軍用飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)被測(cè)對(duì)象分析確認(rèn)

(第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院，西安 710089)

0 引言

在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中，測(cè)試技術(shù)對(duì)武器裝備發(fā)展的支撐作用越來越突出，綜合測(cè)試及故障診斷能力已經(jīng)夠成為制約武器裝備作戰(zhàn)效能的關(guān)鍵因素[1]。近幾年來，航空工業(yè)發(fā)展迅猛，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，航空機(jī)載電子設(shè)備日趨復(fù)雜。在新型飛機(jī)上，機(jī)載電子設(shè)備90%以上均采用了微處理器控制和系統(tǒng)監(jiān)控，機(jī)載大型計(jì)算機(jī)設(shè)備還采用多CPU分系統(tǒng)控制[2]。為了適應(yīng)新裝備的發(fā)展要求，保障裝備的完好性，就必須采用ATS來實(shí)現(xiàn)武器裝備的故障診斷[3]，以確保航空飛機(jī)裝備處于良好的戰(zhàn)備狀態(tài)。

自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)(ATS)是指一個(gè)完全集成的由計(jì)算機(jī)控制的電子測(cè)試設(shè)備和相關(guān)設(shè)備的硬件、軟件、文檔和輔助內(nèi)容，旨在驗(yàn)證被測(cè)單元(UUT)的主要功能，并對(duì)被測(cè)單元自動(dòng)進(jìn)行測(cè)試、故障診斷、數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)、傳輸，并以適當(dāng)方式顯示或輸出結(jié)果的系統(tǒng)。ATS由與UUT無關(guān)的通用自動(dòng)測(cè)試平臺(tái)(ATE)和與UUT密切相關(guān)的測(cè)試程序集(TPS)兩部分組成[4]。自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)對(duì)于提高綜合測(cè)試以及故障診斷能力、發(fā)揮裝備使用效能、降低測(cè)試成本、降低費(fèi)效比具有重要意義[5]。

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)軍機(jī)ATS的研究關(guān)注點(diǎn)大多著眼于具體ATE平臺(tái)以及TPS等的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，而并未從飛機(jī)級(jí)總體需求出發(fā)，進(jìn)行系統(tǒng)性的需求分析研究。因此往往導(dǎo)致ATS需求定位不準(zhǔn)，需求分析不充分，功能定位與現(xiàn)役裝備部隊(duì)維修體制、專業(yè)分工等需求不協(xié)調(diào)。而選擇哪些飛機(jī)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行測(cè)試，則是ATS需求分析的第一步，直接影響到整個(gè)ATS方案的規(guī)劃和ATE平臺(tái)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)。本文旨在提出需求分析中的被測(cè)對(duì)象確認(rèn)方法，用于指導(dǎo)軍用飛機(jī)ATS的需求分析和方案設(shè)計(jì)。

1 ATS被測(cè)對(duì)象確認(rèn)的立足點(diǎn)

1.1 維修體制變革

國(guó)內(nèi)在役飛機(jī)大多數(shù)采用三級(jí)維修體制：即基層級(jí)、中繼級(jí)、基地級(jí)。目前，裝備維修體制正處于從三級(jí)維修向兩級(jí)維修發(fā)展的過渡階段[6]。二級(jí)維修體制即取消中繼級(jí)維修機(jī)構(gòu)，只保留基層級(jí)和基地級(jí)維修機(jī)構(gòu)，原有的中繼級(jí)維修工作相應(yīng)的分到基層級(jí)和基地級(jí)。采用二級(jí)維修體制，簡(jiǎn)化了飛機(jī)的維修內(nèi)容和維修人員編制，減少了維修設(shè)備和備件的外場(chǎng)儲(chǔ)存量[7]。

現(xiàn)代裝備提倡兩級(jí)維修，就必須提高基層級(jí)故障診斷能力、減少檢測(cè)和隔離時(shí)間，這成為各種測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)行兩級(jí)維修后，基層級(jí)故障診斷職能的加強(qiáng)和基地級(jí)維修工作量的加大，需要機(jī)載狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)和故障診斷技術(shù)、ATE和BIT技術(shù)等一系列測(cè)試技術(shù)的發(fā)展作為保證[8]。

1.2 立足點(diǎn)

從ATS的功能屬性的角度看，ATS屬于測(cè)試類保障設(shè)備，從傳統(tǒng)的保障設(shè)備需求分析的角度看，ATS的需求應(yīng)該來源于維修人員提供維修活動(dòng)的技術(shù)文件[9]，包括預(yù)防性維修大綱、維護(hù)手冊(cè)規(guī)程等。但是，在現(xiàn)有的軍機(jī)維修體制下，ATS的作用非常有限，現(xiàn)有的軍機(jī)已經(jīng)有成熟的檢測(cè)類保障設(shè)備和保障模式，因此對(duì)ATS的需求并不迫切，且ATS可能與現(xiàn)有的部分二級(jí)檢測(cè)類保障設(shè)備功能重復(fù)。

