飛行器駕駛桿線束綜合試驗(yàn)器的研制

■ 劉建波 劉闊 劉長萍 李新霞 郭巧云/石家莊海山實(shí)業(yè)發(fā)展總公司

0 引言

某飛行器有單座和雙座兩種型號，其駕駛桿線束定檢維修時(shí)需進(jìn)行更換，目前，該類飛行器駕駛桿線束在故檢或換裝后沒有專用的檢測設(shè)備，僅靠人工對線路的狀態(tài)進(jìn)行導(dǎo)通檢查。由于線束更換時(shí)需重新與駕駛桿上的九個(gè)操控開關(guān)進(jìn)行交聯(lián)，交聯(lián)后邏輯控制關(guān)系復(fù)雜，人工導(dǎo)通需兩個(gè)人相互配合才能實(shí)施，操作人員在導(dǎo)通過程中易產(chǎn)生視覺疲勞，經(jīng)常發(fā)生錯(cuò)漏情況，為此，設(shè)計(jì)制作駕駛桿線束綜合試驗(yàn)設(shè)備成為必要的選擇。

1 設(shè)計(jì)與實(shí)施

1.1 基本構(gòu)想

設(shè)計(jì)一個(gè)大小適中的試驗(yàn)設(shè)備置于工作臺上，采用通用電源，通過與駕駛桿線束交聯(lián)，在各交聯(lián)支路中串入顯示信號燈及限流電阻，通過控制各支路線路轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)支路導(dǎo)通信號在操作面板上的相應(yīng)顯示，其顯示信號處對應(yīng)標(biāo)識支路插銷編號，通過信號顯示證明駕駛桿線束交聯(lián)的正確性，通過標(biāo)識字符實(shí)現(xiàn)故障支路的快速判別，應(yīng)操作簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、快速高效，從而實(shí)現(xiàn)由人工導(dǎo)通到電子檢測的轉(zhuǎn)變。

采用工作臺交流220V電源供電，變壓整流為5±0.5V直流安全電壓，通過一個(gè)數(shù)字電壓表進(jìn)行顯示。選擇如此低的直流供電電壓，是因?yàn)榕c線束交聯(lián)的九個(gè)操控開關(guān)中有兩個(gè)控制開關(guān)觸點(diǎn)的額定電流為5mA的緣故，同時(shí)，采用較低直流電壓有利于操作人員的人身安全，減少功耗。

供電電路采用兩個(gè)獨(dú)立直流整流電源，其中一個(gè)為數(shù)字電壓表單獨(dú)供電，防止采用共用電源時(shí)電路出路短路燒毀數(shù)字電壓表。

試驗(yàn)設(shè)備箱體設(shè)計(jì)尺寸應(yīng)大小適中，在適應(yīng)操作習(xí)慣的情況下，保證設(shè)備箱體應(yīng)能放入操作間工作柜中，長寬高分別不大于400mm×400mm×130mm，重量控制在5kg以內(nèi)。

試驗(yàn)設(shè)備采用翻蓋式設(shè)計(jì)，打開上蓋板后露出操作面板；操作面板應(yīng)按功能分區(qū)，右側(cè)為交聯(lián)接口及電壓指示區(qū)，左側(cè)為被測支路信號顯示區(qū)，下部為電源開關(guān)及功能選擇控制區(qū)，具有檢測所有支路導(dǎo)線、所有交聯(lián)開關(guān)轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)的能力，通過信號異常顯示，具有快速查找支路短路、斷路、串路、錯(cuò)接、漏接故障的能力。具有信號自檢功能，以判斷顯示信號是否損壞，信號顯示可采用紅、藍(lán)兩色。

設(shè)備應(yīng)具有重量輕、體積小、使用維護(hù)簡單、操作方便、故障顯示直觀、安全可靠的特點(diǎn)，可用于飛機(jī)戰(zhàn)傷快速搶修作業(yè)。

