航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計與小型化方法分析

吳克兵

摘 要：在直升飛機的外場維修保障、計量和檢測工作中發(fā)揮重要作用的就是儀表系統(tǒng)測試設(shè)備。文章主要是通過對國內(nèi)外航空儀表測試設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀的對比情況，將測試設(shè)備小型化研究的重要性充分體現(xiàn)出來。而且通過研究當前生產(chǎn)制造的實際情況和用戶的使用環(huán)境等方面，將開發(fā)和研制系統(tǒng)測試設(shè)備的思路及時明確，從而為其小型化和便攜化提供了有利的保障。

關(guān)鍵詞：航空儀表；系統(tǒng)測試設(shè)備；小型化

中圖分類號：V241 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）18-0091-02

Abstract： The instrument system test equipment plays an important role in the field maintenance， measurement and inspection of helicopter. This paper， through the contrast of the present situation of development of domestic and foreign aviation instrument test equipment， will mainly test the equipment miniaturization research the importance fully manifests. And through the research on the current situation of production and manufacture and the environment for the user's use， this paper intends to put forth the ideas about the design and development of the system test equipment in a timely manner， thus providing a favorable guarantee for its miniaturization and portability.

Keywords： aeronautical instrumentation； system test equipment； miniaturization

航空儀表測試設(shè)備是地面維修保障設(shè)備，其主要是在維修飛機時使用，主要的作用是使航空一般的技術(shù)技能可以使規(guī)定的指標要求相符合，為良好的技術(shù)狀態(tài)提供有利的保障。此外當前由于航空儀表對先進的計算機數(shù)據(jù)采集和控制技術(shù)等進行使用，這在很大程度上改變了接口方式和信號處理方式等各個方面，所以具體研究航空儀表測試設(shè)備，可以將整個航空裝備的產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提升，從而使我國的國防戰(zhàn)斗力不斷增強[1]。因此具體研究航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計與小型化方法具有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 國內(nèi)外航空儀表測試設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

國內(nèi)航空儀表測試設(shè)備的發(fā)展主要經(jīng)過了四代，而這四代的測試設(shè)備的成熟性還不夠，需要進一步借鑒和創(chuàng)新國外的成熟技術(shù)，從而將這類航空儀表的測試設(shè)備研發(fā)速度不斷加快。

1.2 國外發(fā)展現(xiàn)狀

指針式儀表-數(shù)字式液晶點陣式顯示儀表-集中顯示儀表是國外航空儀表測試設(shè)備主要的發(fā)展歷程，同時其也在不斷的完善和發(fā)展相應的測試設(shè)備。當前已經(jīng)對通用測試平臺進行使用，雖然這個平臺中將各個航空儀表測試程序所需要的軟件都包括其中，但是具有比較高的價格，而且在其實際的運行中需要將相應工藝裝備夾具進行購買，所以國外的航空儀表測試設(shè)備的造價也很高。

