试验机改装抽引信号方法浅析

2018-11-30谭秀萍张琦石娟赵渊昉

科技与创新 2018年21期

谭秀萍，张琦，石娟，赵渊昉

试验机改装抽引信号方法浅析

谭秀萍，张琦，石娟，赵渊昉

（中国飞行试验研究院改装部，陕西西安 710089）

飞行试验中，为获取飞机、被试系统的各种性能，通常要在飞机各系统进行数据采集和测试，这一过程中所涉及的系统设备分别安装在飞机不同区段部位，如何正确、合理地选择抽引点和抽引方法不仅影响飞机的安全飞行，而且影响数据采集的准确性，此项工作是试验机改装的难点和重点。简要介绍了电信号的种类特性、抽引原则，分析了在飞机系统进行抽引信号的几种方法及优缺点，以供借鉴。

试验机改装；电信号特性；抽引信号方法；飞行试验

试验机电气改装中，一个重要环节是在飞机系统采集各类数据信号到测试系统，提供给相关人员进行数据处理、分析，以获取飞机的各种性能指标，达到新研飞机设计定型试飞或适航审定试飞的目的。随着航空工业的发展，新机性能的不断提高，需要采集的数据信号数量、种类成倍增加，所涉及的飞机系统众多，而机载电子设备越来越复杂，试验机改装中，从飞机各系统设备抽引信号难以采用同一种抽引方法，应综合考虑多种因素。选择合适的信号抽引方法，是确保飞行安全和有效提高数据信号采集合格率的首要因素。

1 飞机系统信号的特性及抽引原则

试验机改装抽引信号所涉及的系统大多数是飞机的重要系统，如电源系统、飞参系统等，因此，选择合适的抽引点和抽引方法就显得尤为重要。

1.1 飞机系统信号的特性

飞机系统信号按其特性分为开关量信号和总线数据信号，按不同特性具体划分如下：①按照频率特性，以50 Hz为界，分为高频信号、低频信号；②按照电压特性，分为三相交流115 V/400 Hz，单相交流115 V/400 Hz，直流28 VDC、15 VDC、10 VDC、5 VDC；③按照功率特性分为电源相关类信号、大功率电源信号、小功率信号等[1]。

明确所要抽引的信号与飞机各系统设备接口之间的关系，了解抽引信号的线号定义很有必要。只有充分了解信号的种类、特性，接口关系，电气定义，才能采取相应的隔离保护措施，避免测试系统和飞机系统之间的相互干扰。

1.2 抽引信号的原则

抽引信号的具体原则为：①应考虑测试系统的附加负载和原机系统设备负载的匹配与兼容，抽引信号以不影响飞机的安全和系统设备的正常工作[2]，以及飞机信号的输出和输入为前提；②被抽引的系统设备在飞机上安装部位空间的开敞性、可维护性良好；③系统设备相连接的电缆工艺分离面电连接器的安装位置，应方便、易于人员施工操作；④试飞任务结束后，便于恢复原机电缆，以及机务人员定期维护、排查故障。

2 几种抽引信号方法介绍及优缺点分析

试验机改装根据试飞任务要求，需要抽引的信号涉及原机系统众多，而且分别安装在飞机的不同部位，不同区域安装的系统设备空间环境各异，常用的抽引信号方法主要有以下几种。

2.1 转接电缆抽引方法

制作一段三通电缆束，一一对应把需要抽引所涉及的原机系统设备信号全部转出，然后在此电缆中部适当的位置通过焊接或压接并线（抽引的信号数量少时采用死接头压接）的方法抽取需要的信号。断开系统设备连接器或者系统设备工艺分离面插头，连接这段三通电缆，其中一端连接到系统设备，另一端和断开的设备插头对接，第三端使需要抽引的信号电缆插头和测试设备对接。

优点：不破坏原机电缆，只是在原有电缆束的基础上增加一段三通电缆，另外，可根据试飞任务需求灵活增或者减抽引信号的数量，试飞任务结束后，转接电缆拆除方便，便于原机电缆的恢复如初，适用于短期和长期试飞任务。

缺点：①增加的转接电缆需要把系统设备全部的信号一一对应转出，对原机系统设备正常工作影响范围大，加大了设计人员工作量，使用的材料多；②原机电连接器大多数是JY系列，而抽引信号数量不超过6个，施工人员需要做一对JY的电连接器，增加了施工人员的工作量；③增加的三通电缆束，有3个电连接器，相应的增加了3处故障隐患点，降低了系统其他信号正常工作可靠性；④受制于原机系统设备安装空间开敞度的影响，增加了原机电缆安装通道上的电缆余量，特别是在驾驶舱仪表板、顶棚控制板等空间狭小的区域，转接电缆的安装受制于空间的限制；⑤原机系统设备的电连接器大多数是JY系列的，订货周期长，价格昂贵，需要提前订货。

2.2 并线抽引方法

在原机系统设备电连接器尾部电缆合适的部位，剪断需要抽引的原机电缆，以压接死接头的方法并线抽引所需信号。

优点：①压接并线操作简便、快捷，其工艺方法已形成标准化；②使用的物料、工具少，工具设备先进、齐全；③设计、施工周期短；④适用于电缆中部的每根导线压接并线，仅增加了需要抽引的原机导线的故障点，不影响系统设备其他信号的正常工作。

