民機航電系統總裝中一種新型培訓平臺探索與研究

徐小龍+曹全新

摘 要 本文以航空電子系統為例介紹了在民機總裝生產中一種新型的實訓平臺的解決方案，并剖析了該新型平臺的架構、組成、模塊功能、主要特點等。在本文的開頭和結尾分別對實訓平臺的建設意義、重要性和作用進行了說明。

【關鍵詞】航電系統 實訓平臺 總裝測試 民用飛機

1 引言

綜合航電系統是飛機的重要系統，隨著飛機航空電子系統設備、功能不斷增多，交聯信息呈幾何級數增長，軟件呈規模化增長，導致航空電子系統的復雜度越來越高，需要工程人員不僅熟悉單個設備，而且要熟練掌握系統的交聯，對工程人員的技術要求也越來越高。隨著民用飛機航空電子系統的復雜程度越來越高，航電系統在總裝車間的機上地面功能試驗操作的復雜性及掌握內在機理的難度越來越大，對于總裝上崗員工的培訓則是非常必要的。

2 重要意義

在總裝機上地面功能試驗中，利用真實飛機培訓代價大、培訓周期較長，不能滿足人員上崗的培訓需求，并且使用真實飛機開展人員操作培訓，存在誤操作損壞飛機的隱患。因此，探索航電系統新型總裝試驗培訓平臺是非常有意義的，不僅僅可以提高上崗人員培訓效果，而且可以降低總裝飛機的低效占用，對于提高總裝的工作效率、縮短機上功能地面試驗的周期具有重要的意義。同時，通過航電系統新型總裝功能試驗培訓平臺可以開展機上故障復現，系統內部工作機理理解等工具，從而提高民機總裝測試能力。建立一套綜合航電系統功能試驗實訓平臺，對總裝系統安裝調試人員、機上功能試驗人員的綜合航電系統功能試驗展開實訓，可以大大的提高總裝試驗效率。

3 新型功能試驗平臺總體設計

基于對總裝功能試驗培訓平臺的應用場景，該平臺具有以下幾個能力：

（1）完成對總裝系統安裝調試人員、機上功能試驗人員的綜合航電系統功能試驗實訓，通過進行機上地面功能試驗、開展操作實訓，以便在早期掌握試驗操作要領；

（2）要根據飛機各個系統之間的故障警告和設備自檢信息模擬飛機各系統的實際運行情況，并模擬機組人員按照操作程序對發生的故障按照預先設計的處理程序進行人機交互，該仿真系統能夠初步培訓新員工熟悉飛機駕駛艙儀表、面板的處理操作和人機交互的實物體驗；

（3）受訓人員利用該平臺逐步培訓技能操作人員按照機上功能試驗測試程序和維修手冊規定模擬飛機功能試驗操作或進行維護和維修的程式練習；

（4）通過該實訓平臺的培訓，最終使員工達到深入了解飛機各系統間的邏輯關系、熟悉駕駛艙儀表、面板的指示與操作以及分析和排除故障的能力。

3.1 平臺組成

綜合航電系統功能試驗仿真平臺以某機型為仿真建模對象，通過數字化仿真技術，依據機上功能試驗測試程序和維修程序，實現的高逼真度的模擬訓練平臺。平臺具有能夠模擬飛行動態參數、飛行內外環境、駕駛艙人機接口、飛機告警、飛機測試監控等座艙內航電系統，通過模擬狀態測試場景對系統總裝、機上地面試驗等的工作人員進行實訓，從而達到支持新上崗人員熟悉航電系統及上崗培訓的目標。

綜合航電系統功能試驗仿真平臺主要包括駕駛艙操作程序仿真、環境仿真、參數仿真、告警及重要故障仿真、飛機重要參數監控以及數據互聯平臺等部分。

平臺組成結構圖如圖1所示。

3.2 平臺主要功能

平臺主要用于完成對總裝系統安裝調試人員、機上功能試驗人員的綜合航電系統功能試驗實訓等。本平臺將具備如下能力：

（1）通過數字化仿真系統，仿真飛行動態參數、飛行內外環境、駕駛艙人機接口、飛機EICAS、飛機測試監控等試驗功能，同時模擬狀態測試場景，可以根據需要靈活設置；

（2）支持飛機多電系統的集成協同仿真；

（3）支持系統總裝、機上地面試驗等的工作人員熟悉系統和實訓平臺支持，完成故障的復現；

（4）進入服務后，支持新上崗人員熟悉航電系統及上崗培訓。

3.3 新型功能試驗平臺的實現

為了滿足學員實訓的需要，新型功能試驗平臺在實現中應該緊密的結合應用場景，如OATP程序、ATP程序等，并使平臺擁有較好的擴展性和靈活性，從而使平臺滿足多種用途的需要，并兼顧后續機型。

3.3.1 平臺基本構成

新型功能試驗平臺由模擬駕駛艙部分、計算機仿真系統部分、飛行參數仿真部分、飛行外壞境模擬部分、斷路器模擬部分、主控臺等部分構成，各部分之間使用以太網進行連接，如圖2所示。

