飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測技術(shù)研究現(xiàn)狀和發(fā)展*

王發(fā)麟，李志農(nóng)，王 娜

（1.南昌航空大學(xué)航空制造工程學(xué)院，南昌 330063；2.南昌航空大學(xué)無損檢測技術(shù)教育部重點實驗室，南昌 330063；3．航空工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司飛機(jī)總裝廠，南昌 330024）

飛機(jī)上的航電系統(tǒng)、火控系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)等各系統(tǒng)要保證正常的運(yùn)行，少不了提供控制信號、動力電源以及數(shù)據(jù)信息的、具有“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”之稱的整機(jī)線纜[1-2]。在眾多影響飛機(jī)質(zhì)量的因素中，飛機(jī)整機(jī)線纜的制造質(zhì)量極為重要，而線纜檢測是關(guān)乎線纜制造質(zhì)量高低的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，在航空制造企業(yè)受到了廣泛重視。

在以飛機(jī)航電系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等為主的系統(tǒng)功能試驗之前，飛機(jī)總裝過程中線纜的完整性測試是不可缺少的一個重要環(huán)節(jié)[3-5]。各分系統(tǒng)的線路運(yùn)行情況、系統(tǒng)功能的完整性和可靠性等都需要通過線纜的完整性測試來得到保證?；谵D(zhuǎn)接電纜的線纜集成檢測方法，是目前國內(nèi)航空制造企業(yè)對處于總裝階段的飛機(jī)整機(jī)線纜檢測所采用的技術(shù)手段。整機(jī)的線纜配置狀況、內(nèi)部導(dǎo)通情況、絕緣情況等借助轉(zhuǎn)接電纜的方式來完成測試，這種方法對于測試點數(shù)在兩萬點以內(nèi)的中小型飛機(jī)線纜檢測可以勝任。但對于如C919 等大飛機(jī)來說，由于其線纜檢測點數(shù)約3萬點，整機(jī)檢測點分布極廣且分散，如果仍采用上述基于轉(zhuǎn)接電纜的檢測方法，將會出現(xiàn)以下問題[6-7]：

（1）檢測的可靠性低?；谵D(zhuǎn)接電纜的方法很大程度上還是依賴于人工來進(jìn)行操作，由于存在經(jīng)驗和操作熟練程度的差異，整機(jī)線纜檢測的可靠性難以得到保證。

（2）檢測難度大。航電系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等涉及到的檢測點數(shù)多而分散，不同的系統(tǒng)在進(jìn)行檢測時需要根據(jù)實際情況來調(diào)整轉(zhuǎn)接方案，加大了檢測的難度。

（3）檢測周期長，工作量大，效率低。以C919 大飛機(jī)為例，測試工作按“地面揀選轉(zhuǎn)接電纜→上機(jī)布置轉(zhuǎn)接電纜→完成轉(zhuǎn)接電纜插頭連接”進(jìn)行，那么以整機(jī)3萬點的測試工作量來計算，完成全部測試工作需要3d，嚴(yán)重制約了飛機(jī)的最終交付時間。

（4）管理困難，設(shè)計成本高。檢測點數(shù)的增加，使得轉(zhuǎn)接電纜的數(shù)量也相應(yīng)增加，大量的轉(zhuǎn)接電纜在取用和存放問題上給管理人員帶來難題。同時航空用的轉(zhuǎn)接電纜價格往往都比較貴，設(shè)計制造的成本將大大提高。

計算機(jī)的性能不斷提升，帶動了計算機(jī)控制技術(shù)和集成檢測技術(shù)的快速發(fā)展，使得數(shù)字化裝配、自動化檢測在飛機(jī)制造過程中得到了進(jìn)一步的發(fā)展和應(yīng)用[8]。利用數(shù)字化和自動化檢測方法，飛機(jī)整機(jī)的線纜檢測周期和工作量將會大大減少，整機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量也會顯著提升，在整個飛機(jī)總裝配檢測環(huán)節(jié)上，人力、物力、資源配置等都將得到充分優(yōu)化和利用。本文結(jié)合當(dāng)前航空制造企業(yè)的現(xiàn)狀，對飛機(jī)整機(jī)線纜檢測方法進(jìn)行了比較和分析，對線纜自動化集成檢測的內(nèi)涵和主要研究內(nèi)容進(jìn)行了介紹，對比分析了國內(nèi)外線纜自動化集成檢測的研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上指出了當(dāng)前存在的主要問題和今后的發(fā)展方向，最后對數(shù)字孿生技術(shù)在線纜自動化集成檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了展望，以期為航空制造業(yè)飛機(jī)整機(jī)線纜檢測提供參考和思路。

