某型飛機(jī)燃油控制系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)

戚素芳

（國(guó)營(yíng)蕪湖機(jī)械廠，安徽 蕪湖 241007）

飛機(jī)燃油系統(tǒng)用來(lái)貯存飛機(jī)需要的燃油，并保證飛機(jī)在所有的飛行狀態(tài)下都能連續(xù)、有效地向發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃油；同時(shí)，具有為空調(diào)系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)冷卻系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)提供散熱的功能。某型飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)屬于飛機(jī)燃油系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，包括10 多件主要電子產(chǎn)品和20 多件傳感器類產(chǎn)品，用于測(cè)量飛機(jī)的全機(jī)總儲(chǔ)油量和油箱中部分燃油量的測(cè)量，使飛機(jī)的加油和耗油按規(guī)定的程序運(yùn)行，并將全機(jī)剩余油量、油位信號(hào)等信息輸送到機(jī)載系統(tǒng)終端顯示。飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)各部件工作正常與否，直接影響飛機(jī)的飛行安全。為實(shí)現(xiàn)對(duì)某型飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)產(chǎn)品的技術(shù)性能檢測(cè)，開展飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)測(cè)試平臺(tái)的設(shè)計(jì)研究意義重大，有利于快速地診斷系統(tǒng)產(chǎn)品性能和排除故障，提高系統(tǒng)的使用可靠性，具有重要的意義。

1 設(shè)計(jì)需求

研制一套飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)（以下簡(jiǎn)稱“測(cè)試平臺(tái)”），滿足某型飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)及配套產(chǎn)品性能檢測(cè)需求的硬件平臺(tái)，用于在此平臺(tái)上開發(fā)專用的產(chǎn)品測(cè)試模塊。測(cè)試平臺(tái)具有自動(dòng)測(cè)試、手動(dòng)測(cè)試、實(shí)時(shí)采樣功能，可完成對(duì)被測(cè)產(chǎn)品的自動(dòng)檢測(cè)、生成測(cè)試文件、查詢及打印測(cè)試報(bào)告功能。同時(shí)，測(cè)試平臺(tái)具備功能擴(kuò)展能力，相近產(chǎn)品測(cè)試需要研制適配器、開發(fā)測(cè)試程序。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)

本測(cè)試平臺(tái)設(shè)計(jì)采用PXI 總線+PCI 總線進(jìn)行硬件架構(gòu)，兼容采用GPIB、RS232 通訊的儀器資源。利用“PCI 工控機(jī)+PCI-PXI 控制卡+GBIP 控制卡”的方式替代零槽控制器的方式，首先降低了一半的硬件費(fèi)用，其次，降低了后續(xù)的維護(hù)升級(jí)費(fèi)。另外，還增加了可選硬件資源種類。操作系統(tǒng)采用Windows XP，安裝各種軟件開發(fā)工具及應(yīng)用程序，包括CVI、VC、office 等。VPC 連接器作為被測(cè)產(chǎn)品與各種硬件資源的連接切換裝置。不論是PXI 總線技術(shù)還是VPC 連接技術(shù)，均確保了系統(tǒng)的較高的可靠性及擴(kuò)展性。測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

通過(guò)開發(fā)一個(gè)自檢計(jì)量模塊，結(jié)合自檢計(jì)量適配器，將各種資源的信號(hào)引出至適配器前面板上，通過(guò)內(nèi)部線路交叉檢測(cè)、外部檢測(cè)等多種方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)硬件資源的自檢及校驗(yàn)。通過(guò)開發(fā)一個(gè)TP 測(cè)試模塊，結(jié)合TP 適配器，將各種資源的信號(hào)通過(guò)測(cè)試電纜引出到燃油測(cè)量系統(tǒng)上，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)試。其中，PXI 機(jī)箱置于VPC 信號(hào)接口矩陣后部，放置于可移動(dòng)導(dǎo)軌上，便于安裝與維護(hù)。

圖1 測(cè)試平臺(tái)與被測(cè)產(chǎn)品系統(tǒng)架構(gòu)

2.2 設(shè)備技術(shù)指標(biāo)