1.2 設(shè)計(jì)效果

試驗(yàn)器面板布局應(yīng)合理，信號顯示方位與駕駛桿開關(guān)操作方向應(yīng)對應(yīng)。試驗(yàn)器面板上信號組代號應(yīng)與駕駛桿線束操控開關(guān)的系統(tǒng)代號相同。各獨(dú)立信號燈下部（或近旁）標(biāo)識代號應(yīng)與被檢測支路插頭的插銷編號相同，其中“方框”內(nèi)“數(shù)字”或“字母”表示雙座前后艙線束對應(yīng)的插銷針孔號（單座線束與雙座前艙相同）。當(dāng)信號燈旁“數(shù)字”或“字母”既有括號外也有括號內(nèi)時(shí)，括號外部的表示單座和雙座前艙線束對應(yīng)的插銷針孔號，括號內(nèi)表示雙座后艙線束對應(yīng)的插銷編號；只有一個(gè)“數(shù)字”或“字母”且未加方框或括號的，表示單座和雙座前艙線束對應(yīng)的插銷針孔號。

1.3 支路交聯(lián)設(shè)計(jì)

根據(jù)駕駛桿上各操控開關(guān)的控制邏輯，通過控制駕駛桿上各個(gè)操控開關(guān)，實(shí)現(xiàn)線路轉(zhuǎn)換及邏輯控制的目的。在各操控開關(guān)控制支路中接入LED信號燈（紅藍(lán)兩色）和限流電阻，使支路電路控制在額定值以下，達(dá)到顯示支路導(dǎo)通狀態(tài)、控制各支路電流的目的；在試驗(yàn)設(shè)備中合理設(shè)置防反流二極管或增設(shè)控制開關(guān)進(jìn)行支路隔離，實(shí)現(xiàn)對每條支路的檢測；通過設(shè)置顯示信號燈自檢功能，來確認(rèn)信號燈的狀態(tài)。

2 控制面板分區(qū)

2.1 面板右側(cè)

控制面板如圖1所示，右側(cè)自上到下分布著電源保險(xiǎn)絲座14、15，交流電源插座13，0～20V數(shù)字電壓表12，5V直流校檢接線柱11，以及四個(gè)被測線束對接插座。其中，94XPS、454XPS插頭內(nèi)對應(yīng)的針孔號為“字母”，96XPS、451XPS插頭內(nèi)對應(yīng)的針孔號為“數(shù)字”。

2.2 面板左側(cè)

控制面板左側(cè)自上到下對應(yīng)分布著九個(gè)操控開關(guān)支路顯示LED燈組16～24。其中，藍(lán)色信號燈近旁均標(biāo)示為“字母”的，代表被測支路與插頭連接的針孔號，實(shí)現(xiàn)被測支路的快速判讀，該操控開關(guān)的導(dǎo)線均與96XPS或451XPS插頭相連接；藍(lán)色信號燈近旁均標(biāo)示為“數(shù)字”的，該操控開關(guān)的控制支路與94XPS或454XPS插頭相連接。

紅色信號燈近旁標(biāo)示既有“數(shù)字”又有“字母”時(shí)，說明該操控開關(guān)的控制支路分別與94XPS和96XPS插頭相連接。其中，操控開關(guān)609A和610A僅適用于單座駕駛桿電纜和雙座前艙駕駛桿電纜。

圖1 試驗(yàn)器控制面板設(shè)計(jì)

