基于模型的系統工程在在線測技術的設計

羅苑琪 中航飛機西安飛機工業（集團）有限責任公司

1 引言

某型號飛機需要批生產，但現階段總裝裝配特點為裝配周期短，裝配調試項目多，參與人員多，且易出現安全事故。在此現狀基礎上提出在線測試系統，用以評估部裝交付狀態，加快設備級、系統級的功能驗證，減少系統測試排故時間，降低安全風險，加快總裝進度，提高交付周期。

2 設計需求

依照國際慣用的電子電氣系統供應商要求，根據SAE ARP 6110，構建在線測系統的設計頂層需求。在線測系統采用模塊化設計，應實現以下幾點需求：1）評估部裝交付狀態；2）完成LRU級功能檢測；3）完成系統級功能檢測；4）快速識別LRU故障；5）便于維護，可擴展；6）提供測試人員的保護等功能。

3 某型機總線劃分

在線測系統需要與飛機的主網絡交聯，并進行LRU/LRM級的檢測。因此，對于在線測系統的數據計算需要保證信號類型的完整性。對典型的航空數據進行歸類整理，如表1所示。

表1 典型的航空數據

量 離散量 ARINC717數記錄器帶寬（HZ）100MB 與線纜長N/A N/A N/A N/A總線技術 AFDX CAN 電源 模擬 （參）度相關通信模式 全雙工 全雙工 N/A 單工 半雙工 半雙工終端數量 不限（理 不限 N/A 通常 通常 通常少于5個

4 建立在線測系統的模型

20世紀末期至今，大部分型號均采用第四代先進的綜合航空電子系統為飛機的主網絡（90年代開始研制的美國寶石臺航空電子系統是其典型代表），在線測系統依托于飛機的主網絡進行互聯，隔離。典型的在線測系統架構圖如圖1所示。

圖1 典型的在線測系統架構圖

4.1 雙工總線的介入

以CAN總線舉例，CAN總線處理模塊將設備1斷開，以在線測主機為激勵源對設備2進行仿真。

4.2 單工總線的接入

以ARINC 429總線舉例，針對不同的設備測試或系統級測試需求，存在兩種ARINC 429處理方法。

方法1，斷開設備1的輸出信號，以在線測主機為激勵源對設備2進行仿真。

方法2，通常為系統級測試和故障排查時使用。主要用于設備1的狀態監控。

5 LRU級功能檢測

依據在線測系統的設計需求，在線測系統需要對LRU級功能檢測。以電氣系統機電管理計算機實現座艙壓力控制調節為例。頂控板通過CAN總線輸出座艙壓力控制信號，航電數據采集機柜通過1553B總線輸出機場標高、氣壓高度并接收機電管理計算提供的設備狀態信號，座艙壓力調節計算機通過ARINC429信號接收控制信號并反饋座艙壓力指示信息。

根據設備的原理交聯圖構建機電管理計算機在線測系統的設計模型，對于頂控板、座艙壓力調節計算機、數據采集器機柜進行在線測隔離。完成機電管理計算機設備功能測試模型，如圖1所示。

圖1 機電管理計算機設備測試模型

通過對設備的隔離進行機電管理計算機模型的建立，衍生在線測系統的設備需求。

6 系統級功能檢測

依據在線測系統的設計需求，在線測系統需要對系統級功能檢測。現以飛機的俯仰配平（水平安定面配平）的指示功能為例。系統通過俯仰配平控制電門進行配平指令的輸出，航電數據采集機柜通用計算模塊（CCM）計算飛機重心輸出，主飛控計算機收到該信號后執行并發送至數據采集機柜，通過飛機主網絡發送至顯示系統用于顯示。

根據功能的系統交聯圖構建俯仰配平（水平安定面配平）指示功能在線測系統的設計模型，對系統進行在線測測試。現完成俯仰配平（水平安定面配平）指示功能系統測試模型，如圖2所示。

圖2 俯仰配平（水平安定面配平）指示功能系統測試模型

7 結束語

通過需求建模的形式建立飛機的每一個設備級、系統級需求模型，立與飛機級系統測試相匹配，可協助總裝人員加快設備級、系統級的功能驗證，減少現場人員，降低安全風險，加快總裝進度，提高交付周期。