缺点：①在原机电缆中增加了死接头，破坏了原机电缆，改变了原机电缆束的结构；②试飞任务结束后，由于死接头并线不易拆除，原机电缆难以恢复到初始状态，对原机电缆的损坏比较大，系统设备的事故隐患较高，适用于时间较长的试飞任务；③需要抽引的信号数量超过6个时，死接头集中在原机电连接器的尾部附近，因原机电缆长度有限，造成死接头重叠堆积，质量检查均不符合相关质量要求。

2.3 压接死接头，加长原机电缆并线抽引方法

先退出原机插头内的插针或孔，剪掉插针或孔，之后把要引出的信号线和原机线用死接头压接在一起，再加长适合长度的导线，一端和死接头压接，另外一端压接和原机相同的插针或插孔，最后把压好的针或孔送入退出的针或孔内。

这种抽引方法安全、完整地抽引了原机电信号，增加的死接头不易拆除，适用于长期试飞任务，原机电连接器为压接型和系统设备电缆比较短的信号抽引。

优点：①施工操作简便、快捷，其工艺方法已形成标准化；②使用的物料、工具少，工具设备先进、齐全；③设计、施工周期短；④适用于原机每根导线压接死接头并线抽引。

缺点：①改变了原机电缆的长度；②增加的死接头不易拆除，原机电缆难以恢复如初；③有时缺少相匹配的原机系统设备插头的插针或孔，有时原机插头内的插针或孔因压接质量不规范，无法退出，阻碍下一步工作继续进行；④抽引电信号数量超过6个以上时，死接头互相重叠放置，增加了原机电缆束的直径，导致电缆外护套无法对原机电缆束进行保护，增加了原机系统的故障点，给系统设备正常工作埋下安全隐患。

2.4 针、孔对接加长原机电缆的抽引方法

这种抽引方法和第三种抽引方法的操作相类似，不同的是退出原机插头内的插针或插孔，不剪掉插针或插孔，增加合适长度导线并在该导线两端分别压接和退出的插针或插孔相同的针或孔，一端和退出的原机插针或插孔对接，外部用热缩管进行热缩紧固，另一端送入退出的针孔号内，在该导线中段采用死接头压接并线引出需要抽引的电信号。这种抽引信号的方法适用于各类压接型电连接器。

优点：既安全地抽引了原机电信号，又确保了后续原机电缆的完整恢复，这种方法优于第三种抽引方法，不用剪掉原机退出的压接插针或插孔，完整地保留了原机电缆，试飞任务结束后，从针孔对接处断开，拆除加长的导线和抽引的信号电缆，把原机的插针送入退出的针孔号内，使原机电缆恢复如初。

缺点：有时原机设备插头的针或孔不好提供，有时因压接质量原机插头内的插针或孔无法退出，阻碍下一步工作继续进行。

2.5 预留测试接口抽引方法

这种抽引方法需要在飞机制造期间，根据试飞任务需求，在原机系统设备上预留好测试接口，改装期间，根据施工图纸制作好电缆插头进行对接即可。

优点：施工操作简便，一旦原机系统有故障，测试系统与原机系统便于分离和排查故障。

缺点：增加设计人员工作量，预留接口的插头是特殊型的，订货周期长，需要提前进行采购。

2.6 接线端子压接、模块进针抽引方法

有的原机系统抽引点是接线排或模块的形式，压接好和原机接线排相匹配的接线端子或者模块插针，根据接线关系连接到原机相应接线柱上或模块相应的针孔号内。

优点：接线端子或模块插针施工操作简便。

缺点：①有的接线排或模块安装的位置空间狭小，位置有地板下、侧壁板、顶棚、驾驶舱仪表板后下方等，施工人员难以施工操作；②有的接线柱上的端子数量已达3个，加上需要抽引的端子，其数量已超过规范要求的范围，无法在此进行抽引；③因空间狭小工作人员无法施展操作工具，容易掉落接线柱上的弹簧垫片和平垫；④有的模块安装在视线不可达的地方，无法看清模块的针孔号，模块针无法送入相应的针孔号内。

3 选择抽引点和抽引方法的因素

每架试验机根据试飞任务需求不同，所要采集数据信号种类、特性各异，改装人员在进行抽引信号设计和施工时，应考虑以下因素：①选择原机系统设备安装部位的开敞程度比较好的设备处抽引，尽量靠近信号源头的分离面处，避免信号的衰减；②选择原机设备连接器内导线数量少的地方抽引，减少设计和施工人员的工作量，保持屏蔽连续避免各种干扰影响信号的抽引；③尽量考虑到原机电缆的长度、电连接器类型、抽引信号的数量，试飞任务结束后原机电缆恢复；④对于转接电缆束比较多的抽引系统，比如武器系统，应充分考虑转接电缆线束的安装、固定、维护。

结合以上因素考虑，尽可能兼顾飞行安全和抽引信号的合格率。选择可靠性和安全性比较高、简捷且便于人员施工操作、利于原机电缆恢复的抽引方法。具体设计、施工时应考虑数据采集过程中采取的不同的保护、隔离方法，考虑测试系统与原机系统之间在阻抗上的匹配性，避免测试系统对原机各系统正常工作的干扰。