2.2.1 供電要求

（1）輸入電壓：220V±20V 50Hz 10A；

（2）輸出DC(18 ～32)V，功耗≥300W；

（3）輸出AC115V 400Hz，總功耗不大于160V·A；

（4）輸出AC5.5V 400Hz，總功耗不大于12V·A；

（5）輸出DC(0 ～10)V，功耗≥10W；

（6）輸出DC5V，功耗≥10W。

2.2.2 機(jī)柜尺寸：

機(jī)柜尺寸（高×寬×深）：1600mm×600mm×800mm（不包括底座滾輪及產(chǎn)品適配器）。

2.2.3 接口模塊使用次數(shù)：不少于20000 次。

2.2.4 環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)滿足以下要求：

工作溫度：0 ～40℃；相對(duì)濕度：≤80%；氣壓：當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)卮髿鈮骸?/p>

2.2.5 其它要求

（1）測(cè)試臺(tái)應(yīng)有防差錯(cuò)設(shè)計(jì)，所有元器件、連接線都應(yīng)有標(biāo)號(hào)并與接線圖一致；

（2）具有電源監(jiān)測(cè)及過(guò)載保護(hù)功能，以免損壞設(shè)備本身及產(chǎn)品；

（3）電纜及延長(zhǎng)電纜連接器按相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)制作，電纜內(nèi)電線應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記及屏蔽；連接成品的電纜應(yīng)有明顯標(biāo)識(shí)。

2.3 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)總體設(shè)計(jì)需求，測(cè)試平臺(tái)的硬件系統(tǒng)主要由機(jī)柜、電源子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)、專用資源子系統(tǒng)、DAQ 子系統(tǒng)、開關(guān)子系統(tǒng)、VPC 子系統(tǒng)、人機(jī)操作子系統(tǒng)、自檢和產(chǎn)品測(cè)試子系統(tǒng)、測(cè)試電纜等組成，測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)組成如圖2。

圖2 測(cè)試平臺(tái)系統(tǒng)組成

2.3.1 電源子系統(tǒng)

（1）UPS 不間斷電源模塊：1 臺(tái)（用于保證220V 供電意外斷電時(shí)系統(tǒng)的正常運(yùn)行）；

（2）電源控制箱：1 臺(tái)（用于系統(tǒng)供電管理）；

（3）直流電源：4 路；

（4））三相交流電源：1 路（三相四線制），可當(dāng)單相電源使用；

（5）直流電子負(fù)載：1 臺(tái)（留作再開發(fā)使用）。

2.3.2 數(shù)據(jù)通訊子系統(tǒng)

（1）1553B 數(shù)據(jù)接口：1 路（留作在開發(fā)使用）；

（2）422 數(shù)據(jù)接口：8 路；

（3）232 數(shù)據(jù)接口：8 路；

（4）429 數(shù)據(jù)接口：16 路。

2.3.3 DAQ 子系統(tǒng)

（1）多用表：1 塊；

（2）示波器：1 塊；

（3）輸入IO 接口：64 路；

（4）輸出IO 接口：64 路。

2.3.4 開關(guān)子系統(tǒng)

（1）矩陣開關(guān)：2 線制32×8 路；

（2）多路復(fù)用開關(guān)：2 線制雙16×1 路；

（3）SPST 功率開關(guān)：40 路；

（4）SPSD 通用開關(guān)：64 路。

2.3.5 專用資源子系統(tǒng)

（1）可編程電阻：6 路；

（2）耗量傳感器模擬器：1 臺(tái)；

（3）電容模擬器：1 臺(tái)；

（4）電容電感測(cè)量?jī)x：1 臺(tái)。

2.3.6 VPC 子系統(tǒng)

（1）50A 電源接口：16 路；

（2）10A 電源接口：96 路；

（3）3A 信號(hào)電路接口：1400 路。

2.3.7 人機(jī)操作子系統(tǒng)

（1）機(jī)箱：PXI 1 臺(tái)、PCI 1 臺(tái)；

（2）人機(jī)界面：1 套（顯示器、鍵鼠）；

（3）機(jī)柜：1 套；

（4）冷卻風(fēng)扇：2 套。

2.3.8 自檢或計(jì)量和產(chǎn)品測(cè)試子系統(tǒng)