（1）模擬駕駛艙部分。模擬駕駛艙部分是模擬駕駛艙環境，模擬駕駛艙艙體、顯示儀表板、中央控制臺、頂部操縱板、左/右操縱臺、操縱桿及斷路器控制板等構成，用于實現高逼真的駕駛艙試驗環境。

（2）計算機仿真系統部分。計算機仿真系統部分包括飛行內環境仿真計算機、視景計算機、系統互聯/重要參數監控計算機、故障仿真計算機、顯控數據管理計算機、以太網交換機、配電模塊、UPS電源、機柜等，是軟件運行、系統互聯的重要部分。

（3）飛行參數仿真部分。飛行參數仿真系統包括工業計算機和ARINC429總線板卡、模擬量板卡、離散量板卡等，用于模擬真實的物理航電設備信號。

（4）飛行外環境模擬部分。飛機外環境模擬部分包括投影機、投影幕、音響系統等，用于模擬飛機飛行過程中的外部場景。

（5）斷路器模擬部分。斷路器模擬采用實物模擬的方式實現，能夠模擬真實的斷路器開關的通斷狀態，用于故障仿真過程中的排故操作。

（6）主控臺。主控臺主要包括顯示器和鍵盤、鼠標操作設備，用于整個平臺軟件系統的運行控制和操作。

3.3.2 平臺功能模塊

平臺軟件由駕駛艙操作程序仿真軟件集群、飛行環境仿真軟件、飛行參數仿真軟件、飛機駕駛艙告警及重要故障仿真軟件、飛機重要參數監控系統和數據互聯系統等部分構成，整個軟件以數據互聯系統為中心，分系統之間通過以太網通訊實現互聯。主控系統負責各系統的統一操控調用，各系統之間依據培訓任務、試驗任務的不同，相互交聯并與硬件系統構成完整的閉環系統。如圖3所示。

整個軟件系統由駕駛艙操作程序仿真、環境仿真、參數仿真、告警及重要故障仿真、飛機重要參數監控以及數據互聯平臺等部分構成，軟件模塊組成如圖4所示。

3.3.3 系統總成

平臺通過駕駛艙操作程序仿真、環境仿真、參數仿真、告警及重要故障仿真、飛機重要參數監控以及數據互聯平臺等部分的硬件與軟件相互協同構筑成有機的整體，相互支持協同支持民機航電系統總裝功能試驗操作模擬培訓。并根據試驗任務和任務的需要，基于平臺開發教學的課件及評估程序，不斷地提高實訓效果及上崗人員對系統工作原理的認知。另外，后續還可以結合信息化技術，對平臺的功能進行擴展，建立1+N的網絡化教學平臺，讓該平臺發揮更大的作用，讓更多人從中獲得知識和技能。

4 新型功能試驗平臺關鍵技術

該新型功能試驗平臺在平臺的架構設計、人機交互式體驗、底層通信互聯、面向應用的設計等幾個方面進行了創新，涉及以下幾方面的關鍵技術：

（1）架構設計方面，整個系統由模擬駕駛艙部分、計算機仿真系統部分、飛行參數仿真部分、飛行外壞境模擬部分、斷路器模擬部分、主控臺等部分構成，各部分之間使用以太網進行連接，即保證模塊的獨立性，又兼顧了系統之間的耦合與完整性；

（2）飛行參數仿真系統，可與機載航電設備交聯，輸出與真實設備一致的接口物理信號；

（3）斷路器實物模擬，通過信號采集與故障仿真進行交互處理，融入駕駛艙試驗環境；

（4）軟件系統中各子系統通過千兆以太網交互及反射內存，有效的保證了系統之間信息傳輸的實時性；

（5）模擬駕駛艙顯示器、CDU、RTU、CCP、FCP、DCP、RSP、ACP、電氣斷路器面板等均采用1：1的半實物功能替代件，有效提高學員侵入式無差別體驗；

（6）采用新型的駕駛艙內部互聯系統架構，采用以顯控數據管理為中心的“一加多”模式，提供統一的數據管理功能，包括航線、航點、機場等信息數據庫，多個顯示仿真設備的數據同步，提高操作關聯的協同性；

（7）計算機資源和線纜均預留50%的冗余，充分考慮后續的擴展，特別是與信息數字化平臺的互聯。

5 結語

在對民機航電系統總裝工作中的機上地面試驗、ATP、機上故障定位等的試驗需求進行分析后，提出了民機航電系統新型總裝功能試驗培訓平臺的設計方案，并對其硬件方案與軟件方案進行了論述，由于篇幅有限，未做全面展開。經過項目的實施，大大的提高了上崗人員對系統的熟悉程度。近年來，國外大型民機制造商及航空企業紛紛建設類似實訓平臺，此實訓平臺在我國的建設尚屬首例，該平臺的建設提高了我國民用航空總裝生產線的調測水平和工藝水平。

參考文獻

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作者簡介

徐小龍（1986-），男，畢業于上海交通大學，碩士學位。現為上海飛機制造有限公司總裝車間工藝技術組組長，工程師。主要研究方向為民用飛機電子電氣系統裝配及調試工藝研究。

作者單位

1.上海飛機制造有限公司 上海市 201323

2.上海飛機設計研究院 上海市 201210