一種飛機(jī)防滑剎車控制模塊測試系統(tǒng)設(shè)計

范新明，屈盼讓，劉國美，陳亞玲，龐 鵬

(1.航空工業(yè)西安航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710068;2.北京計算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用研究所，北京 100854)

0 引言

剎車系統(tǒng)是關(guān)系飛機(jī)飛行安全的重要系統(tǒng)，其主要用途包括飛機(jī)著陸剎車與防滑，準(zhǔn)備起飛時能剎住飛機(jī)，縮短起飛滑跑距離，收起落架時剎停主機(jī)輪，通過差動剎車進(jìn)行飛機(jī)航向糾偏。剎車控制模塊(Brake Control Unit)是飛機(jī)剎車系統(tǒng)的核心部件，通過采集機(jī)輪輪速和剎車壓力，控制液壓電磁閥和壓力伺服閥輸出剎車壓力，實現(xiàn)飛機(jī)的剎車與防滑控制[1-4]。

1 BCU架構(gòu)

剎車系統(tǒng)中包含兩塊BCU，與BCU相連的其他附件有：2路速度傳感器、4路剎車指令傳感器、2路液壓伺服閥、2路液壓電磁閥、2路壓力傳感器。

剎車控制模塊采用雙余度控制策略，兩塊BCU軟硬件配置完全一致，通過外部模式線來確定主/副工作狀態(tài)。兩塊BCU之間通過422通訊方式及硬線進(jìn)行連接，主控制模塊工作時，副控制模塊為熱備份狀態(tài)。兩塊BCU分別與兩臺機(jī)電管理計算機(jī)(UMC)通過422通訊方式連接，兩塊BCU同時采集附件的輸入信號，監(jiān)測各個附件的工作狀態(tài)，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至UMC。當(dāng)主控制模塊檢測到故障時，副控制模塊接替工作。BCU的接口如下表1。

表1 BCU接口表

2 BCU測試需求

測試系統(tǒng)應(yīng)支持對BCU的自動測試、手動測試，仿真剎車系統(tǒng)各附件狀態(tài)(正常、故障)，檢測BCU連接器輸出信號并通過連接器傳遞給BCU相應(yīng)的反饋信號。

自動測試用于驗收BCU，按順序測試BCU的各個功能。手動調(diào)試可由操作人員設(shè)置仿真附件故障狀態(tài)，可選擇單項測試內(nèi)容進(jìn)行測試。測試設(shè)備按仿真預(yù)期值對返回值進(jìn)行符合性判斷并顯示及記錄測試數(shù)據(jù)。

測試系統(tǒng)的測試對象為單個BCU，因處于不同工作狀態(tài)(主或者副)時，其功能存在差異，為減少插拔工作，可通過設(shè)置兩塊BCU的主/副工作模式，分別對兩塊BCU進(jìn)行測試。

測試系統(tǒng)對BCU上傳數(shù)據(jù)的顯示應(yīng)具備可視化監(jiān)控界面，上傳數(shù)據(jù)字符數(shù)據(jù)可保存，保存格式為Excel表格形式，按照各自通訊周期記錄。可將采集的速度信號、剎車指令信號、控制電流信號、剎車壓力信號等按照曲線形式進(jìn)行顯示。

3 測試系統(tǒng)設(shè)計

3.1 單模塊測試模式

單模塊測試模式是指只測試單塊BCU模塊，該模塊可以安裝在測試設(shè)備內(nèi)部的專用插槽內(nèi)，也可以安裝在UMC計算機(jī)機(jī)箱內(nèi)。當(dāng)模塊安裝在測試設(shè)備內(nèi)部時，測試設(shè)備需要模擬單模塊工作所需的所有接口，包括與外部傳感器的接口、UMC接口以及與副模塊之間的接口等。當(dāng)模塊安裝在UMC機(jī)箱內(nèi)部時，此時測試設(shè)備不需要模擬UMC的功能，由其他設(shè)備通過UMC來讀取相關(guān)信息。

單模塊測試模式下測試設(shè)備與BCU之間的信號關(guān)系如圖1所示。

圖1 單模塊測試信號連接關(guān)系圖

主要包括：

1) 測試系統(tǒng)為BCU提供28V電源。當(dāng)模塊安裝在UMC機(jī)箱中時，不需要該電源。

2) 測試系統(tǒng)配置1路RS422模擬BCU與UMC計算機(jī)之間的通信接口，當(dāng)模塊安裝在UMC機(jī)箱中時，不需要該通信信號。配置另1路RS422模擬主BCU與副BCU之間的通信接口。

3) 測試系統(tǒng)配置模擬量輸出卡輸出模擬信號，模擬剎車指令傳感器、機(jī)輪速度傳感器、剎車壓力傳感器輸出的信號。

4) 數(shù)字量輸出卡通過信號調(diào)理后模擬停機(jī)剎車、輪載狀態(tài)、艙門狀態(tài)、主起落架收上、主從模式選擇、B機(jī)工作狀態(tài)、B機(jī)告警狀態(tài)、關(guān)閉A機(jī)指令等數(shù)字量輸出信號。

5) 模擬量輸入卡通過信號調(diào)理接收剎車控制模塊輸出的剎車控制電流、提供剎車指令傳感器和壓力傳感器的激勵電壓以及相關(guān)模擬傳感器的反饋電壓、電流等信號。

6) 數(shù)字量輸入卡通過信號調(diào)理接收剎車控制模塊輸出的防滑告警、剎車告警、A機(jī)工作狀態(tài)、A告警狀態(tài)、關(guān)閉B機(jī)指令等數(shù)字輸入信號。

3.2 雙模塊測試模式

圖2 雙模塊測試信號連接關(guān)系圖

雙模塊測試模式是指測試兩塊BCU模塊，一塊為主模塊，另一塊為副模塊。兩個模塊可以安裝在測試設(shè)備內(nèi)部的專用插槽內(nèi)，也可以安裝在UMC計算機(jī)機(jī)箱內(nèi)。當(dāng)模塊安裝在測試系統(tǒng)內(nèi)部時，測試系統(tǒng)需要模擬兩個模塊工作所需的所有接口，包括與外部傳感器的接口和UMC接口，但是不必模擬兩模塊之間的信號接口。當(dāng)兩個模塊安裝在UMC機(jī)箱內(nèi)部時，此時測試系統(tǒng)不需要模擬UMC的功能，由其他設(shè)備通過UMC來讀取相關(guān)信息。

3.3 測試系統(tǒng)軟件設(shè)計

系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)為Windows 7，應(yīng)用開發(fā)軟件采用基于圖形編程、開放式的系統(tǒng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)共享以及帶有豐富的數(shù)據(jù)處理分析工具包的LabVIEW開發(fā)測試軟件平臺，采用模塊化設(shè)計，硬件與軟件無縫銜接。測試軟件流程按照圖3進(jìn)行，測試程序模塊按照以下順序完成測試流程：上電測試、BIT檢測、接地保護(hù)、正常剎車、停機(jī)剎車、主起落架收上剎車、正常防滑、防滑失效速度、機(jī)輪交叉保護(hù)、前后艙比較控制、電源測試、壓力測試和通道切換等13項功能。測試系統(tǒng)軟件界面見圖4。

圖3 測試軟件流程圖

圖4 測試系統(tǒng)軟件界面

4 結(jié)束語

本文設(shè)計的BCU測試系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用到BCU的生產(chǎn)、調(diào)試、試驗和驗收中，其使用效果表明，功能上完全可以替代原有的手動測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)操作簡單，可靠性高，易于維護(hù)，極大地提高了BCU的生產(chǎn)效率，具有一定的工程實用價值。