民用飛機BITE技術(shù)研究

摘 要：隨著航空電子設(shè)備復(fù)雜化和集成化，民用飛機機載設(shè)備的維修已由面向單獨的機載電子設(shè)備，轉(zhuǎn)變?yōu)榛跈C載維護系統(tǒng)的維修。其中BITE技術(shù)是機載維護系統(tǒng)的重要組成部分。文章描述了機載維護系統(tǒng)與BITE之間的關(guān)系，中央維護系統(tǒng)和BITE的類型，最后提出了當(dāng)前BITE設(shè)計過程中應(yīng)考慮的內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：BITE；機載維護系統(tǒng)；中央維護系統(tǒng)

1 概述

在上世紀八十年代到九十年代初，航空電子設(shè)備都是基于多個單獨的航線可替換組件（LRU， Line Replaceable Unit），在維修上也是面向LRU。隨著航空電子設(shè)備復(fù)雜度和集成度的提高以及航空維修技術(shù)的發(fā)展，從上世紀九十年代開始，在很多大型客機上航空電子設(shè)備的維護大多是基于使用機載維護系統(tǒng)。機載維護系統(tǒng)主要包含一個飛機狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)，一個中央維護系統(tǒng)（CMS， Central Maintenance System）以及每個系統(tǒng)內(nèi)的自檢測（BITE， Built-in Test Equipment）。文章的主要目的是為飛機系統(tǒng)BITE的設(shè)計提出總體要求。

2 CMS與BITE

中央維護系統(tǒng)最主要的目的就是當(dāng)系統(tǒng)/設(shè)備發(fā)生故障或失效時，通過顯示故障和失效數(shù)據(jù)的方式提示維修人員發(fā)生故障和失效的系統(tǒng)/設(shè)備或飛機線路，幫助維修人員對飛機進行維修，減輕維修人員的工作負擔(dān)。

中央維護系統(tǒng)主要包含兩種形式，一種是獨立的中央維護計算機（CMC，Central Maintenance Computer），另一種是駐留于其他機載設(shè)備平臺中的中央維護功能（CMF，Central Maintenance Function）。

成員系統(tǒng)是指直接或間接與CMC 或CMF 有接口的飛機系統(tǒng)。非成員系統(tǒng)是指那些與CMC或CMF沒有電子接口，不能向CMC或CMF報告故障或失效狀態(tài)的系統(tǒng)。非成員系統(tǒng)一般沒有自動BITE，其維修活動通過機載維護文檔實現(xiàn)。

BITE與CMC或CMF之間的通信主要有兩種模式：（1）正常模式：報告從BITE傳輸至CMC/CMF的一種方式；（2）交互模式：在BITE與CMC/CMF之間，對測試和特定的BITE數(shù)據(jù)存儲進行雙向通信。

3 CMS標準

CMS有兩種標準形態(tài)，標準A和標準B。

3.1 標準A

標準A基于中央維護計算機的使用。中央維護計算機的基本功能如下：（1）接收來自于成員系統(tǒng)的故障和失效數(shù)據(jù)；（2）分類、整合故障和失效數(shù)據(jù)；（3）將故障和失效數(shù)據(jù)與駕駛艙效應(yīng)相關(guān)聯(lián)；（4）按照標準格式存儲、顯示和下載故障和失效數(shù)據(jù)；（5）幫助制定成員系統(tǒng)執(zhí)行地面測試，如更換驗證測試，系統(tǒng)操作測試，系統(tǒng)功能測試，調(diào)整測試等；（6）顯示所有成員系統(tǒng)的軟硬件設(shè)備的構(gòu)型數(shù)據(jù)，包括件號和序列號。

在AIRBUS 340/330以及BOEING 747上，中央維護系統(tǒng)是由安裝在電子電氣設(shè)備艙的兩臺CMC組成，兩臺CMC可以獲得所有電子設(shè)備的BITE信息。正常模式下，兩臺CMC中的主CMC（CMC1）會通過單獨的數(shù)據(jù)總線與成員系統(tǒng)進行通信，若CMC1失效，則內(nèi)部轉(zhuǎn)換裝置就會連接數(shù)據(jù)總線到備用CMC（CMC2）。

3.2 標準B

標準B基于以機載服務(wù)器為平臺的中央維護功能的使用。中央維護功能具備所有標準A中CMC的功能。

BOEING 777/787以及AIRBUS 380/350均采用了這種形式。

3.3 BITE類型

按照BITE如何與CMC或CMF通信方式的標準，BITE分為以下三種類型：（1）類型1：BITE與CMC或CMF雙向數(shù)字通信，如：兩條ARINC429總線或一條ARINC664總線；（2）類型2：BITE向CMC或CMF單向數(shù)字通信且至少有一個CMC或CMF發(fā)出的離散信號，如：一條ARINC429總線和至少一個離散信號。離散信號可以是開始一個試驗或開始傳輸額外的航線維護信息數(shù)據(jù)；（3）類型3：BITE僅通過離散信號與CMC或CMF通信。既沒有輸入總線也沒有輸出總線，并且有有限個離散連接的系統(tǒng)。