（1）自檢計(jì)量適配器：1 臺(tái)；

（2）自檢軟件：1 套；

（3）產(chǎn)品測(cè)試適配器：1 臺(tái)。

2.4 軟件設(shè)計(jì)

測(cè)試平臺(tái)的軟件界面開發(fā)環(huán)境為C++，操作系統(tǒng)采用Windows XP。主程序界面是自動(dòng)測(cè)試、手動(dòng)測(cè)試、設(shè)備校驗(yàn)、設(shè)置、退出和幫助等模塊的公共接口平臺(tái)。主界面窗口按照Windows 界面標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，自動(dòng)測(cè)試、手動(dòng)測(cè)試、設(shè)備校驗(yàn)、設(shè)置、退出和幫助等模塊以下拉式菜單的形式與用戶接口。界面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)從人機(jī)工效的角度出發(fā)安排窗口各元素，力求畫面簡(jiǎn)捷、主題醒目和操作方便。測(cè)試平臺(tái)軟件流程圖如圖3 所示。

圖3 測(cè)試平臺(tái)軟件流程圖

本系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)，根據(jù)控制功能關(guān)系，系統(tǒng)軟件具體功能可分為以下幾部分：

2.4.1 軟件配置功能

用戶在系統(tǒng)軟件中調(diào)用該功能模塊，將數(shù)據(jù)庫(kù)文件與產(chǎn)品型號(hào)建立對(duì)應(yīng)關(guān)系，并在文件中保存。在系統(tǒng)軟件中，將會(huì)自動(dòng)增加該型燃油油量——耗量測(cè)量系統(tǒng)的各項(xiàng)測(cè)試功能。

2.4.2 自檢測(cè)功能

用戶可以通過(guò)系統(tǒng)軟件聯(lián)合自檢適配器對(duì)安裝在工控機(jī)中的各種板卡進(jìn)行功能性的檢測(cè)。

2.4.3 校驗(yàn)／校準(zhǔn)功能

（1）滿足通過(guò)對(duì)操縱臺(tái)輸出模擬電壓檢測(cè)，可對(duì)輸出模擬電壓進(jìn)行校準(zhǔn)；

（2）滿足通過(guò)對(duì)操縱臺(tái)輸入模擬電壓采集，可對(duì)輸入模擬電壓采集進(jìn)行校準(zhǔn)；

（3）滿足對(duì)離散量的輸入輸出控制。

2.4.4 自動(dòng)測(cè)試功能

軟件調(diào)用數(shù)據(jù)庫(kù)，按照規(guī)定的測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試內(nèi)容，自動(dòng)調(diào)用相關(guān)資源，對(duì)燃油油量——耗量測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試項(xiàng)目、內(nèi)容嚴(yán)格按照該型燃油油量——耗量測(cè)量系統(tǒng)的修理技術(shù)條件要求執(zhí)行。

2.4.5 手動(dòng)測(cè)試功能

該功能主要用于用戶維修排故，在該功能模塊中，對(duì)燃油油量——耗量測(cè)量系統(tǒng)的輸入、輸出進(jìn)行最大可能的顯示。

3 結(jié)語(yǔ)

本測(cè)試平臺(tái)能夠滿足某型飛機(jī)燃油測(cè)量系統(tǒng)及配套產(chǎn)品性能測(cè)試，以此形成系統(tǒng)產(chǎn)品的測(cè)試能力和故障排查能力，保證飛機(jī)燃油系統(tǒng)的修理質(zhì)量，提升工廠飛機(jī)修理產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。另外，平臺(tái)提供了較全面的硬件測(cè)試資源以及軟件開發(fā)工具，便于在后期工作中不增加或少量增加資源的情況下即可開發(fā)新的測(cè)試項(xiàng)目，提升飛機(jī)機(jī)載設(shè)備的自動(dòng)化測(cè)試控制水平，設(shè)備資源從而進(jìn)一步得到了充分的利用。