2 設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)測試設(shè)備的原則

一是先進性的技術(shù)，按照航空儀表測試設(shè)備技術(shù)的狀態(tài)和相應的技術(shù)方法，不但需要對技術(shù)的成熟性和可靠性充分的考慮，同時對技術(shù)的先進性也要足夠的重視，只有這樣才能更便捷的升級和更新產(chǎn)品，同時可以獲取廣泛的技術(shù)支持。二是可靠性的操作不管是論證航空儀表測試設(shè)備的方案還是設(shè)計和設(shè)施技術(shù)首要考慮的就是測試設(shè)備的固有可靠性，而且應該將其不斷提升，同時對于使用測試設(shè)備的人員的長期安全性也要考慮到，主要是設(shè)備造型安全設(shè)計以及將連接關(guān)系的合理性做好[2-3]。三是可維護性和軟件的開放性，在測試設(shè)備中的一個重要環(huán)節(jié)是定期的維護和檢查工作，只有這樣才能使其有效性和合法性得以保證。這就需要將良好的維護環(huán)境及時的提供，及時的更新和升級校驗方法和軟件接口。良好的開放性是測試軟件所具有的，其主要目的是為后期維護和開發(fā)系統(tǒng)的工作提供便利性，所以在更新時需要根據(jù)使用維護手冊的要求進行。四是與測試設(shè)備的通用要求相符合，對于航空儀表測試技術(shù)規(guī)范性需求測試設(shè)備應該使其需求得以滿足，造成這種現(xiàn)象的主要原因是飛機的飛行安全和技術(shù)穩(wěn)定性的狀態(tài)受到航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備保證水平的直接影響，所以不論是國內(nèi)還是國外都非常重視這個方面，如歐美國家對航空的生產(chǎn)和運營方面都具有嚴格的法規(guī)體系。五是安全性，設(shè)計過程中另外一個主要因素就是安全性，所以在實際的設(shè)計過程中應該用多重保險措施保護硬件，而且需要將連鎖檢測措施應用到軟件上，從而為其安全性提供有利的保障。六是便攜性，測試設(shè)備的主要發(fā)展目標就是服務保障，而測試設(shè)備小型化的實時維修和保障等功能對航空儀表發(fā)揮效能的情況具有直接的影響。對于當前的維修和保障要求傳統(tǒng)的測試設(shè)備已經(jīng)無法使其得以滿足，而測試設(shè)備的小型化可以將航空儀表的技術(shù)性能全面的考核，將其檢測的可信度大大提升，因此其與當前的維修和保障要求正相符合[4]。七是可計量性，在具體的工作中，如果在設(shè)計設(shè)備時對其計量問題沒有充分的考慮，對于計量的接口沒有合理的設(shè)計，這對計量工作的準確性會造成不利影響，在經(jīng)過一段時間的使用后使其可信度大大降低，則需要耗費大量的人力等將計量功能增加。所以在設(shè)計開發(fā)系統(tǒng)測試設(shè)備時要對可計量性原則充分的考慮。

3 測試設(shè)備的小型化設(shè)計

3.1 小型化設(shè)計的特點

航空儀表測試設(shè)備的小型化主要是在對其功能不造成任何影響的基礎(chǔ)上將資源的使用量最大程度的減少，如對小型化的器件進行使用，將多余的功能節(jié)省，將設(shè)備的結(jié)構(gòu)進行簡化，將簡便的設(shè)計原則始終遵循等。將產(chǎn)品零部件的數(shù)量減少，這可以通過設(shè)計模塊化的機構(gòu)和容易拆卸連接方式的使用來實現(xiàn)，而且需要將緊固件的數(shù)量減少。另外在為測試設(shè)備耐用性提供保障的同時，需要將設(shè)備的使用壽命適當?shù)难娱L，對于使用產(chǎn)品過程中能量的消耗方面可以適當?shù)臏p少，將電路板的尺寸和面積縮小，這樣可以將簡練、具有較小體系和完善的功能的測試設(shè)備的方案設(shè)計出來，從而使測試設(shè)備小型化的目標得以實現(xiàn)。

3.2 將總體設(shè)計方案簡化

在總體方案的設(shè)計中，需要將其體積不斷的減小以及將其成本最大程度的降低，其主要目的是使其與直升機戶外測試、機內(nèi)測試和便攜式的要求相符合。在實際的設(shè)計工作中可以對單芯片的方案充分的考慮，這一設(shè)計方案不但可以使其所需功能都具備，而可以將相應的新能完善的提供[5]。各個測試單元在與主測試系統(tǒng)的連接過程中主要使用模塊化插槽的形式來實現(xiàn)的，其主要目的使其與各個測試單元靈活配置的需求相符合，而且這樣不但可以更加簡單的設(shè)計PCB，減小其面積，降低對功能的消耗，而且可以通過減少相關(guān)周邊的電力，將系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大加強，將生產(chǎn)的過程進一步簡化，為調(diào)試和維護測試設(shè)備的便捷性提供了有利的保障。

3.3 將零組件重疊技術(shù)和高密度連接技術(shù)合理應用

在測試儀器中使用微處理器以后，智能化和小型化是部隊中小 具有打擊性和單一功能的測試儀器的主要發(fā)展趨勢。嵌入式計算機系統(tǒng)的模塊標準主要是PC/104，其不但完善兼容PC/A，而且該模塊還具有各種優(yōu)點，如較高的可靠性、較低的功耗、較小的體積、較強的沖擊能力和抗振動能力等，這些優(yōu)點可以使測試設(shè)備內(nèi)部高密度連接的目標得以實現(xiàn)，從而可以將其整體結(jié)構(gòu)的實用性和簡潔性進一步提升，圖1為PC/104計算機系統(tǒng)組建的測試系統(tǒng)和相應的結(jié)構(gòu)[6-7]。

