隨著民機(jī)機(jī)載成品件數(shù)量的不斷增加和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷復(fù)雜化，機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)的重要性日益凸顯。
民機(jī)機(jī)載成品件是飛機(jī)上的重要設(shè)備，是飛機(jī)自動(dòng)控制與綜合化的關(guān)鍵部件，在飛機(jī)控制系統(tǒng)中占有重要地位。機(jī)載成品件測(cè)試是飛機(jī)制造的重要環(huán)節(jié)， 其產(chǎn)生的任何微小差錯(cuò)都會(huì)影響飛行任務(wù)的完成甚至?xí)斐娠w行事故。因此，對(duì)機(jī)載成品件進(jìn)行充分鑒定和測(cè)試驗(yàn)證，成為保障飛機(jī)安全性、可靠性和適航性的重要手段。
機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)可以按測(cè)試對(duì)象類(lèi)型（如系統(tǒng)控制部件類(lèi)、傳感器類(lèi)、電氣元器件類(lèi)、機(jī)載軟件類(lèi)等）進(jìn)行分類(lèi)。圖1為民機(jī)機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)分類(lèi)。表1為機(jī)載成品件的主要測(cè)試對(duì)象。在表1中列出了不同類(lèi)型測(cè)試對(duì)象的典型機(jī)載成品件名稱(chēng)。
圖1 民機(jī)機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)分類(lèi)
目前，國(guó)外一些制造商針對(duì)機(jī)載成品件測(cè)試已有了成熟的測(cè)試技術(shù)和體系，而國(guó)內(nèi)針對(duì)機(jī)載成品件的測(cè)試體系尚未健全，技術(shù)發(fā)展還不成熟。故此，有必要開(kāi)展機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)的研究，從而促進(jìn)國(guó)內(nèi)民機(jī)實(shí)現(xiàn)制造流程的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品交付質(zhì)量的提升。
國(guó)外機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)概述
1、系統(tǒng)控制部件測(cè)試技術(shù)
為確保飛機(jī)總裝階段的生產(chǎn)進(jìn)度和控制系統(tǒng)的可靠性，國(guó)外飛機(jī)制造商對(duì)系統(tǒng)控制部件在裝機(jī)前均需進(jìn)行入廠接收檢驗(yàn)和故障檢測(cè)。
以綜合性強(qiáng)、高度模塊化的航電系統(tǒng)成品件為例，法國(guó)宇航ATEC6通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)已被空客、波音飛機(jī)制造商進(jìn)行了廣泛測(cè)試應(yīng)用。ATEC6自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)采用SMART系統(tǒng)，應(yīng)用虛擬儀器技術(shù)，可快速實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的集成和TPS的移植；由于采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，使其具備了遠(yuǎn)程故障診斷/維修的能力；該平臺(tái)還使用了ARINC-608A接口，使其具備可擴(kuò)展的功能，可以將外場(chǎng)可更換單元（LRU）故障迅速隔絕到內(nèi)場(chǎng)可更換單元（SRU）。ATEC6通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)如圖2所示。
圖2 ATEC6通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)
2、傳感器測(cè)試技術(shù)
全球機(jī)載傳感器供應(yīng)商主要是美國(guó)的克瑞、霍尼韋爾、古德里奇和法國(guó)的高諾斯等公司。這些公司已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了傳感器產(chǎn)品系列化的研發(fā)，可進(jìn)行抗電磁干擾能力強(qiáng)、工作溫度范圍廣的傳感器產(chǎn)品的研制。在測(cè)試技術(shù)方面，國(guó)外生廠商基于工業(yè)CT技術(shù)研發(fā)出了一套基于X射線的高分辨率微焦點(diǎn)工業(yè)CT系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有300 kV微焦點(diǎn)定向式X射線管，細(xì)節(jié)分辨率低于1 μm，可以獲得各種大小傳感器設(shè)備的高精度3D信息。圖3為全能型X射線微焦點(diǎn)工業(yè)CT系統(tǒng)。