飛機(jī)整機(jī)線纜檢測方法比較與分析

根據(jù)線纜檢測技術(shù)的成熟度，飛機(jī)整機(jī)線纜檢測方法主要有傳統(tǒng)手工線纜檢測方法、基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法和整機(jī)線纜自動化集成檢測方法[6,9]。傳統(tǒng)手工的檢測方法隨著技術(shù)的發(fā)展逐漸被淘汰，基于轉(zhuǎn)接電纜的檢測方法目前還是主流，短期內(nèi)仍將是各航空制造企業(yè)所采用的方法，而自動化集成檢測方法則將是未來發(fā)展的主要方向。

對飛機(jī)線纜而言，其連接狀態(tài)一般包括連接正常、線路短路、線路斷路、線纜端口接觸不良、出現(xiàn)誤配線等情況。對于一般的線路斷路現(xiàn)象，通過傳統(tǒng)的線纜測量方式可以得到解決；而對于諸如誤配線、線路短路、線路搭接等造成的故障問題，則需要專業(yè)的儀器，采用轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法或自動化集成檢測方法對所有點進(jìn)行逐點掃描，才能準(zhǔn)確判斷；針對端口或連接器線纜接口焊接不牢、接口壓接用力不當(dāng)、出現(xiàn)掛錫、插拔力過大而引起的線纜端口接觸不良等問題，則需要通過采用精密儀器進(jìn)行精密電阻測試，根據(jù)微弱的電阻變化來判斷問題屬性。不同的測試方法具有不同的特點，下面對上述3種方法進(jìn)行介紹。

1 傳統(tǒng)手工線纜檢測方法

傳統(tǒng)的手工線纜檢測方法以萬用表、兆歐表、蜂鳴器或指示燈為主要檢測工具[5]，利用手工完成每根導(dǎo)線的待測點搭接，通過電路中的導(dǎo)通電阻或蜂鳴器的聲響來判斷導(dǎo)線是否存在斷路故障以及每條連接線的絕緣情況。整個檢測過程要求檢測人員操作仔細(xì)，注意力集中，所處的周圍環(huán)境要達(dá)到一定的安靜程度，否則會影響檢測人員對檢測結(jié)果的誤判。在線纜檢測過程中，線纜的導(dǎo)通測試一般由兩人組成一個檢測小組，使用萬用表來完成；而線纜絕緣性檢測則由3 人組成一個檢測小組，使用兆歐表來完成[10]。傳統(tǒng)的手工線纜檢測方法存在以下缺點[5,10-12]：

（1）手工檢測完全依靠工人來完成，一方面不同工人的操作熟練程度存在差異，另一方面工人的檢測專注度會受個人情緒的影響，人為影響因素較大，工人的自覺程度直接關(guān)系到線纜是否存在錯檢、漏檢等現(xiàn)象的發(fā)生，同時也無法保證每根導(dǎo)線是否都進(jìn)行過正確測試。

（2）檢測過程會產(chǎn)生大量測試結(jié)果，手工檢測難以實現(xiàn)對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)的信息化管理。布線設(shè)計師設(shè)計、修改和更新的數(shù)據(jù)不能及時到達(dá)工人手里，布線設(shè)計師與線纜檢測工人之間存在溝通延遲和不到位的現(xiàn)象，使得檢測工人因沒有及時獲得更新的數(shù)據(jù)而采用老式線纜測試參照表，導(dǎo)致出現(xiàn)本可以避免的錯誤。

（3）由于檢測工人在進(jìn)行線纜測試時，采用的是人工紙質(zhì)記錄的方式將測試結(jié)果記錄下來，沒有進(jìn)行信息化和數(shù)字化的管理，使得紙質(zhì)版測試數(shù)據(jù)容易丟失，不利于長久保存和管理，導(dǎo)致后續(xù)新批次的飛機(jī)整機(jī)線纜測試缺少相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考。

（4）檢測過程依賴工人對檢測點進(jìn)行一一檢測，大量的整機(jī)線纜大大增加了工人的勞動強(qiáng)度，工作量大，檢測效率低。由于需要人工時刻觀察檢測數(shù)據(jù)，時間一長工人容易產(chǎn)生疲勞，注意力下降，人為漏檢和錯檢的概率增大，當(dāng)出現(xiàn)故障時，主要依靠工人的經(jīng)驗來進(jìn)行排除。

