飞行器驾驶杆线束综合试验器的研制

■ 刘建波 刘阔 刘长萍 李新霞 郭巧云/石家庄海山实业发展总公司

0 引言

某飞行器有单座和双座两种型号，其驾驶杆线束定检维修时需进行更换，目前，该类飞行器驾驶杆线束在故检或换装后没有专用的检测设备，仅靠人工对线路的状态进行导通检查。由于线束更换时需重新与驾驶杆上的九个操控开关进行交联，交联后逻辑控制关系复杂，人工导通需两个人相互配合才能实施，操作人员在导通过程中易产生视觉疲劳，经常发生错漏情况，为此，设计制作驾驶杆线束综合试验设备成为必要的选择。

1 设计与实施

1.1 基本构想

设计一个大小适中的试验设备置于工作台上，采用通用电源，通过与驾驶杆线束交联，在各交联支路中串入显示信号灯及限流电阻，通过控制各支路线路转换，实现支路导通信号在操作面板上的相应显示，其显示信号处对应标识支路插销编号，通过信号显示证明驾驶杆线束交联的正确性，通过标识字符实现故障支路的快速判别，应操作简单、经济实用、快速高效，从而实现由人工导通到电子检测的转变。

采用工作台交流220V电源供电，变压整流为5±0.5V直流安全电压，通过一个数字电压表进行显示。选择如此低的直流供电电压，是因为与线束交联的九个操控开关中有两个控制开关触点的额定电流为5mA的缘故，同时，采用较低直流电压有利于操作人员的人身安全，减少功耗。

供电电路采用两个独立直流整流电源，其中一个为数字电压表单独供电，防止采用共用电源时电路出路短路烧毁数字电压表。

试验设备箱体设计尺寸应大小适中，在适应操作习惯的情况下，保证设备箱体应能放入操作间工作柜中，长宽高分别不大于400mm×400mm×130mm，重量控制在5kg以内。

试验设备采用翻盖式设计，打开上盖板后露出操作面板；操作面板应按功能分区，右侧为交联接口及电压指示区，左侧为被测支路信号显示区，下部为电源开关及功能选择控制区，具有检测所有支路导线、所有交联开关转换触点的能力，通过信号异常显示，具有快速查找支路短路、断路、串路、错接、漏接故障的能力。具有信号自检功能，以判断显示信号是否损坏，信号显示可采用红、蓝两色。

设备应具有重量轻、体积小、使用维护简单、操作方便、故障显示直观、安全可靠的特点，可用于飞机战伤快速抢修作业。

1.2 设计效果

试验器面板布局应合理，信号显示方位与驾驶杆开关操作方向应对应。试验器面板上信号组代号应与驾驶杆线束操控开关的系统代号相同。各独立信号灯下部（或近旁）标识代号应与被检测支路插头的插销编号相同，其中“方框”内“数字”或“字母”表示双座前后舱线束对应的插销针孔号（单座线束与双座前舱相同）。当信号灯旁“数字”或“字母”既有括号外也有括号内时，括号外部的表示单座和双座前舱线束对应的插销针孔号，括号内表示双座后舱线束对应的插销编号；只有一个“数字”或“字母”且未加方框或括号的，表示单座和双座前舱线束对应的插销针孔号。

1.3 支路交联设计

根据驾驶杆上各操控开关的控制逻辑，通过控制驾驶杆上各个操控开关，实现线路转换及逻辑控制的目的。在各操控开关控制支路中接入LED信号灯（红蓝两色）和限流电阻，使支路电路控制在额定值以下，达到显示支路导通状态、控制各支路电流的目的；在试验设备中合理设置防反流二极管或增设控制开关进行支路隔离，实现对每条支路的检测；通过设置显示信号灯自检功能，来确认信号灯的状态。

2 控制面板分区

2.1 面板右侧

控制面板如图1所示，右侧自上到下分布着电源保险丝座14、15，交流电源插座13，0～20V数字电压表12，5V直流校检接线柱11，以及四个被测线束对接插座。其中，94XPS、454XPS插头内对应的针孔号为“字母”，96XPS、451XPS插头内对应的针孔号为“数字”。

2.2 面板左侧

控制面板左侧自上到下对应分布着九个操控开关支路显示LED灯组16～24。其中，蓝色信号灯近旁均标示为“字母”的，代表被测支路与插头连接的针孔号，实现被测支路的快速判读，该操控开关的导线均与96XPS或451XPS插头相连接；蓝色信号灯近旁均标示为“数字”的，该操控开关的控制支路与94XPS或454XPS插头相连接。

红色信号灯近旁标示既有“数字”又有“字母”时，说明该操控开关的控制支路分别与94XPS和96XPS插头相连接。其中，操控开关609A和610A仅适用于单座驾驶杆电缆和双座前舱驾驶杆电缆。

图1 试验器控制面板设计

所有LED信号灯分别按每个操控开关控制的支路分组，每组按开关的操作方向对应分布，共分为九组，每组分别代表了一个或两个操控开关的操作控制显示关系，在每一组信号的正下方分别标有所属操控开关的系统代号，如图2所示，35С（60С）表示该组信号灯隶属于35С或60С操控开关的支路控制范围，在信号灯近旁，括号外的“字母”代表了与35С开关的交联关系，括号内的“字母”代表了与60С开关的交联关系。当信号灯旁的“字母”只有一个且被方框框住时，代表两个操控开关与不同插头的相同插销编号的交联关系。当信号灯旁的“数字”只有一个且在括号内时，表示该信号灯只与下方括号内的操控开关有交联关系，与括号外的操控开关无关。