對于類型1，成員系統(tǒng)應(yīng)能與CMC或CMF進行正常模式和交互模式的通信；對于類型2，成員系統(tǒng)應(yīng)能與CMC或CMF進行正常模式的通信，并且能在交互模式的試驗中發(fā)送離散信息。

4 BITE設(shè)計考慮

4.1 設(shè)計原理

針對維護工作，BITE 需具備以下功能：（1）分析、合并和處理系統(tǒng)故障，并將其隔離到產(chǎn)生故障的根源LRU上； （2）控制和執(zhí)行系統(tǒng)測試；（3）記錄和存儲所有的故障數(shù)據(jù)和測試結(jié)果到設(shè)備非易失存儲器中。

4.2 監(jiān)控與測試

BITE有兩種技術(shù)方法檢測故障：（1）監(jiān)控技術(shù)。監(jiān)控是一種非干擾技術(shù)，主要是基于對命令信號和模型（物理上硬件冗余或理論上的軟件模型）進行對比。監(jiān)測被認為是一種程序的運行。（2）測試技術(shù)。這種測試被認為是一種干擾技術(shù)，測試時產(chǎn)生激勵信號來檢測故障。測試可以是自動或手動的。測試包含三種類型。（3）通電自檢測試-安全性測試。無論對于“標準A”還是“標準B”的中央維護系統(tǒng)，該種測試都是必須的。（4）循環(huán)測試。除非有特殊需求，否則不需要使用循環(huán)測試。（5）手動測試。在交互模式中，這些測試被手動激勵。無論對于“標準A”還是“標準B”的中央維護系統(tǒng)，該種測試都是必須的。

4.3 內(nèi)置備用容量

除非有硬件技術(shù)上面的規(guī)定，否則內(nèi)置備用容量的失效一定不能導(dǎo)致拆除LRU。

4.4 故障隔離

故障隔離能確定或識別故障或失效的LRU＼以及有問題的飛機線路。故障隔離程序是故障或失效檢測所要求的。在檢測過程中，應(yīng)該分析所有與故障或失效相關(guān)的數(shù)據(jù)，故障隔離過程的結(jié)果就是一條失效信息。如果組件內(nèi)部故障檢測工作是供應(yīng)商負責(zé)的，那么供應(yīng)商也應(yīng)對故障隔離程序負責(zé)。對組件內(nèi)的故障或失效信息，供應(yīng)商須證明故障隔離的準確性。

4.5 CMS BITE要求

CMS BITE需要具有以下特性：（1）通電自檢測試。通電自檢測試必須在地面上進行，并且要符合下列條件之一：a.電源持續(xù)斷開超過5秒后；b.硬件自動重啟時；c.手動重啟時；d.在交互模式下發(fā)出請求時。（2）BITE數(shù)據(jù)定義。BITE必須包含檢測和存儲兩種類型的數(shù)據(jù)：a.故障或失效數(shù)據(jù)：BITE的故障隔離過程產(chǎn)生的結(jié)果；b.原始數(shù)據(jù)：BITE進行故障隔離過程使用的主要數(shù)據(jù)，主要用于車間維修。對于“標準B”的中央維護系統(tǒng)，BITE還應(yīng)存儲監(jiān)控CMF軟件運行狀態(tài)的參數(shù)。（3）數(shù)據(jù)存儲。對測試出的故障或失效，其數(shù)據(jù)應(yīng)存儲在設(shè)備非易失性存儲器中。存儲邏輯應(yīng)必須使飛行中存儲的信息不受地面操作（例如排故，檢查單，電源中斷等）的影響。這就需要用地面或飛行其他信息來防止存儲的飛行故障被覆蓋。（4）數(shù)據(jù)傳輸。類型1，類型2和類型3的BITE應(yīng)按照總線協(xié)議與“標準A”以及“標準B”的中央維護系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)的雙向或單向傳輸。

5 結(jié)束語

現(xiàn)代大型客機中已越來越重視機載維護系統(tǒng)的使用，而BITE是機載維護系統(tǒng)重要的組成部分，如何研制出高性能的BITE設(shè)備，已成為各大飛機制造商以及航空公司關(guān)注的焦點。文章描述了機載維護系統(tǒng)與BITE之間的關(guān)系，中央維護系統(tǒng)和BITE的類型，最后提出了當(dāng)前BITE設(shè)計過程中應(yīng)考慮的內(nèi)容。

參考文獻

[1]ARINC604-1， GUIDANCE FOR DESIGN AND USE OF BUILT-IN TESTEQUIPMENT[Z].

[2]ARINC624-1， DESIGN GUIDANCE FOR ONBOARD MAINTENANCE SYSTEM[Z].

作者簡介：王健（1983，4-），男，漢，籍貫：安徽省淮北市，單位：上海飛機設(shè)計研究院總體氣動設(shè)計部，職稱：工程師，學(xué)位：碩士，研究方向：飛機健康管理技術(shù)研究、機載維護系統(tǒng)設(shè)計。