圖3 全能型X射線微焦點(diǎn)工業(yè)CT系統(tǒng)
3、繼電器測(cè)試技術(shù)
繼電器的電壽命指的是在規(guī)定的正常工作條件下，繼電器不需要修理或更換零件而承受的負(fù)載操作次數(shù)。繼電器的可靠性壽命試驗(yàn)是該類(lèi)成品件最為重要的一種試驗(yàn)形式。
20世紀(jì)60年代，美國(guó)制定了軍用的可靠性標(biāo)準(zhǔn)。20世紀(jì)80年代，日本發(fā)布了日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS-C-5440《有可靠性要求的控制用小型繼電器通則》。美國(guó)開(kāi)發(fā)的RT160型繼電器可靠性壽命試驗(yàn)裝置，采用微處理器進(jìn)行控制，能自動(dòng)測(cè)量接觸壓降、介質(zhì)耐壓、線圈直流電阻、線圈電流、吸合時(shí)間。該設(shè)備可以一次進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)已選定好的項(xiàng)目的測(cè)定工作，并能在試驗(yàn)結(jié)束時(shí)顯示試驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)表。
4、機(jī)載軟件測(cè)試技術(shù)
機(jī)載軟件是一個(gè)綜合復(fù)雜性、多樣性、實(shí)時(shí)性、反應(yīng)性、嵌入性、安全性、可靠性等屬性于一體的大型復(fù)雜系統(tǒng)。軟件安全性是其測(cè)試中的重中之重，這需要通過(guò)各種技術(shù)進(jìn)行分析、建模、評(píng)估和保障。隨著機(jī)載軟件安全性不斷被重視，各國(guó)相繼進(jìn)行了研究。
國(guó)外針對(duì)機(jī)載軟件的建模技術(shù)與故障分析技術(shù)進(jìn)行了深入研究。美國(guó)洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin，LMT）提出在單元測(cè)試階段可進(jìn)行灰盒測(cè)試。該方法可提高測(cè)試效率，節(jié)約測(cè)試成本。其主要應(yīng)用于針對(duì)代碼測(cè)試的單元測(cè)試階段，并且主要利用“灰盒”概念進(jìn)行功能測(cè)試用例設(shè)計(jì)，灰盒測(cè)試方法能更有效地結(jié)合黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試的要素，能夠發(fā)現(xiàn)容易被黑盒測(cè)試和白盒測(cè)試忽視的問(wèn)題。
國(guó)內(nèi)機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)概述
1、系統(tǒng)控制部件測(cè)試技術(shù)
在國(guó)內(nèi)民機(jī)制造體系中，對(duì)于系統(tǒng)控制部件測(cè)試技術(shù)方面的研究起步較晚，基礎(chǔ)較為薄弱。在測(cè)試系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，如華力創(chuàng)通研制出了HRT2000綜合驗(yàn)證平臺(tái)。該平臺(tái)主要應(yīng)用于航空領(lǐng)域，可用于系統(tǒng)綜合驗(yàn)證，支持設(shè)備測(cè)試、單系統(tǒng)測(cè)試、多系統(tǒng)綜合測(cè)試、集成驗(yàn)證及地面試驗(yàn)，圖4為HRT系統(tǒng)實(shí)物圖。
圖4 HRT系統(tǒng)實(shí)物圖
國(guó)內(nèi)某航空制造商自主研發(fā)的高頻收發(fā)機(jī)測(cè)試臺(tái)、甚高頻收發(fā)機(jī)測(cè)試臺(tái)、甚高頻導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)試臺(tái)、測(cè)距儀測(cè)試臺(tái)和大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)測(cè)試臺(tái)，能夠?qū)诫娤到y(tǒng)主要的成品件進(jìn)行全面的性能測(cè)試，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)件測(cè)試領(lǐng)域的先河。
2、傳感器測(cè)試技術(shù)
隨著傳感器在飛機(jī)上的大量應(yīng)用以及傳感器技術(shù)的更新?lián)Q代，國(guó)內(nèi)高校、科研院所等單位在固定翼飛機(jī)傳感器類(lèi)成品件測(cè)試技術(shù)及測(cè)試裝備的研制上開(kāi)展了很多研究，并取得了一定成果。
