿真与监控系统是本设备的一个关键子系统，本子系统主要测试机电管理计算机、机电参数显示器、燃油转换盒和发动机参数转换盒的工作情况，对其中任几个的工作状态作出故障诊断和分析。本设备主要包括两大功能：全模拟仿真和半实物模拟仿真。全模拟仿真是指在测试某个系统的工作情况的时候，系统的所有的输入信号都有本设备模拟输出，然后对系统的工作情况进行分析诊断。半实物模拟仿真是指在测试某个系统的时候，系统的输入信号一部分由设备模拟输出，一部分由它所连接的传感器等装置直接输入，再对系统的工作状况进行分析。信号仿真与监控系统主要完成如下信号的仿真和监控：1)符合RS-422A标准的全双工串行数据；2)符合RS-422A标准的单工串行数据；3)“地/开”离散量输入；4)“28/地”离散量输入；5)“地/开”离散量输出；6)“28/地”离散量输出；7)10VDC电压模拟量输入；8)10VDC参考电压输出；9)毫伏小信号输入；10)电阻信号输入；11)频率信号输出；12）电容信号输出；表1列出了主要仿真信号的特征。表1主要仿真信号特征表接口类型正常工作范围备注5路直流mV电压输出4路-100mV~100mV精度为1%1路0mV~100mV7路直流0~10V模拟量输出0~10V精度为0.5%3路铂电阻温度输出接口70Ω~155Ω精度±0.3Ω9路RS-422A全双工智能全双工25路离散（28V/地）输出28V状态电压值范围为：18V~31.5V，接地电压为-0.3V~1.5V，接地阻抗不大于50Ω45路离散（地/开）输出当开关闭合时，电压为-0.3~1.5V，当开关断开时，阻抗大于1MΩ4路离散（地/开）输入5路直流mV电压输出、7路直流0~10V模拟量输出采用PCI接口板的形式实现。3路铂电阻温度输出可以采用电阻器进行模拟。9路RS-422A全双工总线也可以直接和机电管理计算机相连。25路离散（28V/地）输出、45路离散（地/开）输出、4路离散（地/开）输入采用PCI接口的开关量卡。另外，在机电管理系统测试设备上还要留有3路RS-422A全双工总线接口供测试设备分别连接机电参数显示器、燃油转换盒、发动机参数转换盒。具体的系统结构图如下所示：506交流115V模拟输出交流26V模拟输出交流36V模拟输出直流mV电压直流0~10V模拟量输出铂电阻温度输出接口离散28V/地输出离散地/开输出离散地/开输入RS-422A全双工28V直流供电输出程控电源模拟量开关量采集卡9路2路2路7路4路-100mV~100mV7路3路9路22路2543路454路5路管理计算机1路GJB289A总线接口11路3路单工RS422A串口输入接口8路3路4路39路24路1路0~10V直流电源输入接口1路10V直流电源输入接口1路0mV~100mV1路1路供电接口软件调试及ATE测试接口RS-422A全双工与机电管理计算机通讯RS-422A全双工与发动机参数转换盒通讯RS-422A全双工与燃油测量转换盒通讯显示器1路1路1路燃油RS-422A全双工与机电参数显示器通讯RS-422A全双工与机电管理计算机通讯1路1路RS-422A全双工与机电参数显示器通讯RS-422A全双工与机电管理计算机通讯发动机机电管理系统测试设备1路1路直流28V模拟输出RS232LANUSBGPIBPCIRS485PCI测试设备系统结构图1号2号3号4号5号图4仿真与信号监控子系统结构框图为了实现测试设备的交联测试，需要模拟飞机机电部分的所有信号，在机电管理系统测试设备上需要留有所有信号的输入输出接口。4结论本文重点讨论了直8某型机航电系统联试设备的总体架构，系统硬件的设计等方面的问题。此设备的成功研制，不但可以对飞机各航电系统进行联试，还可以对独立的部品进行校验和故障诊断。这对于保障生产，提高效率和质量，具有重大的现实意义。