試飛專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)及其質(zhì)量管理的思考

張偉

(中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089)

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試飛專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)及其質(zhì)量管理的思考

張偉

(中國(guó)飛行試驗(yàn)研究院，陜西 西安 710089)

摘要：介紹了試飛專用測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)、校準(zhǔn)實(shí)踐，闡明了專用測(cè)試設(shè)備可校準(zhǔn)性設(shè)計(jì)從設(shè)備研制源頭介入的重要性以及對(duì)試飛專用測(cè)試設(shè)備質(zhì)量管理的思考。

關(guān)鍵詞：專用測(cè)試設(shè)備；校準(zhǔn)；質(zhì)量管理

0引言

《國(guó)防專測(cè)設(shè)備計(jì)量管理辦法》中給出了專用測(cè)試設(shè)備的定義：專用測(cè)試設(shè)備是為保證國(guó)防科技工業(yè)產(chǎn)品符合技術(shù)指標(biāo)和性能要求，在科研、生產(chǎn)、服務(wù)過(guò)程中，用于質(zhì)量控制、性能評(píng)定、產(chǎn)品驗(yàn)證而專門研制或購(gòu)置的非通用測(cè)試設(shè)備，也就是說(shuō)專用測(cè)試設(shè)備是針對(duì)特定對(duì)象、功能特殊的測(cè)試設(shè)備。GJB 5109-2004《裝備計(jì)量保障通用要求檢測(cè)和校準(zhǔn)》對(duì)專用測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)和測(cè)量溯源性提出了明確要求，標(biāo)準(zhǔn)中指出：“凡影響設(shè)備功能性能參數(shù)都應(yīng)進(jìn)行校準(zhǔn)，凡有量值要求的應(yīng)符合測(cè)量溯源性要求”?，F(xiàn)今，隨著型號(hào)試飛任務(wù)的推進(jìn)和現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)平臺(tái)系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)的提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)及總線技術(shù)的應(yīng)用，專用測(cè)試設(shè)備的技術(shù)性能也越來(lái)越高，其量值的準(zhǔn)確可靠和是否滿足預(yù)期使用要求，直接影響著測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，凸顯出加強(qiáng)專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)的重要性以及對(duì)型號(hào)定型(鑒定)試飛質(zhì)量進(jìn)行管理控制的重要意義。本文將結(jié)合近幾年試飛專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)工作開展情況，重點(diǎn)闡述試飛專用測(cè)試設(shè)備發(fā)展趨勢(shì)、校準(zhǔn)實(shí)踐以及加強(qiáng)質(zhì)量管理的思考。

1試飛專用測(cè)試設(shè)備的特點(diǎn)

試飛專用測(cè)試設(shè)備主要應(yīng)用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、航電系統(tǒng)、機(jī)載地面測(cè)試、機(jī)務(wù)場(chǎng)務(wù)保障、機(jī)載設(shè)備校驗(yàn)維修等專業(yè)領(lǐng)域，小到手持式的信標(biāo)模擬儀、救生電臺(tái)，大到有多種測(cè)量參數(shù)組成的綜合測(cè)試系統(tǒng)、試驗(yàn)器，其歸納起來(lái)呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

1)越來(lái)越多的大型專用測(cè)試系統(tǒng)趨于采用模塊化設(shè)計(jì)，基于PXI總線平臺(tái)，配套專用測(cè)試軟件，實(shí)現(xiàn)模擬量、離散量以及多種總線信號(hào)的模擬和仿真，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)方法研究和質(zhì)量控制模式提出新的考驗(yàn)。

2)試飛專用測(cè)試設(shè)備由于應(yīng)用領(lǐng)域廣，設(shè)備呈現(xiàn)出種類多、測(cè)試參數(shù)綜合性強(qiáng)、專業(yè)性強(qiáng)等特點(diǎn)，門類繁多，有的用常規(guī)的計(jì)量手段實(shí)現(xiàn)量值溯源難度較大。

3)大多數(shù)地面保障設(shè)備不易拆卸移動(dòng)，現(xiàn)場(chǎng)原位校準(zhǔn)需求居多，對(duì)校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)的安全性提出更高要求，如某型液壓舵機(jī)試驗(yàn)器的測(cè)量參數(shù)有流量、壓力、溫度、力值、速度、位移、電壓信號(hào)等多種綜合參數(shù)，需要現(xiàn)場(chǎng)提供特殊的測(cè)量功能和激勵(lì)能力。

4)研制設(shè)備居多，多數(shù)是由院?；蜍姽どa(chǎn)廠家根據(jù)試飛測(cè)試要求而專門研制，測(cè)量功能性能針對(duì)性強(qiáng)，相互無(wú)法替代。