如在溫度傳感器測(cè)試方面，黃向華等采用基于自聯(lián)想神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器傳感器的故障診斷進(jìn)行了研究應(yīng)用，這種方法完成了自動(dòng)識(shí)別估計(jì)誤差與傳感器故障識(shí)別；趙永平采用稀疏最小二乘支持向量機(jī)算法和支持向量回歸快速在線近似方法完成了樣本在線學(xué)習(xí)的能力。
3、繼電器測(cè)試技術(shù)
國(guó)內(nèi)高校院所針對(duì)繼電器可靠性壽命測(cè)試裝置進(jìn)行了研究與開(kāi)發(fā)。隨著科研能力的不斷提升，科研工作的不斷深入，我國(guó)電子產(chǎn)品的可靠性得到了很大的提升，如河北工業(yè)大學(xué)開(kāi)發(fā)的RTDML-2型、沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)研究開(kāi)發(fā)的電磁繼電器壽命試驗(yàn)臺(tái)等。這些測(cè)試裝置主要采用中間檢測(cè)法，主要檢測(cè)靜態(tài)接觸電阻值是否超標(biāo)，機(jī)械或電氣是否失效。根據(jù)這些指標(biāo)來(lái)判斷整體繼電器是否失效。西安交通大學(xué)提出的繼電器平均開(kāi)斷電弧持續(xù)時(shí)間的數(shù)學(xué)模型具有很重要的理論指導(dǎo)作用。
4、機(jī)載軟件測(cè)試技術(shù)
航空機(jī)載軟件屬于典型的安全關(guān)鍵系統(tǒng)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和航空領(lǐng)域的發(fā)展，國(guó)內(nèi)知名學(xué)校與企業(yè)加大了對(duì)機(jī)載軟件實(shí)時(shí)性、反應(yīng)性、安全性等測(cè)試技術(shù)的研究力度。
趙躍華等提出了基于故障樹(shù)對(duì)機(jī)載軟件進(jìn)行安全性分析得到對(duì)系統(tǒng)安全性影響較大的模塊，最后利用分析結(jié)果解決安全性風(fēng)險(xiǎn)剖面開(kāi)發(fā)的問(wèn)題；丁銳等從對(duì)并行工程的研究入手，尋求基于并行工程的航空嵌入式軟件測(cè)試過(guò)程，用于解決軟件測(cè)試面臨的質(zhì)量、進(jìn)度、成本等問(wèn)題；白焱等針對(duì)機(jī)載軟件測(cè)試的可靠性、安全性和穩(wěn)定性等要求，提出了一種Y模型，完整地體現(xiàn)了整個(gè)機(jī)載軟件的測(cè)試開(kāi)發(fā)和流程，大大縮短了研發(fā)周期。
國(guó)內(nèi)外測(cè)試技術(shù)對(duì)比分析
1、系統(tǒng)控制部件測(cè)試技術(shù)
國(guó)外針對(duì)系統(tǒng)控制部件的測(cè)試已進(jìn)行了多年的研究，測(cè)試體系已經(jīng)完善，測(cè)試技術(shù)也比較成熟。而我國(guó)對(duì)于系統(tǒng)控制類(lèi)成品件的測(cè)試系統(tǒng)仍存在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化不健全、系統(tǒng)集成化度不高、交聯(lián)測(cè)試能力低、缺少故障隔離手段、仍以單系統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試為主、缺乏系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化控制的測(cè)試手段、測(cè)試周期長(zhǎng)、效率低下等問(wèn)題。
2、傳感器測(cè)試技術(shù)
目前對(duì)于傳感器的研制與測(cè)試仍以國(guó)外的廠商為主，他們開(kāi)發(fā)出了一系列的測(cè)試設(shè)備，大大加強(qiáng)了傳感器的測(cè)試效率。而國(guó)內(nèi)對(duì)于傳感器的測(cè)試起步較晚，傳感器類(lèi)成品件測(cè)試系統(tǒng)仍存在標(biāo)準(zhǔn)制定不規(guī)范甚至缺少相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、系統(tǒng)或平臺(tái)接口較少、兼容性與可擴(kuò)展性能力差、缺少故障排查能力、對(duì)于測(cè)試數(shù)據(jù)利用率太低、不能從數(shù)據(jù)中分析出有效信息等問(wèn)題。
3、電氣類(lèi)成品件測(cè)試技術(shù)
國(guó)外在電氣類(lèi)成品件上的研究起步較早。如針對(duì)繼電器的可靠性測(cè)試，國(guó)外許多公司開(kāi)發(fā)出了一系列可用于實(shí)際生產(chǎn)中的測(cè)試設(shè)備。國(guó)內(nèi)對(duì)于電氣成品件測(cè)試系統(tǒng)存在缺少標(biāo)準(zhǔn)的問(wèn)題，與其他系統(tǒng)兼容性差，主要以單系統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試為主，缺少自動(dòng)化、多系統(tǒng)測(cè)試能力。