除上述缺點外，傳統(tǒng)手工線纜檢測方法在完成線間短路安裝后如果沒有進(jìn)行檢查，在后續(xù)整機(jī)線纜通電檢測中，將再次對線路故障進(jìn)行排查，增加了工人的重復(fù)性工作，嚴(yán)重時會對機(jī)載設(shè)備造成損壞，這已構(gòu)成了影響批生產(chǎn)及新機(jī)研制的“瓶頸”，制約著國產(chǎn)飛機(jī)的型號研制。

2 基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法

針對傳統(tǒng)手工線纜檢測存在的上述不足，為提高飛機(jī)整機(jī)線纜的檢測效率和質(zhì)量，降低工人的勞動強(qiáng)度，基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法被提出。其主要原理是轉(zhuǎn)接電纜作為中間件，一端通過轉(zhuǎn)接端口與飛機(jī)上的電纜相接，另一端與布置在飛機(jī)周圍的分布式測試箱相接，飛機(jī)上的機(jī)載線纜由此接入外部的測試系統(tǒng)，從而實現(xiàn)機(jī)上線纜的檢測?；谵D(zhuǎn)接電纜的機(jī)上線纜檢測如圖1所示。

基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法解決了傳統(tǒng)手工檢測方法諸如工作量大、勞動強(qiáng)度高、檢測效率低等問題，為航空制造企業(yè)提升飛機(jī)整機(jī)質(zhì)量起到了重要作用，對于飛機(jī)總裝階段線纜檢測模式的更新也產(chǎn)生了重要影響。目前該方法在國內(nèi)一些航空主機(jī)廠應(yīng)用較多。但正如該方法的工作原理闡述的那樣，轉(zhuǎn)接電纜兩端分別連接上了機(jī)上電纜和測試箱，為了將轉(zhuǎn)接電纜的一端與機(jī)上電纜相接，需要將轉(zhuǎn)接電纜進(jìn)行拖拽，并與飛機(jī)上的不同部位進(jìn)行端接。由于轉(zhuǎn)接電纜的柔性特性以及長短不一，轉(zhuǎn)接電纜在拖拽的過程中會出現(xiàn)纏絞、工人踩踏、轉(zhuǎn)接電纜架空等現(xiàn)象[9]，使得轉(zhuǎn)接電纜的存儲成為一個棘手的問題。工人在檢測前對轉(zhuǎn)接電纜的查找、檢測完后對轉(zhuǎn)接電纜的收放等，都需要耗費很多時間。對于超長轉(zhuǎn)接電纜，自身出現(xiàn)絕緣等問題也是難以發(fā)現(xiàn)的一類情況，出現(xiàn)這種情況反而影響現(xiàn)場檢測效率。例如對于大型飛機(jī)來說，測試點數(shù)接近4萬點，在飛機(jī)機(jī)頭和中機(jī)身部位測試點更為密集，如果繼續(xù)采用基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法，則轉(zhuǎn)接電纜數(shù)量將非常龐大，重量非常重，給安裝、拆卸和維護(hù)造成很大的困難，同時也會占用絕大部分的機(jī)內(nèi)可用空間，無法放置其他測試設(shè)備[7,12]。該方法在測試準(zhǔn)備階段耗費的時間比較多，轉(zhuǎn)接電纜的取用和歸放操作不便。另一方面，由于航空用轉(zhuǎn)接電纜價格一般比較昂貴，數(shù)量龐大的轉(zhuǎn)接電纜也會使得成本大大增加。因此，以計算機(jī)自動控制為主要技術(shù)支撐的線纜自動化集成檢測方法被提出，該方法借助了新一代信息技術(shù)，下面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