因此對(duì)于軍用飛機(jī)ATS的需求應(yīng)該具有前瞻性，并非基于現(xiàn)有的維修現(xiàn)狀，而是應(yīng)該基于二級(jí)維修體制建設(shè)，加強(qiáng)部隊(duì)測(cè)試診斷能力，立足于支持未來的二級(jí)維修體制測(cè)試保障的需要。

2 二級(jí)維修體制中ATS的功能及用途定位

軍用飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)主要用于完成航電、特設(shè)、軍械等專業(yè)相關(guān)機(jī)載設(shè)備的功能檢查、性能測(cè)試、故障診斷和性能調(diào)校。

二級(jí)維修體制要求二級(jí)維修設(shè)備具有更強(qiáng)的故障定位能力[10]。使得故障判斷更為準(zhǔn)確，從而可以減少不必要的更換和維修，減輕運(yùn)輸保障負(fù)擔(dān)和基地級(jí)維修的工作量。因此，從維修體制變革的需求來看，ATS應(yīng)該具有對(duì)飛機(jī)機(jī)載成品的狀態(tài)確認(rèn)和故障隔離功能。

此外，從航材精細(xì)化管理的角度考慮，ATS應(yīng)該支持軍用飛機(jī)航材的出入庫檢驗(yàn)。

基于以上分析，二級(jí)維修體制下ATS的用途主要為以下幾個(gè)方面：

1)狀態(tài)確認(rèn)：對(duì)從機(jī)上更換下的疑似故障UUT，在內(nèi)場(chǎng)依托ATS進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)，支持外場(chǎng)排故；支持完成UUT調(diào)校，對(duì)修理后的UUT進(jìn)行狀態(tài)確認(rèn)；

2)故障隔離：利用ATS將故障隔離至內(nèi)場(chǎng)可更換單元(SRU)；

3)器材保障：在被測(cè)對(duì)象(UUT)裝機(jī)前、航材入庫前、航材送修前和外出執(zhí)行任務(wù)攜行航材時(shí)，利用ATS對(duì)UUT進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)其工作性能；

4)離位定檢：支持機(jī)載設(shè)備進(jìn)行離位定檢。

3 被測(cè)對(duì)象分析確認(rèn)策略

從ATS在軍用飛機(jī)二級(jí)維修體制中的用途定位可以看出，軍用飛機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的主要功能是能夠完成航電、特設(shè)、軍械等專業(yè)相關(guān)機(jī)載設(shè)備的功能檢查、性能測(cè)試、故障診斷和性能調(diào)校，主要用途是用于機(jī)上機(jī)載設(shè)備的故障確認(rèn)、故障隔離、器材保障和支持修復(fù)性維修。因此，單純從功能和用途的角度考慮，機(jī)上所有的帶電的設(shè)備都可以通過ATS去檢測(cè)，但是這樣將會(huì)導(dǎo)致以下問題：

1)對(duì)ATE平臺(tái)資源需求過多，ATE平臺(tái)規(guī)模龐大，影響整個(gè)ATS的轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸和機(jī)動(dòng)性；

2)資源需求大，通用化程度過高，造價(jià)高昂，經(jīng)濟(jì)性低；

3)由于ATS自身的價(jià)格較高，用戶只會(huì)配有少量的ATS；因此過高的通用化程度將可能影響測(cè)試效率，導(dǎo)致部分的疑似故障件得不到及時(shí)的測(cè)試，從而影響飛機(jī)保障。

基于以上原因，不可能對(duì)機(jī)上所有的機(jī)載電子/電氣類設(shè)備使用ATS進(jìn)行檢測(cè)，因此有必要對(duì)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行篩選，選擇合適的被測(cè)對(duì)象。被測(cè)對(duì)象的篩選實(shí)質(zhì)上就是在ATS測(cè)試資源規(guī)模、經(jīng)濟(jì)性和通用化程度之間進(jìn)行綜合權(quán)衡，得出最優(yōu)方案。

因此，在進(jìn)行ATS被測(cè)對(duì)象分析確認(rèn)時(shí)，結(jié)合工程項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，制定兩步走的策略：即先根據(jù)ATS的功能使命定位和機(jī)載電子/電氣類設(shè)備的特點(diǎn)，進(jìn)行初步篩選，選擇適合并且可能需要ATS去進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)載設(shè)備；之后針對(duì)初步篩選出來的被測(cè)對(duì)象，逐個(gè)進(jìn)行深度分析，進(jìn)行最終的確認(rèn)分析。