基于以上特點(diǎn)，開展試飛專用測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)工作有一定的難度和復(fù)雜性，下面具體介紹校準(zhǔn)實(shí)踐活動(dòng)開展遇到的問(wèn)題、采取的措施和取得的效果。

2試飛專用測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)實(shí)踐

在專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)實(shí)踐中，遇到最多的問(wèn)題：一是沒(méi)有配套專用的檢測(cè)設(shè)備，二是沒(méi)有預(yù)留校準(zhǔn)接口或預(yù)留的接口不標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，三是沒(méi)有提供校準(zhǔn)方法。這三個(gè)困擾專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)的難題，需要技術(shù)人員在設(shè)備設(shè)計(jì)、研制、使用的不同階段開展校準(zhǔn)方法研究，利用現(xiàn)有資源優(yōu)化校準(zhǔn)方案來(lái)解決。

2.1　在設(shè)計(jì)階段同步進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計(jì)

在專用測(cè)試設(shè)備設(shè)計(jì)研制階段同步考慮其可校準(zhǔn)性，是實(shí)現(xiàn)其量值準(zhǔn)確溯源的關(guān)鍵一環(huán)。在進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計(jì)時(shí)，首先由計(jì)量人員分析校準(zhǔn)需求和現(xiàn)有校準(zhǔn)能力，制定出切實(shí)可行的校準(zhǔn)方案，提出校準(zhǔn)保證條件；其次研制人員根據(jù)要求預(yù)留校準(zhǔn)接口，編制專用校準(zhǔn)軟件，搭建信號(hào)輸入輸出平臺(tái)；最后校準(zhǔn)人員完成對(duì)校準(zhǔn)方法的驗(yàn)證、數(shù)據(jù)處理、誤差分析和不確定度評(píng)定，完成校準(zhǔn)方法的編寫，作為以后該系統(tǒng)校準(zhǔn)的技術(shù)依據(jù)。下面以機(jī)載數(shù)據(jù)采集器專用測(cè)試系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)為例，說(shuō)明在設(shè)備設(shè)計(jì)階段同步進(jìn)行可校準(zhǔn)性設(shè)計(jì)的重要性。

機(jī)載數(shù)據(jù)采集器專用測(cè)試系統(tǒng)是為某型號(hào)試飛專門研制的測(cè)試系統(tǒng)，主要用于機(jī)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試與調(diào)試。對(duì)該系統(tǒng)校準(zhǔn)面臨的問(wèn)題和難點(diǎn)在于：①系統(tǒng)中用于信號(hào)模擬的信號(hào)仿真板卡不可拆卸，校準(zhǔn)參數(shù)多，需現(xiàn)場(chǎng)原位校準(zhǔn)，對(duì)校準(zhǔn)現(xiàn)場(chǎng)的安全性要求高；②接口特殊，需解決信號(hào)的不失真提取，保證與標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備可靠連接；③需編制專用較準(zhǔn)軟件自動(dòng)進(jìn)行各模塊功能和參數(shù)控制和設(shè)置；④實(shí)施校準(zhǔn)目前沒(méi)有可參照的校準(zhǔn)規(guī)范。對(duì)此，計(jì)量人員在測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段介入，分析其計(jì)量特性并制定切實(shí)可行的校準(zhǔn)方案，設(shè)計(jì)多通道信號(hào)轉(zhuǎn)換/接口控制板、專用校準(zhǔn)軟件、專用校準(zhǔn)電纜等校準(zhǔn)保證條件，形成如圖1所示的系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)原理圖。從而解決了該系統(tǒng)信號(hào)仿真板卡現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)難題，實(shí)現(xiàn)了多種模擬量電壓、離散量電壓、應(yīng)變量、Pt100溫度、熱電偶溫度、可編程電位計(jì)及多種總線信號(hào)等校準(zhǔn)，使其量值得到準(zhǔn)確溯源。

圖1　系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)原理圖

2.2　設(shè)備交付使用后不可校準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成可校準(zhǔn)的幾種手段

