电气改装测试线束敷设与飞机一体化设计的研究及实践

邹 勇

（中航通飞华南飞机工业有限公司，广东 珠海 519040）

0 引言

在飞机适航取证过程中，为满足飞机承担的各项飞行试验任务要求，需在飞机上加装和改装供电设备、传感器、采集设备、显示设备、记录设备、监控设备等各类试验设备，绝大多数为用电设备，因此测试改装工作包含大量的测试改装线束。同时，大型飞机具有系统组成复杂、科研试飞和表明符合性试飞的试验点覆盖面大、监控参数繁多、局部空间限制等特点，这些都对测试改装线束的安装设计提出了极高要求，使其成为原型验证机试飞技术中的重要设计环节。主要从测试改装线束的构型规划及管控、“一体化”并行设计等方面对大型民机测试改装电气线束敷设设计方法进行探讨。

1 改装设计构型规划

1.1 概述

民用飞机适航审查活动中设计构型作为重要的基线，具有重要作用。适航当局对测试改装构型的管理和制造符合性同样有严格的要求，测试改装电缆敷设的构型作为原型验证飞机构型的一部分，应进行先期规划并纳入构型管控。

飞机设计构型的建立一般基于ATA 章节，按照系统功能划分，该型飞机EWIS 的子系统级构型按飞机区段进行划分。针对该型飞机，首先建立试飞与测量设计构型节点，作为与原型试验机设计取证构型并行的结构树，分配编号03；同时根据总体、气动、结构、液压、动力等专业细分，将0320 编号分配给电气系统。

1.2 构型树建立

测试改装线束作为支持系统为分布于全机不同区域的加装改装测试设备提供电能、传输信号，因此其遍布飞机不同区域。加改装测试设备用于执行不同的试飞任务，如验证操稳、载荷、电源、动力装置、燃油等各系统符合性。另外，为保证最大限度的测试飞机性能，原型试验机上还会加装分布式重心自动调节系统、尾橇系统等各种专用测试系统，也离不开测试改装线束的支撑。

基于以上情况，对测试改装线束的三维安装设计构型规划做如下考虑：

（1）每架原型试验机承担的飞行试验分工不同，为便于制造过程构型管控，避免各架机状态交叉，应将改装构型设置为单架次构型。

（2）通用测试系统的测试改装线束与原机EWIS构型划分相对应，将1-8 分别对应飞机的下部、上部、尾翼、短舱、左机翼、右机翼、起落架、整流罩区域，如D0324F00000 表示分布于短舱区域的测试改装线束节点。

（3）除短舱、起落架区域外，对机身内部测试改装线束构型继续按交联的测试设备安装位置划分，如D0322F02200 和D0322F02400 分别分配为中机身左侧、右侧测试改装线束安装。

（4）改装的线路图、线束图等二维图建立与三维数模构型的对应关系，实现相互映射。

规划后建立的构型树示意见图1。

图1 测试改装构型树示意

2 电气改装与飞机的一体化设计

2.1 一体化测试设计

大型飞机的生产制造具有严格且特定的工艺流程、装配顺序，在飞机封闭区域或狭小空间如尾翼和舱内设备集中布置区，在飞机装配后进行改装施工难度极大[1]。因此必须在飞机设计阶段同时考虑改装需求，对测试改装线束开展一体化设计。目的是实现改装设计和飞机设计并行，改装施工和飞机制造、装配并行，提高效率，减少冲突。

2.2 测试改装线束通道预留

某架原型试验机共加改装测试设备/传感器180件，改装设备15 件。对分布于全机的测试改装线束根据交联设备、导线高低频种类等规划预留敷设通道，这项工作需与飞机总体布置专业紧密协作。线束通道敷设数模见图2。