4 被測(cè)對(duì)象的初步篩選

4.1 適用于ATS進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)載設(shè)備

基于ATS的功能用途使用定位，適用于ATS進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)載設(shè)備主要包含以下幾類：

1)包含多個(gè)SRU，有進(jìn)行SRU級(jí)故障隔離需求的機(jī)載設(shè)備。如某型射頻前端設(shè)備、某型顯控分系統(tǒng)、某型無線電接口單元、某型音頻設(shè)備等內(nèi)置多個(gè)SRU，需在基層級(jí)通過ATS將LRU故障隔離到SRU，所以此類LRU應(yīng)被確定為ATS檢測(cè)對(duì)象；

2)在維修保障中有離位定檢需求的LRU。如某型接收/處理組合單元、某型發(fā)電機(jī)控制器、某型靜止變流器、某型主蓄電池控制盒等有離位定檢需求，部隊(duì)基層級(jí)維修可通過ATS實(shí)現(xiàn)其定檢，所以應(yīng)被列為ATS檢測(cè)對(duì)象；

3)可以使用ATS進(jìn)行故障確認(rèn)的LRU。在外場(chǎng)綜合診斷后會(huì)出現(xiàn)疑似故障件，需通過ATS對(duì)疑似故障件進(jìn)行測(cè)試，以便確認(rèn)機(jī)載設(shè)備狀態(tài)。據(jù)多家成品單位外場(chǎng)部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，外場(chǎng)疑似故障件返所檢測(cè)后確認(rèn)為完好件的比例較高，如果外場(chǎng)通過ATS進(jìn)行檢測(cè)可不必返所，降低疑似故障件維修費(fèi)效比；

4)根據(jù)維修維護(hù)需要，有器材保障需求的LRU。

4.2 不適用于ATS進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)載設(shè)備

基于ATS自身特點(diǎn)，結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的ATS的測(cè)試特點(diǎn)，不適用于使用ATS進(jìn)行檢測(cè)的機(jī)載設(shè)備主要有以下幾類：

1)傳感器類設(shè)備：傳感器類設(shè)備一般需要輸入精確的非電類物理量，如溫度、壓力、位移等，而ATS一般只對(duì)電物理量進(jìn)行測(cè)試；此外，傳感器往往需要按規(guī)定的周期送計(jì)量部門按照專用的檢定規(guī)程進(jìn)行檢定，因此沒有使用ATS進(jìn)行檢測(cè)的必要。如某型油液污染檢測(cè)傳感器、某型座艙壓力傳感器、某型溫度傳感器和某氣壓傳感器等基于上述原因無法用ATS對(duì)其性能進(jìn)行檢查。

2)控制面板類：控制面板類設(shè)備面板上都有控制開關(guān)或(和)調(diào)節(jié)旋鈕，內(nèi)部常有多塊較小的功能電路板，通過工程經(jīng)驗(yàn)了解到，控制面板類設(shè)備電路簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、工作可靠、故障率低；且一般在進(jìn)行測(cè)試時(shí)需要人工手動(dòng)去控制開關(guān)或(和)調(diào)節(jié)旋鈕，因此此類設(shè)備無法進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試，因此使用ATS進(jìn)行測(cè)試的必要性不強(qiáng)。如某型音頻設(shè)備的音頻控制面板、簡(jiǎn)易控制面板和維護(hù)控制面板，某型自衛(wèi)電子對(duì)抗分系統(tǒng)的電子戰(zhàn)控制面板等由于內(nèi)部由多個(gè)功能板和獨(dú)立元件組成，在維修過程無法對(duì)這類設(shè)備內(nèi)部部件維修，無法用ATS對(duì)其性能進(jìn)行檢查。

3)帶有電機(jī)的機(jī)電類設(shè)備：該類設(shè)備檢測(cè)項(xiàng)目中都有功率測(cè)試和扭矩測(cè)試、絕緣強(qiáng)度等測(cè)試，從國(guó)內(nèi)外的已有的航空用ATS測(cè)試資源來分析，一般都沒有力學(xué)類物理量的測(cè)試資源。如某型襟縫翼動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置的襟翼動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置和縫翼動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置，測(cè)試時(shí)需要進(jìn)行功率和扭矩測(cè)試，ATS一般不配套相應(yīng)的測(cè)試資源，所以不作為ATS檢測(cè)對(duì)象；