2.3 下部操控开关设置

控制面板下部自左至右分布五个控制开关和一个按钮。面板开关“初始”位置如下：

1） 220V交流电源开关K1置于下位“断开”位置。

2） 5V直流电源开关K2置于下位“断开”位置。

3）“ 自检按钮”K6置于非按压位置。

4）“ 610A”2号灯K5开关置于下位“断开”位置。

5）“ 94/35С”K3开关置于上位“P”或下位“S”位置均可，起始通常置于“下位”；其中“94”表示94XPS插头，P和S分别代表94XPS插头所属的两个针孔号，其导线与35С开关连接。

6）“ 454/60С”K4开关置于上位“P”或下位“R”位置均可，起始置于“下位”；其中“454” 代表454XPS插头；P和R分别代表454XPS插头所属的两个针孔号，其导线与60С开关连接。

3 线束的综合检查

3.1 上电及自检

1）步骤1，电源供电检查

确认综合试验器电源电缆连接正确可靠后，给试验器上电，接通交流220V电源开关K1，接通直流5V电源开关K2，5V直流电源表应显示5V电压，否则，断开电源开关，断开电源电缆，检查3A交流保险丝和2A直流保险丝是否损坏，如果损坏更换新品。

当检查5V直流电源表显示5V正常电压后，按压K6自检按钮，左侧显示区的31个红蓝两色LED信号灯均应燃亮。

2）步骤2，电源异常检查

按上述操作，当发现5±0.5V电压指示异常时，应断开220V交流电源开关，查清设备故障情况，未排除故障前不允许继续操作。

3.2 单座或双座前舱线束的检查

1）步骤1， 连接综合试验器，上电检查

检查驾驶杆线束连接，绝缘性能应良好。按要求连接综合试验器，电源供电检查正常后，断开220V交流电源开关K1，将单座机驾驶杆线束的94XPS、96XPS插头分别与控制面板上94XSP、96XSP插座进行可靠连接，接通交流电源开关K1，接通直流电源开关，直流电压表应指示5V电压。将K3开关置于上位“P”。

2）步骤2， 35С（BK1-8）操控开关线路的正确性检查

参见图2，用拇指上推35С操控开关到一定位置时，控制面板左上方35С所对应的A、B信号灯燃亮，说明支路连接正确，逻辑控制关系正常，松开拇指使操控开关自动回位，所对应的A、B信号灯应熄灭。如果A、B信号灯不燃亮或出现其他信号灯燃亮，说明线路连接错误，根据异常燃亮的信号灯所对应的线路针孔号，即可查出故障所在。用拇指下拉35С操控开关到一定位置时，35С所对应的下方信号灯С、D应燃亮，松开拇指自动回位后信号灯С、D应熄灭。当35С操控开关向左操纵到一定位置时，35С所对应的左侧J、F信号灯应燃亮，松开拇指操控开关应自动回位，J、F信号灯应熄灭；当35С操控开关向右操纵到一定位置时，35С所对应的右侧K、G信号灯应燃亮，松开拇指操控开关应自动回位，K、G信号灯应熄灭。检查完毕后，将K3开关置于下位“S”（双余度电路检查）。

重复上述操作，检查35С操控开关的上、下、左、右位的功能，其所对应的信号灯应正常燃亮和熄灭。

图2 35C操控开关对应信号灯

3）步骤3，15D（Т5-0004）操控开关线路正确性检查

参见图3，用拇指上推15D操控开关到一定位置时，控制面板中上方15D对应的5号信号灯应燃亮，松开拇指操控开关自动回位，5号信号灯应熄灭。用拇指下拉15D操控开关到一定位置时，对应的下方4号信号灯应燃亮，松开拇指操控开关自动回位，4号信号灯应熄灭。当15D操控开关向左操纵到一定位置时，对应的左侧3号信号灯应燃亮，松开拇指操控开关自动回位，3号信号灯应熄灭。当15D操控开关向右操纵到一定位置时，对应的右侧6号信号灯应燃亮，松开拇指操控开关自动回位，6号信号灯应熄灭。当向下按压15D操控开关到限动位置时，对应的21号信号灯应燃亮，松开拇指21号信号灯应熄灭。

图3 15D操控开关对应信号灯

同理，其余操控开关的检查方法与上述手法相同，不再重述。

4 后期功能扩展

通过增加单片机进行软件控制，产生声光告警功能，强化故障提醒能力。

在控制面板上增设一个软件告警复位按钮，一个异常告警信号灯，一个音响告警控制开关，当不需要音响告警时，此项功能可关闭。

在检测试验器内部增加一个嵌入式单片机，电路采取单片机与FPGA结合的方式设计，其中单片机负责延时和流程控制，FPGA负责驱动各告警线路，分别采集各检测支路中的信号，由程序软件进行控制，每个检测开关控制线路按组分序，每组检测必须完成后方可进行下一组检测，否则，控制软件则认定为故障进行告警。如果操控开关操作时出现串电、断路、短路故障，灯光告警信号应燃亮发出告警信号，同时语音告警信号提示电路故障；如果某一个测控开关检测时出现人为操作漏项，在进行下一组开关检测时也同样发出灯光告警及语音提示信号，由此来有效杜绝漏检或人为错差的产生。

[1]吴明果.整机电缆综合测试系统设计[D].四川：电子科技大学，2007.

[2]严东超主编.D-K-YТ014-0D 飞机供电系统[M].北京∶国防工业出版社,2010.

[3]严东超,等.飞机电气系统总体设计[M].北京∶航空工业出版社,2001.

[4]卢永吉.军机维修体制发展方向及关键技术研究[J].飞机设计,2008-4.