圖1 轉(zhuǎn)接電纜檢測線纜示意圖Fig.1 Schematic diagram of transfer cable detection cable

3 整機(jī)線纜自動化集成檢測方法

3.1 線纜自動化集成檢測內(nèi)涵

傳統(tǒng)的手工線纜檢測方法和基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測方法都存在很多缺點，嚴(yán)重制約著飛機(jī)總裝的效率和整機(jī)質(zhì)量。線纜自動化集成檢測技術(shù)充分利用了計算機(jī)自動控制技術(shù)，將傳統(tǒng)的人工勞力解放了出來，為提升飛機(jī)整機(jī)線纜測試效率和質(zhì)量往前推進(jìn)了一大步。其工作原理為[7,13-14]：使用工藝在線可替換單元（Line replaceable unit，LRU）、工藝轉(zhuǎn)接電纜、電纜插頭轉(zhuǎn)接器等工藝設(shè)備將飛機(jī)上待測線纜兩端連接到測試設(shè)備上，向?qū)Ь€輸出低壓或高壓信號，然后對導(dǎo)線的導(dǎo)通電阻、導(dǎo)通電流進(jìn)行精確測試，從而定量分析電纜的整體連接狀況，根據(jù)施加的電壓不同而測量所對應(yīng)電壓下的電流泄露情況（線纜中對地情況、線纜之間的情況），從而分析和判斷線纜的絕緣狀況，并綜合上述情況來判斷導(dǎo)線的電氣特性是否符合規(guī)定的要求；對全機(jī)所有導(dǎo)線采取上述方法，并將各導(dǎo)線的連接關(guān)系、測試參數(shù)等信息存儲在專門的測試軟件數(shù)據(jù)庫中，作為線纜測試標(biāo)準(zhǔn)；測試設(shè)備能夠根據(jù)比對數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)來快速判斷所有線纜的電氣特性是否無誤，從而完成對飛機(jī)整機(jī)線纜的檢測。線纜自動化集成檢測方法相比于傳統(tǒng)的檢測方法和基于轉(zhuǎn)接電纜的方法有更大的優(yōu)勢。

3.2 線纜自動化集成檢測技術(shù)

以歐美國家為主的航空制造企業(yè)在整機(jī)線纜集成檢測技術(shù)運(yùn)用方面發(fā)展比較成熟，從20世紀(jì)60～70年代就開始在單板機(jī)模式下開展飛機(jī)線纜自動化集成檢測[12,15]。經(jīng)過近60年的發(fā)展，已經(jīng)基本實現(xiàn)了整機(jī)線纜系統(tǒng)檢測的數(shù)字化和智能化[13]。得益于技術(shù)上的積累，國外先進(jìn)的航空制造企業(yè)在對大型飛機(jī)進(jìn)行整機(jī)線纜檢測時，所需人工耗時僅為兩名工人投入兩天時間。對于自動化檢測程度高的企業(yè)，在總裝階段甚至可以省去模擬通電檢測工序，大大提高了檢測效率和生產(chǎn)效率。

如前所述，線纜自動化集成檢測方法主要通過工藝LRU、分布式測試箱、轉(zhuǎn)接電纜等將飛機(jī)待測線纜兩端進(jìn)行連接，實現(xiàn)工藝LRU 和分布式測試箱的線纜集成檢測，工藝轉(zhuǎn)接電纜的數(shù)量大大減少，在提高檢測效率和質(zhì)量的同時，方便了相關(guān)檢測設(shè)備及其附件的管理。飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測如圖2所示。

線纜自動化集成檢測方法所用的主要設(shè)備如下[9,10-12]。

（1）檢測主控單元。線纜自動化集成檢測的一個優(yōu)點是可以通過檢測主控單元自動設(shè)置檢測激勵源，對控制指令即時發(fā)出，根據(jù)測試單元的不同來設(shè)定開關(guān)次序[9]；同時可以實現(xiàn)對整個測試過程的監(jiān)控，支持對測試線纜數(shù)據(jù)庫的操作、維護(hù)以及人機(jī)交互，測試結(jié)果數(shù)據(jù)可以進(jìn)行傳送并打印。檢測主控單元主要由控制器、測試激勵源模塊、供電模塊等構(gòu)成，是整個集成檢測系統(tǒng)的核心。工作時需要通過以太網(wǎng)與計算機(jī)連接，按操作員的測控指令來執(zhí)行測試任務(wù)，同時控制與其相連的各分布式測試箱，測試結(jié)果會輸出到計算機(jī)顯示器上進(jìn)行顯示。當(dāng)測試過程中出現(xiàn)錯誤時，檢測主控單元還將發(fā)出報警信號。

