飞机航电系统测试方法设计研究

鹿凡超++邹浩彦

摘 要：随着我国民机事业的蓬勃发展，民机的产量日新月异的提升，因此在生产现场，迫切需要一种能够实现综合航电全系统，全功能，全方位检测的测试方法，本文着重就实现民机航电系统综合测试设备设计研究进行阐述。

关键词：民机；航电；测试

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.177

1 航电测试设备功能简介

航电系统综合测试设备能够验证飞机航电系统内部各子系统之间，系统与有关交联设备之间接口关系的正确性，检查显示控制逻辑的正确性，并能仿真系统所需的各种总线信号、离散量及模拟量信号，实现航电系统的装机前试验以及系统故障的排查。

2 航电测试设备总体实现思路

各个分系统产品通过专业测试电缆引至对应得系统交联箱，交联箱内部放有馈线端子排将各种所需要的引至另一系统的信号引出至机箱后面对应的连接器上，该连接器又通过交联电缆与另一系统的交联箱连接，而且系统输出的ARINC429数据也通过馈线端子排引出至开关切换箱，按照此设计思路，就可以将至少12个子系统的所有信号交联起来，交联箱的设计依据是航电系统的机上连接图，将需要监控的至少150路ARINC429数据分成20组，每次可以监控至少20路ARINC429数据，这20路信号由监控计算机的软件界面进行选择，而需要仿真的信号由仿真计算机控制通过仿真箱送入各个子系统，仿真具备手动和自动两种工作方式，自动模式由仿真机自动产生固定高度和连续变化的高度来模拟飞行状态，手动模式能够根据手动输入的高度进行模拟，硬件和软件都采用模块化设计。在设计时留有一定量的余量便于维护和升级。现在以下几个方面进行阐述。

（1）系统供电：各个子系统、部件所需的供电电源通过监控机柜上的电源监控箱提供，断路器箱面板上安装各个部件的断路器为联试成品进行过载保护。

（2）监控与仿真的实现方法：能够仿真部分部品输出的ARINC429数据，以满足在部分部品缺少时的航电系统联试需求，需仿真的电流电压信号通过工控机内部的NI-PCI-6704模拟量输出板卡提供，转速信号的仿真通过安捷伦33522A提供，离散量、矩型短波以及电阻信号通过专用板卡安装于信号交联机柜内，通过仿真工控机的485总线程控通道复用开关和选通开关，将仿真信号送往联试的航电系統进行仿真数据的配置。

系统通过2块PCI 总线的ARINC429板卡检测各个子系统的数据输出，用户通过软件界面实现对每组内8个ARINC429总线选择通道，ARINC429数据分组时将重要数据分至不同的组，以便用户能够同时监控。

（3）通道控制电路：ARINC429数据采用差分传输方式，输入和输出每通道各两路信号线，分别为信号线A＼B，为了可以同时切换信号线A＼B，使用通道复用开关盒数据选择开关，选用双刀双掷继电器。

（4）逻辑模块：逻辑真的状态使用接地（GND）或28VDC表示，逻辑假的状态是使用悬空表示，因为逻辑真有两种状态，所以设计使用拨码开关设置逻辑真的状态。逻辑开关量仿真电路中的逻辑电路部分，提供逻辑信号控制继电器，选择离散输出通道的逻辑真或者逻辑假。由于逻辑开关量的仿真通道共需要至少120路，考虑到逻辑电路设计的可靠性和易于修改，还要尽量减少器件，因此逻辑开关量仿真模块的核心器件，选用可编程逻辑阵列（FPGA），将硬件数字逻辑电路设计转换为软件编程，提高了产品灵活性及扩展性。

仿真控制计算机通过RS485总线，发送仿真指令给逻辑信号仿真模块，完成仿真信号状态的设置，逻辑开关量仿真模块需要RS485总线通信接口电路和控制电路，模块选用51单片机为核心控制器。

（5）脉冲信号仿真模块：此模块主要功能为仿真发动机的参数信号中的燃油流量、耗量传感器输出信号。传感器输出信号为脉冲信号，脉冲信号的频率表示流量信息。脉冲信号仿真使用FPGA进行设计，可以方便修改输出的频率，脉冲输出通道之间相互独立，在设置脉冲频率时各通道相互不影响。仿真控制计算机通过RS485总线设置脉冲信号仿真的输出频率，按照电路功能划分，脉冲信号仿真模块可分为RS485接口电路、控制器、FPGA硬件系统和脉冲通道四部分组成。

（6）电阻信号仿真模块：电阻信号仿真电路用于仿真滑油温度传感器、涡轮间温度传感器的输出信号，这些传感器都是以电阻形式输出。考虑到用户使用方便，每路电阻仿真通道设计为三选一形式，三个电阻分别为仿真温度信号的上限值、标准值和下限值，测试仪根据用户选择的仿真温度输出对应的电阻值。电阻通道电路使用单刀单掷继电器切换电阻值，仿真控制计算机通过RS485总线发送控制指令。51单片机从RS485接口电路接受受控指令，再将控制信息发送到FPGA，并控制继电器导通或关闭。

（7）信号调理电路：直流电压电流信号的输出使用多功能板卡NI-PCI-6704提供，经过信号调理箱后，输出至航电系统，信号调理电路主要包括信号滤波器和保护电路。为保证输出直流电压信号精度，在模拟板卡的信号输出端增加三阶低通滤波器，滤波器的截止为40Hz，用于滤除高频噪声和50Hz工频干扰。NI-PCI-6704模拟输出板卡，输出最大电压值为10V，需要增加放大器电路，将输出最大电压值放大到32V，以满足电压仿真输出精度要求。电压保护电路主要有过压保护、瞬态抑制、限流保护。

3 结论

航电系统综合测试设备是根据机上航电系统接线图，将各个子系统进行交联，并为各个联试部品提供电源及激励条件，系统通过PCI总线和ARINC429板卡检测各个子系统的数据输出，并将各个联试部品的关键信号引出至设备面板，以方便用户测试及排故，同时航电系统综合测试设备能够仿真部分部品ARINC429数据，以满足现场部分产品缺少时的航电系统联试。

参考文献：

[1]丛伟.综合航空电子系统总体技术[M].国防工业出版社.

[2]陈颖.航空电子模块化综合系统集成技术[M].国防工业出版社.

[3]吴厚航.例说FPGA.机械工业出版社[M].