4)燈、耳機(jī)、揚(yáng)聲器、麥克風(fēng)等聲光類的電子設(shè)備：一般可以通過耳聽、目視的方法進(jìn)行檢查，確定其工作狀態(tài)，沒有使用ATS進(jìn)行測(cè)試的必要；

5)可使用隨機(jī)配套設(shè)備將故障確診和隔離的設(shè)備：對(duì)于有些設(shè)備電路簡(jiǎn)單、體積較大，故障的診斷和隔離可以使用隨機(jī)配套的萬用表、示波器等簡(jiǎn)單的檢測(cè)工具進(jìn)行測(cè)試的，沒有使用ATS進(jìn)行測(cè)試的必要；

6)由開關(guān)、接觸器、繼電器等相關(guān)電氣元件組成的配電箱類設(shè)備，其內(nèi)部主要是電氣元件，其工作狀態(tài)適合操作檢查；維修主要是更換電氣部件而不是板級(jí)維修，因此不適用于使用ATS進(jìn)行測(cè)試；

7)LRM：LRM是指在維修現(xiàn)場(chǎng)可以直接拆卸的功能模塊，是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上和功能上相對(duì)獨(dú)立的單元。在二級(jí)維修保障體系中，LRM有狀態(tài)確認(rèn)的需求，但不進(jìn)行部隊(duì)維修，故障后直接運(yùn)輸返廠；因目前LRM接口形式較多，使用ATS測(cè)試還處于試探之中。如某型綜合處理機(jī)內(nèi)置的LRM，結(jié)構(gòu)和功能獨(dú)立，測(cè)試時(shí)需要機(jī)架，故障后直接運(yùn)輸返廠，一般不作為ATS檢測(cè)對(duì)象。

按照以上原則，對(duì)全機(jī)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行逐個(gè)篩選，可以得出初選清單，供后續(xù)的深度分析確認(rèn)。

5 被測(cè)對(duì)象的深度分析確認(rèn)

由于ATS的復(fù)雜性，深度分析確認(rèn)需要通過飛機(jī)總師單位、機(jī)載設(shè)備承研單位以及ATE平臺(tái)承制單位三方共同針對(duì)初選清單，逐項(xiàng)分析確認(rèn)?？値焼挝恢饕獜腁TS總體需求、綜合診斷的角度進(jìn)行分析，總體把控；機(jī)載設(shè)備承研單位從機(jī)載設(shè)備自身屬性的角度確定是否適用于使用ATS進(jìn)行測(cè)試，以及具體測(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試方法、診斷方法和對(duì)測(cè)試資源的需求等；ATE平臺(tái)承制單位主要從測(cè)試資源的角度提供分析過程中的技術(shù)支持。

根據(jù)深度分析確認(rèn)過程，總結(jié)出以下經(jīng)驗(yàn)作為深度分析確認(rèn)中的重點(diǎn)考慮因素：

1)從歷年的軍用飛機(jī)各機(jī)載設(shè)備或相似機(jī)載設(shè)備的可靠性數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，故障率較高的設(shè)備著重考慮列為被測(cè)對(duì)象；經(jīng)過統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析故障率極低或相對(duì)較低的可綜合考慮其他因素，對(duì)其進(jìn)行充分分析確認(rèn)；

2)在進(jìn)行維修時(shí)需要特殊工藝，部隊(duì)不具備維修條件的，可以不進(jìn)行故障隔離的檢測(cè)。如某型飛機(jī)直流電源控制盒，在維修時(shí)，開蓋和封蓋過程中需要特殊的膠結(jié)工藝，在維護(hù)保障中不具備維修條件；

3)有保密要求的特殊機(jī)載設(shè)備，維修人員沒有檢測(cè)和維修權(quán)限的機(jī)載設(shè)備，不使用ATS進(jìn)行測(cè)試。如某型敵我識(shí)別應(yīng)答機(jī)的時(shí)密控制盒由于保密要求，所以不作為ATS檢測(cè)對(duì)象；

4)對(duì)于測(cè)試資源代價(jià)過大，會(huì)造成測(cè)試資源規(guī)模、體積龐大的，可以使用專用的測(cè)試設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)，而不使用ATS進(jìn)行檢測(cè)。例如，在需求分析中發(fā)現(xiàn)，只有控制保護(hù)器在進(jìn)行檢測(cè)時(shí)需要施加極大電流激勵(lì)，因此采用專用測(cè)試設(shè)備去進(jìn)行檢測(cè)。如ATE平臺(tái)需要專門為該測(cè)試設(shè)備提供大電流的激勵(lì)資源，會(huì)增加ATE平臺(tái)的體積、重量和價(jià)格；