3.4 將接口電路簡化

計算機技術(shù)和測試設(shè)備的結(jié)合是將計算機技術(shù)應用到測試設(shè)備領(lǐng)域來推動的，但是由于具有很多的通信格式和數(shù)量，所以一般對RS232等標準的通信格式進行使用，其主要目的進一步簡化接口的電路，只需要將電氣接口簡單的設(shè)計就可以使簡單和小巧的測試設(shè)備界面得以出現(xiàn)，從而測試設(shè)備小型化和模塊化的目標得以實現(xiàn)。

3.5 高密度安裝印制電路板和設(shè)計降耗功能

將小型貼片式元件應用到實際的設(shè)計過程中，不但可以使小型化測試設(shè)備的目標得以實現(xiàn)，同時對測試設(shè)備整機裝配的高度自動化方面也具有非常重要的推動作用。在測試設(shè)備小型化目標實現(xiàn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是對功耗低的芯片進行使用，測試設(shè)備的小型化，從側(cè)面來說其具有較高的集成度、有限的內(nèi)部控制、相對較小的體積和缺乏通暢性的空氣流通，如果元器件具有很高的耗能，則將散熱和靜音保持等方面的難度大大增加，但是如果對功耗低的器件和接口處理器進行合理的使用則可以將這些問題很好的預防。所以說將功耗低的器件應用到設(shè)計當中，將相應的結(jié)構(gòu)和散熱設(shè)計進一步簡化，從而將維修設(shè)備的復雜度大大降低。

4 結(jié)束語

由此可見，由于時代的不斷進步逐漸用更高的標準要求航空儀表測試設(shè)備的性能方面，而且多樣化需求逐漸成為測試設(shè)備的主要發(fā)展趨勢，這就需要測試設(shè)備與航空儀表的測試要求相符合。多樣化和小型化的功能會集中測試設(shè)備的內(nèi)部器件，雖然將空間大大縮小，但是可以將連接的線路大大減少，將系統(tǒng)的重量不斷的減輕，從而將系統(tǒng)的可靠性、安全性以及可維護性等各個方面不斷的提升。

參考文獻：

[1]薛內(nèi)川.水雨情應急監(jiān)測一體化設(shè)備小型化設(shè)計與集成[J].四川水利，2017，38（05）：17-21.

[2]王彬翰，郭云鵬，楊升.小型化SF6氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備的設(shè)計與研發(fā)[J].科技與創(chuàng)新，2015，15（08）：107+109.

[3]寇亞舟.小型化寬頻段測向設(shè)備的設(shè)計及應用[J].艦船電子對抗，2014，37（04）：123-126.

[4]陳燕華.小型化GIS設(shè)備在某220kV戶內(nèi)變電站優(yōu)化設(shè)計中的應用[J].福建建設(shè)科技，2013，21（05）：74-76.

[5]羅開選.航空儀表系統(tǒng)測試設(shè)備的設(shè)計與小型化方法探討[A].航空工業(yè)測控技術(shù)發(fā)展中心、中國航空學會測試技術(shù)專業(yè)委員會、《測控技術(shù)》雜志社.2012航空試驗測試技術(shù)學術(shù)交流會論文集[C].航空工業(yè)測控技術(shù)發(fā)展中心、中國航空學會測試技術(shù)專業(yè)委員會、《測控技術(shù)》雜志社：《測控技術(shù)》雜志社，2012：3.

[6]杜志穎.一種小型化高密集電子設(shè)備集成結(jié)構(gòu)設(shè)計方法[J].直升機控制，2011，29（04）：98-102.

[7]蘇成月.一種應用于WLAN設(shè)備的小型化雙頻天線的設(shè)計和研究[A].中國電子學會.2009年全國天線年會論文集（上）[C].中國電子學會：中國電子學會天線分會，2009：4.