机载燃油系统综合检测系统设计与实现

郭警涛，朱新宇

(1.中航工业西安航空计算技术研究所 第8室，陕西 西安 710065；2.中国人民解放军95910部队 飞行试验站机务大队，甘肃 酒泉 735305)



机载燃油系统综合检测系统设计与实现

郭警涛1，朱新宇2

(1.中航工业西安航空计算技术研究所 第8室，陕西 西安 710065；2.中国人民解放军95910部队 飞行试验站机务大队，甘肃 酒泉 735305)

针对现代飞机高集成度机电综合系统中燃油系统的测试与仿真需求，文中提出了一种机载燃油系统综合检测系统设计与实现方案。该系统基于信息化平台构建，实时动态显示燃油系统状态信息，实现数据交互，完成基于测试用例的系统试验。试验结果表明，机载燃油系统综合检测系统工作稳定、可靠，有效节省了硬件资源、准确实现了信号级故障检测，与传统检测方式相比，可以平均节省40%的试验时间。

机载燃油系统；急停控制；综合检测

机载燃油系统是飞机机电系统的重要组成部分，保证飞机在地面及各种飞行条件下全机重心在规定范围内，并按一定输油顺序提供满足发动机所需流量、压力和温度的燃油，同时作为冷却散热介质为其它分系统提供冷源[1]。

传统的燃油系统试验，需要操作人员参与的工作较多，试验判据依赖人员读表判断，试验周期长，工作强度高，已无法不满足现代飞机系统级测试需求。

机载燃油系统综合检测系统基于信息化平台构建，用以支持燃油系统地面模拟试验，模拟对飞机供油子系统、输油子系统、热管理子系统、加放油子系统、油量测量子系统的控制与管理功能、维护与检查功能，并实时动态显示燃油系统状态信息，对试验数据进行存储与回放。燃油系统综合检测系统通过信号硬线、RS422A总线实现与燃油系统设备交联。综合检测系统输入电路的设计不影响燃油系统设备的正常工作，或降低燃油系统自身信号质量[2-3]。

1 系统描述

燃油系统综合检测系统将地面综合维护面板(GIMP)、滚转台和燃油系统试验台进行连接，以进行数据交互，完成相应测试。

检测系统主要由燃油管理仿真机和燃油系统仿真器操控台组成。燃油管理仿真机主要实现燃油系统试验台信号输入、电气转换和对接远程接口单元(RIU)、机电管理计算机(UMC)；燃油系统仿真器操控台设计为琴键式机柜，通过工控机实现机载数据模拟、综合数据显示、数据解析、记录回放、系统配电等功能。

当满足输出条件时，燃油系统综合检测系统输出相应信号，输出电路的设计与燃油系统设备匹配，不对其他输出电路的正常工作产生影响。综合检测系统输出信号的电源取自燃油系统向机载机电管理分系统提供的电源。任何正常的输入信号都不会对燃油系统设备产生不良影响。系统组成及外围交联设备情况如图1所示[4-5]。

图1 燃油系统综合检测系统组成图

2 系统硬件设计

2.1 燃油控制管理仿真机设计

燃油控制管理仿真机由电缆转接盒和燃油控制仿真系统功能单元组成，用以进行信号的断连、监控和调理。燃油系统试验台输入的信号从燃油控制管理仿真机断连箱背面航插引入，经前面板进行断连，进而输出到调理箱。调理箱主要实现地/开离散量、27 V/开离散量的状态监控、接口信号分配、信号调理、电源信号的转接和接口电气转换；信号经过调理箱输出后直接连接到RIU产品。燃油控制管理仿真机信号流程如图2所示。

图2 燃油控制管理仿真机信号流程

2.2 燃油系统仿真器操控台设计

燃油系统仿真器操控台由配电盒、机载数据模拟系统、综合显示系统、数据解析记录回放和操控台等功能单元组成。燃油系统仿真器操控台是主要信号处理设备，安装有一台PXI工控机，主要用于激励信号的控制及数据处理工作。控制台前面板安装2台显示器，一台显示器主要监测外部信号，另一台主要实现控制功能。配电盒是用以给燃油系统试验台提供交、直流电源和为燃油控制仿真机提供直流电源。燃油系统仿真器操控台信号流程如图3所示[6]。

图3 燃油系统仿真器操控台信号流程

燃油系统控制仿真器开机后运行程序，首先进行硬件板卡识别，然后判断当前离散量状态、开关状态、指示灯状态、供电状态。当自检合格后，系统进入测试界面进行相关测试。默认系统离散量输出信号均为开路状态，电源不输出，离散量状态监控均为光耦器件采集，因此，在综合检测系统上电过程中不会对燃油系统控制仿真器造成损坏[9-10]。