5)類似于慣性導(dǎo)航部件等含有動(dòng)態(tài)參數(shù)測(cè)試的，在裝機(jī)后需要在機(jī)上進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，因此，沒有使用ATS進(jìn)行離位測(cè)試的必要；

6)對(duì)于航向姿態(tài)基準(zhǔn)系統(tǒng)中的一些機(jī)載設(shè)備，在測(cè)試中需要輔助使用無磁轉(zhuǎn)臺(tái)、搖擺試驗(yàn)器等外部設(shè)備去進(jìn)行測(cè)試的，宜采用專用的測(cè)試設(shè)備去測(cè)試，不適合使用ATS進(jìn)行測(cè)試。如某型航向基準(zhǔn)系統(tǒng)中包括航姿計(jì)算機(jī)、捷聯(lián)航姿組件、航向姿態(tài)引導(dǎo)器等LRU，在測(cè)試時(shí)需要無磁轉(zhuǎn)臺(tái)、搖擺試驗(yàn)器提供必要的激勵(lì)信號(hào)，而無磁轉(zhuǎn)臺(tái)、搖擺試驗(yàn)器屬于機(jī)械設(shè)備，體積龐大，質(zhì)量重，無法集成至ATE內(nèi)部，且無磁轉(zhuǎn)臺(tái)需要定期校準(zhǔn)和消磁，保障維護(hù)復(fù)雜。因此，針對(duì)航向基礎(chǔ)系統(tǒng)測(cè)試時(shí)，采用專用測(cè)試設(shè)備配合轉(zhuǎn)臺(tái)、搖擺試驗(yàn)器的方式，對(duì)航向基準(zhǔn)系統(tǒng)的LRU進(jìn)行測(cè)試，而非采用通用化的ATS進(jìn)行測(cè)試；

7)因飛機(jī)提高戰(zhàn)斗力或改善性能需要，正在進(jìn)行機(jī)種升級(jí)換代的某類設(shè)備，暫不列為檢測(cè)對(duì)象。如某型超短波抗干擾電臺(tái)由于數(shù)據(jù)鏈功能改進(jìn)升級(jí)，如針對(duì)當(dāng)前狀態(tài)UUT開發(fā)TP將可能導(dǎo)致當(dāng)前版本TP無法與改進(jìn)升級(jí)后的UUT相匹配，因此暫不列為檢測(cè)對(duì)象；

8)由于ATS研制過程中需要由機(jī)載設(shè)備承研單位去完成測(cè)試程序開發(fā)，在列入ATS檢測(cè)對(duì)象前，要充分和機(jī)載設(shè)備承研單位進(jìn)行溝通協(xié)調(diào)。如在需求論證過程中，直流電源控制保護(hù)器、發(fā)電機(jī)控制器等機(jī)載設(shè)備有離位定檢、故障隔離和故障確認(rèn)的需求，經(jīng)初步篩選納入到ATS測(cè)試對(duì)象中。在深度分析確認(rèn)階段，通過與成品單位的協(xié)調(diào)溝通，兩型UUT測(cè)試時(shí)需提供300～500 A的大電流激勵(lì)，從ATS總體布局的角度考慮，僅有這兩型UUT有大電流激勵(lì)的需求。如ATE配備相應(yīng)的測(cè)試資源，將大幅度提高ATE的體積、造價(jià)，且降低可靠性。因此在進(jìn)行深度分析確認(rèn)后，這兩型UUT采用專用測(cè)試設(shè)備測(cè)試，而非采用通用化的ATS測(cè)試。

6 結(jié)束語

本文立足于軍用飛機(jī)二級(jí)維修體制，從飛機(jī)級(jí)頂層需要的角度出發(fā)，制定了被測(cè)對(duì)象確認(rèn)分析兩步走的策略，先結(jié)合ATS功能任務(wù)使命和機(jī)載設(shè)備特點(diǎn)，進(jìn)行初選，再對(duì)初選清單進(jìn)行逐個(gè)詳細(xì)分析論證。ATS作為一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，在進(jìn)行被測(cè)對(duì)象的分析確認(rèn)時(shí)需要考慮各種因素進(jìn)行綜合權(quán)衡，因此分析結(jié)果并不唯一。

本文研究針對(duì)性強(qiáng)、具有良好的可行性，對(duì)軍用飛機(jī)的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)需求分析，以及合理確定ATS體系規(guī)模、功能性能要求具有指導(dǎo)意義，能夠?qū)娇疹I(lǐng)域飛機(jī)裝備ATS的設(shè)計(jì)研制、試驗(yàn)驗(yàn)證、裝備集成、維護(hù)保障等各個(gè)環(huán)節(jié)的工作提供支撐。