在專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)過(guò)程中，遇到更多的是設(shè)備已交付投入使用，但校準(zhǔn)保證條件不足的狀況，對(duì)此采取了如圖2所示的幾種方法。通過(guò)聯(lián)系廠家配備專用檢測(cè)儀，實(shí)現(xiàn)被測(cè)物理量與電量轉(zhuǎn)換，解決了大氣機(jī)綜合測(cè)試平臺(tái)、調(diào)壓調(diào)頻綜合試驗(yàn)臺(tái)等綜合測(cè)試系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)問(wèn)題；通過(guò)自行設(shè)計(jì)、加工校準(zhǔn)連接夾具、制作校準(zhǔn)用接口板、專用通信測(cè)試線纜等手段，確保被校設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的可靠連接、被校信號(hào)安全不失真地提取和引入，解決了某型仿真視景系統(tǒng)、雙頻率救生電臺(tái)、電動(dòng)機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)等校準(zhǔn)問(wèn)題；通過(guò)對(duì)設(shè)備內(nèi)部線路分析抽引被校信號(hào)，使設(shè)備測(cè)量參數(shù)具備可測(cè)性和可校性，解決了燃油耗量表試驗(yàn)器、防滑檢測(cè)儀等校準(zhǔn)問(wèn)題。采取以上方法，實(shí)現(xiàn)了部分試飛專用測(cè)試設(shè)備“不可校準(zhǔn)”向“可校準(zhǔn)”的轉(zhuǎn)化。

圖2　不可校準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成可校準(zhǔn)的幾種手段

盡管通過(guò)校準(zhǔn)方法研究，解決了部分專用測(cè)試設(shè)備的校準(zhǔn)問(wèn)題，但這些后續(xù)補(bǔ)救措施花費(fèi)了大量的人力和物力。同時(shí)仍有一些大型試驗(yàn)器，因沒(méi)有校準(zhǔn)接口或沒(méi)有配備專用的檢測(cè)設(shè)備而無(wú)法校準(zhǔn)；仍有一些參數(shù)相互獨(dú)立、各測(cè)量模塊相互獨(dú)立的綜合測(cè)試系統(tǒng)，系統(tǒng)校準(zhǔn)難度大，只能采取拆卸監(jiān)視儀表、傳感器等

進(jìn)行單部件、分參數(shù)校準(zhǔn)。這種方法雖化繁為簡(jiǎn)，但導(dǎo)致儀表和傳感器因反復(fù)拆卸安裝而出現(xiàn)連接不可靠、性能降低或甚至損壞，如流量傳感器、壓力傳感器的氣密性變差等，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)單個(gè)儀表檢定合格，但安裝到整機(jī)系統(tǒng)后工作狀態(tài)不正常而引起質(zhì)疑。這些問(wèn)題都反映出試飛專用測(cè)試設(shè)備在研制前期計(jì)量保證工作沒(méi)有得到足夠的重視，型號(hào)試飛計(jì)量保障沒(méi)有落到實(shí)處，質(zhì)量管理模式期待改進(jìn)和創(chuàng)新。

3強(qiáng)化試飛專用測(cè)試設(shè)備質(zhì)量管理

質(zhì)量是科研生產(chǎn)永恒的主題，在目前大質(zhì)量?？蒲械谋尘跋拢鎸?duì)型號(hào)試飛計(jì)量保障需求的日益增加，強(qiáng)化試飛專用測(cè)試設(shè)備的質(zhì)量管理刻不容緩，對(duì)此提出以下設(shè)想：

3.1　完善試飛質(zhì)量管理體系，細(xì)化專用測(cè)試設(shè)備管理制度

一般來(lái)說(shuō)，由于工作特點(diǎn)和性質(zhì)的差異，企業(yè)或組織對(duì)于通用計(jì)量設(shè)備管理相對(duì)規(guī)范嚴(yán)格，而對(duì)于專用測(cè)試設(shè)備的控制相對(duì)薄弱。根據(jù)型號(hào)科研試飛的特點(diǎn)，專用測(cè)試設(shè)備種類多、應(yīng)用廣泛，因此在管理上應(yīng)加強(qiáng)對(duì)此方面的質(zhì)量控制。特別是針對(duì)隨機(jī)和新研的大型專用測(cè)試系統(tǒng)、地面保障檢測(cè)設(shè)備，細(xì)化管理內(nèi)容和要求，明晰職責(zé)，理順管理工作流程，重點(diǎn)抓好專用測(cè)試設(shè)備的購(gòu)置、驗(yàn)收計(jì)量審查關(guān)，確保校準(zhǔn)保證條件得到及時(shí)落實(shí)。從而使試飛專用測(cè)試設(shè)備管理從時(shí)序上向前推進(jìn)一步，從質(zhì)量控制上延伸一步，逐步改變型號(hào)計(jì)量保障工作被動(dòng)滯后的工作模式，從制度上為專用測(cè)試設(shè)備量值溯源的準(zhǔn)確可靠和有效受控提供保證。