4、機(jī)載軟件測(cè)試技術(shù)
國(guó)外自上世紀(jì)開(kāi)始就不斷關(guān)注機(jī)載軟件安全性和穩(wěn)定性等方面的研究。國(guó)內(nèi)對(duì)于機(jī)載軟件的測(cè)試起步較晚，一方面存在現(xiàn)有DFM建模技術(shù)及故障樹(shù)分析技術(shù)自動(dòng)化水平比較低的問(wèn)題；另一方面，缺乏安全性分析驗(yàn)證措施。以上都將影響飛機(jī)產(chǎn)品的安全可靠性能。
國(guó)內(nèi)測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
隨著我國(guó)對(duì)民機(jī)的重視程度與日俱增以及科研能力的不斷提升，我國(guó)對(duì)于機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)的研究不斷加強(qiáng)。但與國(guó)外相比仍有一定差距。針對(duì)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展可以在以下3個(gè)方面進(jìn)行研究。
1、開(kāi)放式系統(tǒng)聯(lián)試技術(shù)
針對(duì)機(jī)載成品件測(cè)試系統(tǒng)單一，不能進(jìn)行多系統(tǒng)測(cè)試的問(wèn)題，機(jī)載成品件測(cè)試系統(tǒng)需采用分布式結(jié)構(gòu)，根據(jù)專(zhuān)業(yè)分工及檢測(cè)需要，平時(shí)檢測(cè)工作時(shí)，系統(tǒng)分散為多個(gè)分系統(tǒng)，每個(gè)分系統(tǒng)具有獨(dú)立工作能力；需要整機(jī)聯(lián)試時(shí)，可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)迅速地組成一套聯(lián)試設(shè)備。
2、便攜式原位在線測(cè)試技術(shù)
針對(duì)測(cè)試設(shè)備過(guò)于龐大，單個(gè)測(cè)試系統(tǒng)過(guò)于繁多，便攜式測(cè)試設(shè)備是下一階段的研究重點(diǎn)。便攜式原位測(cè)試用于機(jī)載產(chǎn)品在線檢測(cè)，在不拆或者少拆機(jī)載產(chǎn)品的條件下，通過(guò)在地面進(jìn)行模擬被測(cè)系統(tǒng)工作狀態(tài)及所需的各種電氣環(huán)境，實(shí)時(shí)采集、處理被測(cè)系統(tǒng)工作信號(hào)，可結(jié)合專(zhuān)家排故經(jīng)驗(yàn)，快速、準(zhǔn)確對(duì)被測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行故障定位。
3、工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能有效提高檢測(cè)效率，降低測(cè)試周期。通過(guò)工業(yè)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)能清晰、直觀、準(zhǔn)確地呈現(xiàn)被檢測(cè)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)。基于無(wú)損檢測(cè)，能夠獲取存有故障的傳感器成品件特定的截面圖像，分析其故障原因并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。
結(jié)束語(yǔ)
目前，國(guó)內(nèi)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)百花齊放，大飛機(jī)事業(yè)不斷推進(jìn)，民機(jī)機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)也在逐漸走向成熟。借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，正視自身差距，有助于促進(jìn)國(guó)內(nèi)民機(jī)機(jī)載成品件測(cè)試技術(shù)走出一條自主發(fā)展的路線，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化飛機(jī)制造流程、提升產(chǎn)品質(zhì)量、提高產(chǎn)品效率、降低飛機(jī)制造成本的目標(biāo)，最終滿足市場(chǎng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)和客戶(hù)日益增長(zhǎng)的需求。
作者：童彥，劉鵬寅，李徐輝，魏士皓
工作單位：上海飛機(jī)制造有限公司
來(lái)源：測(cè)控技術(shù)、航電科技圈
京公網(wǎng)安備11010802046783號(hào)