图2 测试改装线束通道

2.3 分离面设置

测试改装线束在通过机体结构不同区域时，为简化制造工艺、满足线束的维修性和安装，需设置分离面[2]。根据测试改装线束敷设通道，主要的分离面设置如下：

（1）飞机设计时在机翼机身对接处预留开孔9 个，安装分离面电连接器，实现机翼与机身测试改装线束对接。其中左机翼穿舱5 处，右机翼穿舱4 处。

（2）前起落架舱上壁板，左、右主起落架舱各设置1 处分离面，用于机身气密舱测试改装线束与机身外各起落架舱测试改装线束的对接。

（3）气密舱与非气密舱的隔框结构左右各布置3处分离面，实现气密舱、非气密舱测试改装线束对接，保证电信号传递的同时保证气密性。

（4）短舱框板上设置分离面，对接机翼前缘区域的测试改装线束。

2.4 抽引点预留及选取

飞行试验需要获取大量的飞行数据用于实施监控、记录分析，称之为信号抽引。为了实现抽引需考虑电气设计时预留抽引点。

具体到该型飞机的设计实践，是在飞机电气图样初步设计开展之前，全面梳理各专业试飞参数抽引需求，确定电气接口，识别源端、目的端设备。再规划分线数量，明确转接模块型号。对飞机设计已有转接模块的，仅需增加抽引点位。对于电气线路直连，则酌情增设转接模块，预留接口。

上述设计作为测试性设计的一部分与飞机设计融合，通过分布于飞机驾驶舱、左右侧28～30 框、设备柜内等处的176 个转接模块抽引出114 对ARINC429 总线、2 对ARINC717 总线、2 对ARINC664总线、32 个模拟量、80 个离散量、4 个模拟音频。

将汇流条电压、发电机电压等电源参数从智能配电柜测试插座引出。对驾驶舱显示器视频信号，也在设备测试连接器接入A8T 光纤接触件和光纤引出显示器画面信息。

2.5 电缆预埋

对于空间狭小和封闭区域，在飞机总装的同时要将测试改装电缆敷设到位，避免总装完成后改装施工不可达[3]。该型飞机在垂平尾后缘有应变、颤振、温度等60 个传感器，部分传感器需在执行特定试飞科目前经校验后才安装，此时将飞机推回到总装站位拆开封闭结构对研制周期是不可接受的，因此在总装阶段即以65 框顶部垂尾后缘与机身对接处为起点，向垂尾顶部、左右平尾后缘尖部预埋线束，相应测试位置预留传感器信号对接电气接口。

设备柜处于集中布置区，且与飞机EWIS 交联复杂，在总装后应避免拆卸，柜内抽引线束被设计为该成品安装前即敷设好。

3 补充改装数模对原机调整

尽管在测试改装设计时已尽量避免影响原机构型，但实际上这种理想的构型并行状态是不存在的。当改装项目与原机设计构型相冲突，且不得不改变原机状态时，如何处理原机设计构型图样与预期的改装施工需要建立一套满足各部门要求的描述方法，各方的关注点是：

设计部门不可接受通过更改原机设计数模来实现测试改装目标，因为改装最终会拆除，设计构型不能随之不断变更。

工艺部门需要完整准确的设计数模作为工卡编制的输入，构型管理部门要求所有的描述方式必须纳入平台管控。现有每个设计数模中都有安装区域周边模型，称之为R 模型。在相关测试改装数模的R 模型外，增加对原机安装状态的临时调整R 模型是解决矛盾的一条可行之路。如图3，起落架原机构型不变的情况下，通过测试改装R 模型调整液压管夹紧固件规格，以达到改装构型和原机构型兼容的目的。

图3 R 模型调整示例（起落架区域）

4 结语

该大型飞机的电气测试改装工作在飞机设计初期即先期规划，同步开展；测试改装线束敷设设计在飞机部装阶段介入，实施与飞机总装同步，全流程实现了测试改装与飞机设计和制造的一体化。同时将试飞、改装单位的工程师纳入飞机设计制造单位的设计平台，共享数据，让试飞改装人员充分了解改装对象，在设计流程上保证了测试改装与飞机的一体化。该型飞机测试改装后开展了多科目试飞，经过实践，表明了测试改装一体化设计制造不仅能够提高效率，缩短改装周期，更从研制系统协调和构型管控方面为适航审查活动提供了保证，为今后同类型飞机研制过程的改装设计实践提供参考。