所有LED信號燈分別按每個(gè)操控開關(guān)控制的支路分組，每組按開關(guān)的操作方向?qū)?yīng)分布，共分為九組，每組分別代表了一個(gè)或兩個(gè)操控開關(guān)的操作控制顯示關(guān)系，在每一組信號的正下方分別標(biāo)有所屬操控開關(guān)的系統(tǒng)代號，如圖2所示，35С（60С）表示該組信號燈隸屬于35С或60С操控開關(guān)的支路控制范圍，在信號燈近旁，括號外的“字母”代表了與35С開關(guān)的交聯(lián)關(guān)系，括號內(nèi)的“字母”代表了與60С開關(guān)的交聯(lián)關(guān)系。當(dāng)信號燈旁的“字母”只有一個(gè)且被方框框住時(shí)，代表兩個(gè)操控開關(guān)與不同插頭的相同插銷編號的交聯(lián)關(guān)系。當(dāng)信號燈旁的“數(shù)字”只有一個(gè)且在括號內(nèi)時(shí)，表示該信號燈只與下方括號內(nèi)的操控開關(guān)有交聯(lián)關(guān)系，與括號外的操控開關(guān)無關(guān)。

2.3 下部操控開關(guān)設(shè)置

控制面板下部自左至右分布五個(gè)控制開關(guān)和一個(gè)按鈕。面板開關(guān)“初始”位置如下：

1） 220V交流電源開關(guān)K1置于下位“斷開”位置。

2） 5V直流電源開關(guān)K2置于下位“斷開”位置。

3）“ 自檢按鈕”K6置于非按壓位置。

4）“ 610A”2號燈K5開關(guān)置于下位“斷開”位置。

5）“ 94/35С”K3開關(guān)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插頭，P和S分別代表94XPS插頭所屬的兩個(gè)針孔號，其導(dǎo)線與35С開關(guān)連接。

6）“ 454/60С”K4開關(guān)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插頭；P和R分別代表454XPS插頭所屬的兩個(gè)針孔號，其導(dǎo)線與60С開關(guān)連接。

3 線束的綜合檢查

3.1 上電及自檢

1）步驟1，電源供電檢查

確認(rèn)綜合試驗(yàn)器電源電纜連接正確可靠后，給試驗(yàn)器上電，接通交流220V電源開關(guān)K1，接通直流5V電源開關(guān)K2，5V直流電源表應(yīng)顯示5V電壓，否則，斷開電源開關(guān)，斷開電源電纜，檢查3A交流保險(xiǎn)絲和2A直流保險(xiǎn)絲是否損壞，如果損壞更換新品。

當(dāng)檢查5V直流電源表顯示5V正常電壓后，按壓K6自檢按鈕，左側(cè)顯示區(qū)的31個(gè)紅藍(lán)兩色LED信號燈均應(yīng)燃亮。

2）步驟2，電源異常檢查

按上述操作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)5±0.5V電壓指示異常時(shí)，應(yīng)斷開220V交流電源開關(guān)，查清設(shè)備故障情況，未排除故障前不允許繼續(xù)操作。

3.2 單座或雙座前艙線束的檢查

1）步驟1， 連接綜合試驗(yàn)器，上電檢查

檢查駕駛桿線束連接，絕緣性能應(yīng)良好。按要求連接綜合試驗(yàn)器，電源供電檢查正常后，斷開220V交流電源開關(guān)K1，將單座機(jī)駕駛桿線束的94XPS、96XPS插頭分別與控制面板上94XSP、96XSP插座進(jìn)行可靠連接，接通交流電源開關(guān)K1，接通直流電源開關(guān)，直流電壓表應(yīng)指示5V電壓。將K3開關(guān)置于上位“P”。

