航空儀表系統測試設備的設計與小型化方法分析

吳克兵

摘 要：在直升飛機的外場維修保障、計量和檢測工作中發揮重要作用的就是儀表系統測試設備。文章主要是通過對國內外航空儀表測試設備發展現狀的對比情況，將測試設備小型化研究的重要性充分體現出來。而且通過研究當前生產制造的實際情況和用戶的使用環境等方面，將開發和研制系統測試設備的思路及時明確，從而為其小型化和便攜化提供了有利的保障。

關鍵詞：航空儀表；系統測試設備；小型化

中圖分類號：V241 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0091-02

Abstract： The instrument system test equipment plays an important role in the field maintenance， measurement and inspection of helicopter. This paper， through the contrast of the present situation of development of domestic and foreign aviation instrument test equipment， will mainly test the equipment miniaturization research the importance fully manifests. And through the research on the current situation of production and manufacture and the environment for the user's use， this paper intends to put forth the ideas about the design and development of the system test equipment in a timely manner， thus providing a favorable guarantee for its miniaturization and portability.

Keywords： aeronautical instrumentation； system test equipment； miniaturization

航空儀表測試設備是地面維修保障設備，其主要是在維修飛機時使用，主要的作用是使航空一般的技術技能可以使規定的指標要求相符合，為良好的技術狀態提供有利的保障。此外當前由于航空儀表對先進的計算機數據采集和控制技術等進行使用，這在很大程度上改變了接口方式和信號處理方式等各個方面，所以具體研究航空儀表測試設備，可以將整個航空裝備的產業技術水平不斷提升，從而使我國的國防戰斗力不斷增強[1]。因此具體研究航空儀表系統測試設備的設計與小型化方法具有非常重要的現實意義。

1 國內外航空儀表測試設備的發展現狀

1.1 國內發展現狀

國內航空儀表測試設備的發展主要經過了四代，而這四代的測試設備的成熟性還不夠，需要進一步借鑒和創新國外的成熟技術，從而將這類航空儀表的測試設備研發速度不斷加快。

1.2 國外發展現狀

指針式儀表-數字式液晶點陣式顯示儀表-集中顯示儀表是國外航空儀表測試設備主要的發展歷程，同時其也在不斷的完善和發展相應的測試設備。當前已經對通用測試平臺進行使用，雖然這個平臺中將各個航空儀表測試程序所需要的軟件都包括其中，但是具有比較高的價格，而且在其實際的運行中需要將相應工藝裝備夾具進行購買，所以國外的航空儀表測試設備的造價也很高。

2 設計開發系統測試設備的原則

一是先進性的技術，按照航空儀表測試設備技術的狀態和相應的技術方法，不但需要對技術的成熟性和可靠性充分的考慮，同時對技術的先進性也要足夠的重視，只有這樣才能更便捷的升級和更新產品，同時可以獲取廣泛的技術支持。二是可靠性的操作不管是論證航空儀表測試設備的方案還是設計和設施技術首要考慮的就是測試設備的固有可靠性，而且應該將其不斷提升，同時對于使用測試設備的人員的長期安全性也要考慮到，主要是設備造型安全設計以及將連接關系的合理性做好[2-3]。三是可維護性和軟件的開放性，在測試設備中的一個重要環節是定期的維護和檢查工作，只有這樣才能使其有效性和合法性得以保證。這就需要將良好的維護環境及時的提供，及時的更新和升級校驗方法和軟件接口。良好的開放性是測試軟件所具有的，其主要目的是為后期維護和開發系統的工作提供便利性，所以在更新時需要根據使用維護手冊的要求進行。四是與測試設備的通用要求相符合，對于航空儀表測試技術規范性需求測試設備應該使其需求得以滿足，造成這種現象的主要原因是飛機的飛行安全和技術穩定性的狀態受到航空儀表系統測試設備保證水平的直接影響，所以不論是國內還是國外都非常重視這個方面，如歐美國家對航空的生產和運營方面都具有嚴格的法規體系。五是安全性，設計過程中另外一個主要因素就是安全性，所以在實際的設計過程中應該用多重保險措施保護硬件，而且需要將連鎖檢測措施應用到軟件上，從而為其安全性提供有利的保障。六是便攜性，測試設備的主要發展目標就是服務保障，而測試設備小型化的實時維修和保障等功能對航空儀表發揮效能的情況具有直接的影響。對于當前的維修和保障要求傳統的測試設備已經無法使其得以滿足，而測試設備的小型化可以將航空儀表的技術性能全面的考核，將其檢測的可信度大大提升，因此其與當前的維修和保障要求正相符合[4]。七是可計量性，在具體的工作中，如果在設計設備時對其計量問題沒有充分的考慮，對于計量的接口沒有合理的設計，這對計量工作的準確性會造成不利影響，在經過一段時間的使用后使其可信度大大降低，則需要耗費大量的人力等將計量功能增加。所以在設計開發系統測試設備時要對可計量性原則充分的考慮。