2.3 系统安全性设计

燃油系统综合检测系统中，按下急停按钮时急停开关由常闭点变为常开触点，切断交、直流接触器线圈27 V的控制，从而切断对汇流条的供电输入，同时软件采集急停开关的状态。解除急停时，恢复急停开关状态，软件重新启动对汇流条的供电，若急停未恢复，系统将无法启动对汇流条的供电，同时软件提示请恢复急停开关状态。急停控制原理如图4所示。

图4 急停系统控制原理图

3 系统软件设计

燃油系统综合检测系统测试界面包括自动检测界面和手动检测界面。系统组成软件如图5所示。

图5 燃油系统综合检测系统软件框图

自动检测界面下提供用户测试流程的编写、保存及导入，该界面能实时反映当前自动测试流程进行步骤和状态。手动检测界面提供硬件资源激励设置和采集显示功能[7-8]。

3.1 软件控制流程

燃油系统综合检测系统软件流程如图6所示。

图6 燃油系统综合检测系统软件流程图

3.2 软件功能架构

测试程序在满足测试的基本需求的同时，嵌入系统登录模块、数据管理模块、用户管理模块，以增加测试程序的完整性和实用性。

系统登录模块包括登录用户名、密码，产品信息等内容，用户信息采用SQL2000数据库管理。

数据管理模块包括测试结果查询和数据报表生成功能。测试结果的查询是依据测试时间查找数据库中对应保存的测试结果记录，读取并显示。数据报表生成功能将显示的测试结果写入测试报表中,测试报表的保存路径由用户输入。

用户管理模块包括添加用户、删除用户、修改密码等操作，进入用户管理界面后将系统中存在的所有用户及用户权限显示到表格中，其中添加用户、删除用户操作只有管理员权限的用户登录后才可操作。普通用户只可以修改登录密码。

4 结束语

试验结果表明，机载燃油系统综合检测系统能够有效完成与其交联的燃油系统状态信息采集，输出控制及电气信号转换；能够实时动态显示燃油系统状态，并对试验数据进行存储与回放；能够检测燃油系统功能性能指标并进行故障定位，有效支持了燃油系统地面模拟试验。通过测试检测，该机载燃油系统综合检测系统工作稳定、可靠，并且有效节省了硬件资源、准确实现了信号级故障检测；与传统检测方式相比，可以平均节省40%的试验时间。

[1] 牛文生.机载计算机技术[M].北京:航空工业出版社,2013.

[2] Moir I,Seabridge A.民用航空电子系统[M].范秋丽,译.北京:航空工业出版社, 2009.

[3] 宋东,周建民,王彦文.基于模型的飞机燃油系统故障诊断系统的设计与实现[J].测控技术,2011,30(4):43-46.

[4] 杨波,郑捷.飞机机电综合管理框架下燃油系统建模与仿真[J].北京航空航天大学学报, 2013,39(7):880-884.

[5] 袁朝辉,曹年霞.飞机燃油系统地面全机模拟试验流量控制系统设计[J].计算机测量与控制,2012,20(7):56-60.

[6] 王梅,姬进.双余度信号容错处理与故障注入方法[J].电子科技,2013,26(6):40-41.

[7] 杨士亮,郝敬团,杨宏伟,等.飞机发动机油液故障诊断技术的现状与发展趋势[J].当代化工,2014(11):2421-2422.

[8] 刘明.基于DSPI数据传输的电压启动软件设计与实现[J].电子科技,2015,28(4):43-45.

[9] 赵冲,王澍.飞机燃油油量管理综合显示系统研究与实现[J].微处理机,2011,32(5):92-95.

[10] 廖凌燕.飞机燃油系统仿真方法[J].系统仿真学报,2013(s1):56-59.

Airborne Fuel System Monitoring System Design and Implementation

GUO Jingtao1,ZHU Xinyu2

(1. Eighth Room, AVIC Xi’an Aeronautic Computing Technique Research Institute, Xi’an 710065, China;2. Flight Test Station Maintenance Brigade, Unit 95910 of PLA, Jiuquan 735305, China)

A comprehensive airborne detection system design and implementation is presented for the integrated mechanical and electrical fuel system in modern aircraft. The system provides real-time dynamic display of the fuel system status information, data interaction based on the information platform, and completes the system test based on test cases. The results show that the airborne fuel system integrated testing system is stable and reliable, effective saving hardware resources, achieving accurate signal level fault detection and saving on average 40% of test time compared with traditional detection methods.

airborne fuel system; emergency stop control; comprehensive test

2016- 08- 03

航空科学基金-青年基金(2014ZD31006)

郭警涛(1981-)，男，硕士，工程师。研究方向：机载机电系统嵌入式智能控制技术。

10.16180/j.cnki.issn1007-7820.2017.06.030

TN911.7;TP274+.5

A

1007-7820(2017)06-109-03