2）步驟2， 35С（BK1-8）操控開關(guān)線路的正確性檢查

參見圖2，用拇指上推35С操控開關(guān)到一定位置時(shí)，控制面板左上方35С所對應(yīng)的A、B信號燈燃亮，說明支路連接正確，邏輯控制關(guān)系正常，松開拇指使操控開關(guān)自動(dòng)回位，所對應(yīng)的A、B信號燈應(yīng)熄滅。如果A、B信號燈不燃亮或出現(xiàn)其他信號燈燃亮，說明線路連接錯(cuò)誤，根據(jù)異常燃亮的信號燈所對應(yīng)的線路針孔號，即可查出故障所在。用拇指下拉35С操控開關(guān)到一定位置時(shí)，35С所對應(yīng)的下方信號燈С、D應(yīng)燃亮，松開拇指自動(dòng)回位后信號燈С、D應(yīng)熄滅。當(dāng)35С操控開關(guān)向左操縱到一定位置時(shí)，35С所對應(yīng)的左側(cè)J、F信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)應(yīng)自動(dòng)回位，J、F信號燈應(yīng)熄滅；當(dāng)35С操控開關(guān)向右操縱到一定位置時(shí)，35С所對應(yīng)的右側(cè)K、G信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)應(yīng)自動(dòng)回位，K、G信號燈應(yīng)熄滅。檢查完畢后，將K3開關(guān)置于下位“S”（雙余度電路檢查）。

重復(fù)上述操作，檢查35С操控開關(guān)的上、下、左、右位的功能，其所對應(yīng)的信號燈應(yīng)正常燃亮和熄滅。

圖2 35C操控開關(guān)對應(yīng)信號燈

3）步驟3，15D（Т5-0004）操控開關(guān)線路正確性檢查

參見圖3，用拇指上推15D操控開關(guān)到一定位置時(shí)，控制面板中上方15D對應(yīng)的5號信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)自動(dòng)回位，5號信號燈應(yīng)熄滅。用拇指下拉15D操控開關(guān)到一定位置時(shí)，對應(yīng)的下方4號信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)自動(dòng)回位，4號信號燈應(yīng)熄滅。當(dāng)15D操控開關(guān)向左操縱到一定位置時(shí)，對應(yīng)的左側(cè)3號信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)自動(dòng)回位，3號信號燈應(yīng)熄滅。當(dāng)15D操控開關(guān)向右操縱到一定位置時(shí)，對應(yīng)的右側(cè)6號信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指操控開關(guān)自動(dòng)回位，6號信號燈應(yīng)熄滅。當(dāng)向下按壓15D操控開關(guān)到限動(dòng)位置時(shí)，對應(yīng)的21號信號燈應(yīng)燃亮，松開拇指21號信號燈應(yīng)熄滅。

圖3 15D操控開關(guān)對應(yīng)信號燈

同理，其余操控開關(guān)的檢查方法與上述手法相同，不再重述。

4 后期功能擴(kuò)展

通過增加單片機(jī)進(jìn)行軟件控制，產(chǎn)生聲光告警功能，強(qiáng)化故障提醒能力。

在控制面板上增設(shè)一個(gè)軟件告警復(fù)位按鈕，一個(gè)異常告警信號燈，一個(gè)音響告警控制開關(guān)，當(dāng)不需要音響告警時(shí)，此項(xiàng)功能可關(guān)閉。

在檢測試驗(yàn)器內(nèi)部增加一個(gè)嵌入式單片機(jī)，電路采取單片機(jī)與FPGA結(jié)合的方式設(shè)計(jì)，其中單片機(jī)負(fù)責(zé)延時(shí)和流程控制，F(xiàn)PGA負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)各告警線路，分別采集各檢測支路中的信號，由程序軟件進(jìn)行控制，每個(gè)檢測開關(guān)控制線路按組分序，每組檢測必須完成后方可進(jìn)行下一組檢測，否則，控制軟件則認(rèn)定為故障進(jìn)行告警。如果操控開關(guān)操作時(shí)出現(xiàn)串電、斷路、短路故障，燈光告警信號應(yīng)燃亮發(fā)出告警信號，同時(shí)語音告警信號提示電路故障；如果某一個(gè)測控開關(guān)檢測時(shí)出現(xiàn)人為操作漏項(xiàng)，在進(jìn)行下一組開關(guān)檢測時(shí)也同樣發(fā)出燈光告警及語音提示信號，由此來有效杜絕漏檢或人為錯(cuò)差的產(chǎn)生。

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