3 測試設備的小型化設計

3.1 小型化設計的特點

航空儀表測試設備的小型化主要是在對其功能不造成任何影響的基礎上將資源的使用量最大程度的減少，如對小型化的器件進行使用，將多余的功能節省，將設備的結構進行簡化，將簡便的設計原則始終遵循等。將產品零部件的數量減少，這可以通過設計模塊化的機構和容易拆卸連接方式的使用來實現，而且需要將緊固件的數量減少。另外在為測試設備耐用性提供保障的同時，需要將設備的使用壽命適當的延長，對于使用產品過程中能量的消耗方面可以適當的減少，將電路板的尺寸和面積縮小，這樣可以將簡練、具有較小體系和完善的功能的測試設備的方案設計出來，從而使測試設備小型化的目標得以實現。

3.2 將總體設計方案簡化

在總體方案的設計中，需要將其體積不斷的減小以及將其成本最大程度的降低，其主要目的是使其與直升機戶外測試、機內測試和便攜式的要求相符合。在實際的設計工作中可以對單芯片的方案充分的考慮，這一設計方案不但可以使其所需功能都具備，而可以將相應的新能完善的提供[5]。各個測試單元在與主測試系統的連接過程中主要使用模塊化插槽的形式來實現的，其主要目的使其與各個測試單元靈活配置的需求相符合，而且這樣不但可以更加簡單的設計PCB，減小其面積，降低對功能的消耗，而且可以通過減少相關周邊的電力，將系統的穩定性大大加強，將生產的過程進一步簡化，為調試和維護測試設備的便捷性提供了有利的保障。

3.3 將零組件重疊技術和高密度連接技術合理應用

在測試儀器中使用微處理器以后，智能化和小型化是部隊中小 具有打擊性和單一功能的測試儀器的主要發展趨勢。嵌入式計算機系統的模塊標準主要是PC/104，其不但完善兼容PC/A，而且該模塊還具有各種優點，如較高的可靠性、較低的功耗、較小的體積、較強的沖擊能力和抗振動能力等，這些優點可以使測試設備內部高密度連接的目標得以實現，從而可以將其整體結構的實用性和簡潔性進一步提升，圖1為PC/104計算機系統組建的測試系統和相應的結構[6-7]。

3.4 將接口電路簡化

計算機技術和測試設備的結合是將計算機技術應用到測試設備領域來推動的，但是由于具有很多的通信格式和數量，所以一般對RS232等標準的通信格式進行使用，其主要目的進一步簡化接口的電路，只需要將電氣接口簡單的設計就可以使簡單和小巧的測試設備界面得以出現，從而測試設備小型化和模塊化的目標得以實現。

3.5 高密度安裝印制電路板和設計降耗功能

將小型貼片式元件應用到實際的設計過程中，不但可以使小型化測試設備的目標得以實現，同時對測試設備整機裝配的高度自動化方面也具有非常重要的推動作用。在測試設備小型化目標實現中的關鍵環節是對功耗低的芯片進行使用，測試設備的小型化，從側面來說其具有較高的集成度、有限的內部控制、相對較小的體積和缺乏通暢性的空氣流通，如果元器件具有很高的耗能，則將散熱和靜音保持等方面的難度大大增加，但是如果對功耗低的器件和接口處理器進行合理的使用則可以將這些問題很好的預防。所以說將功耗低的器件應用到設計當中，將相應的結構和散熱設計進一步簡化，從而將維修設備的復雜度大大降低。

4 結束語

由此可見，由于時代的不斷進步逐漸用更高的標準要求航空儀表測試設備的性能方面，而且多樣化需求逐漸成為測試設備的主要發展趨勢，這就需要測試設備與航空儀表的測試要求相符合。多樣化和小型化的功能會集中測試設備的內部器件，雖然將空間大大縮小，但是可以將連接的線路大大減少，將系統的重量不斷的減輕，從而將系統的可靠性、安全性以及可維護性等各個方面不斷的提升。

參考文獻：

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