3.2　提高專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)需求分析從源頭開始重要性的認(rèn)識(shí)

專用測(cè)試設(shè)備的可校準(zhǔn)性是保證測(cè)量溯源性的基本條件。因此，解決專用測(cè)試設(shè)備校準(zhǔn)問(wèn)題的最重要一環(huán)是校準(zhǔn)需求分析從源頭開始，將計(jì)量保障和設(shè)備設(shè)計(jì)研制并行考慮，著重抓好專用測(cè)試設(shè)備的立項(xiàng)論證—設(shè)計(jì)研制—使用管理三個(gè)環(huán)節(jié)。即在設(shè)備的立項(xiàng)論證環(huán)節(jié)考慮其校準(zhǔn)需求，落實(shí)校準(zhǔn)需求經(jīng)費(fèi)；設(shè)計(jì)研制環(huán)節(jié)考慮對(duì)需要校準(zhǔn)的項(xiàng)目或參數(shù)設(shè)置校準(zhǔn)接口，滿足可校準(zhǔn)性要求，明確校準(zhǔn)方法，配備專用檢測(cè)設(shè)備；使用管理環(huán)節(jié)考慮定期校準(zhǔn)和周期管理有效受控。通過(guò)這些環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制，建立起研制、使用、計(jì)量等部門的溝通協(xié)調(diào)渠道，使計(jì)量人員有機(jī)會(huì)了解試飛測(cè)試需求，使用人員有機(jī)會(huì)了解校準(zhǔn)需求，共同做好專測(cè)設(shè)備的計(jì)量保障工作。

3.3　按型號(hào)建立試飛專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量保障體系

將GJB 5109-2004《裝備計(jì)量保障通用要求檢測(cè)和校準(zhǔn)》的要求，貫徹落實(shí)到專用測(cè)試設(shè)備購(gòu)置、研制中，按型號(hào)建立計(jì)量保障技術(shù)信息數(shù)據(jù)庫(kù)，將需研制或購(gòu)置的專測(cè)設(shè)備項(xiàng)目或參數(shù)列出清單，分析其校準(zhǔn)需求并編制需求表，把直接影響飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論的專測(cè)設(shè)備的項(xiàng)目或參數(shù)列入強(qiáng)制檢定目錄，加以重點(diǎn)管理和保障。同時(shí)計(jì)量中心按照清單實(shí)施計(jì)量保障，編制專用測(cè)試設(shè)備溯源鏈，建立起從校準(zhǔn)參數(shù)—測(cè)試參數(shù)—飛行試驗(yàn)參數(shù)的測(cè)量溯源鏈，為飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠提供有力的技術(shù)保證。

4結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)幾年的校準(zhǔn)實(shí)踐以及從事試飛專用測(cè)試設(shè)備質(zhì)量管理活動(dòng)，深刻認(rèn)識(shí)到：其一，專用測(cè)試設(shè)備管理規(guī)章制度的建立完善和嚴(yán)格執(zhí)行，是有效質(zhì)量控制的基礎(chǔ)；其二，可校準(zhǔn)性作為專用測(cè)試設(shè)備量值溯源性的基本保證條件，在設(shè)備設(shè)計(jì)研制階段并行考慮尤為重要；其三，校準(zhǔn)需求分析從源頭開始，計(jì)量人員切入點(diǎn)越早，校準(zhǔn)方案的優(yōu)化和校準(zhǔn)條件的保證就會(huì)做得越完善，測(cè)試需求和校準(zhǔn)需求融合得就越好，從而逐步改善計(jì)量工作與型號(hào)任務(wù)脫節(jié)的現(xiàn)狀，促進(jìn)試飛專用測(cè)試設(shè)備計(jì)量保障工作和質(zhì)量管理工作取得實(shí)效。

參考文獻(xiàn)

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Special Test Equipment Calibration and Quality Management for Flight Test

ZHANG Wei

(China Research Institute of Flight Test，Xi’an 710089，China)

Abstract：The characteristics and the calibration practices of special test equipment for flight test are introduced in the paper.Elaboration is given on the importance of starting the special test equipment calibration design from the source of the equipment R&D，as well as the thinking of quality management on the special test equipment for flight test.

Key words：special test equipment；calibration；quality management

作者簡(jiǎn)介：張偉(1967-)，男，高級(jí)工程師，從事質(zhì)量管理工作。

收稿日期：2015-08-11；修回日期：2015-08-28

中圖分類號(hào)：TB9

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C

文章編號(hào)：1674-5795(2015)05-0064-03

doi：10.11823/j.issn.1674-5795.2015.05.15