（2）分布式測試箱。對于大型飛機(jī)的線纜檢測，由于機(jī)內(nèi)線纜多、布局復(fù)雜，采用轉(zhuǎn)接電纜的方式來進(jìn)行集中式檢測，耗費在轉(zhuǎn)接電纜預(yù)先配制上的時間將大幅增加。為解決這一問題，必須采用分布式測試箱進(jìn)行布局，以替代集中式線纜檢測方法。分布式測試箱集通信功能、控制功能、復(fù)用功能、絕緣功能于一體，可在檢測主控單元與被測飛機(jī)線纜兩者之間進(jìn)行信號切換。各分布式測試箱將機(jī)上線纜（被測線纜）與檢測主控單元相連接，利用主控單元中的測量儀表、測試激勵源完成導(dǎo)通、絕緣等相關(guān)內(nèi)容測試，分布式測試箱的電能由檢測主控單元提供，其內(nèi)部主要為控制信號的開關(guān)矩陣[10]。

（3）工藝LRU。飛機(jī)內(nèi)部因安裝了大量的零部件，空間往往比較狹小，尤其是對于機(jī)載設(shè)備艙更加明顯。以飛機(jī)駕駛艙為例，線纜敷設(shè)往往比較密集，需要測試的點數(shù)也多，狹小空間內(nèi)集中了多個矩形連接器（也被稱為機(jī)載LRU，一般采用托架進(jìn)行布置），“分布式測試箱+轉(zhuǎn)接電纜”的組合測試方式一方面會造成轉(zhuǎn)接電纜數(shù)量龐大，出現(xiàn)纏繞和扭絞現(xiàn)象；另一方面給測試前的準(zhǔn)備及測試后的收尾工作都增加了較多工作量。工藝LRU 在外形、尺寸、接口上，與機(jī)載LRU 都保持一致，在功能上與分布式測試箱相同。由于工藝LRU可以直接與機(jī)上接口相連接，省掉了轉(zhuǎn)接電纜和分布式測試箱的組合連接方式，測試準(zhǔn)備工作量及轉(zhuǎn)接電纜數(shù)量都大為減少，是進(jìn)行飛機(jī)整機(jī)線纜集成檢測的一種可行解決方案。

（4）終端模塊。整機(jī)線纜自動化集成檢測的優(yōu)點還在于，相對于整個待檢測區(qū)，檢測節(jié)點數(shù)量少或不方便工人操作的區(qū)域，可以采用終端模塊來處理。該模塊是一種快速連接裝置，被測線纜一端與測試系統(tǒng)相連，另一端與終端模塊連接器相匹配的短接端子連接，通過線纜內(nèi)部電阻和電子二級管并聯(lián)的方式，將單獨測試電纜正向?qū)?，反向不?dǎo)通，進(jìn)而形成并聯(lián)回路。利用終端模塊可以減少工藝轉(zhuǎn)接電纜的數(shù)量，同時無需較長的轉(zhuǎn)接電纜，方便了工人在狹小的空間內(nèi)進(jìn)行測試工作。

（5）轉(zhuǎn)接電纜。轉(zhuǎn)接電纜在整機(jī)線纜自動化集成檢測中具有非常重要的作用。雖然測試過程中也采用了工藝LRU，但并不能完全替代轉(zhuǎn)接電纜。轉(zhuǎn)接電纜作為一個中間紐帶的角色，將分布式測試箱和機(jī)上待測線纜關(guān)聯(lián)起來。通過標(biāo)準(zhǔn)連接器與分布式測試箱連接，通過相匹配的插座或插頭接插件與機(jī)上待測線纜連接，由此將機(jī)上導(dǎo)線接入到外圍的測試系統(tǒng)。轉(zhuǎn)接電纜在進(jìn)行插接時，由于需要頻繁的對轉(zhuǎn)接電纜本身進(jìn)行拉拽和端口的插拔，轉(zhuǎn)接電纜及其插接件的可靠性關(guān)乎到整個線纜的測試結(jié)果和質(zhì)量，因此在轉(zhuǎn)接電纜設(shè)計和制造時，其可靠性需要充分得到保證。

（6）控制總線。整機(jī)線纜在測試過程中，測試設(shè)備需要相應(yīng)的電源和激勵源來保障其正常工作；同時測試產(chǎn)生的數(shù)據(jù)、各分布式測試箱內(nèi)部轉(zhuǎn)換的信號等，都需要向主控單元和計算機(jī)進(jìn)行傳輸，控制總線（控制電纜）用于完成上述任務(wù)。除了傳輸功能外，它還是連接檢測主控單元、分布式測試箱、工藝LRU的重要橋梁。檢測主控單元一方面為各分布式測試箱提供電能，另一方面控制各分布式測試箱內(nèi)部開關(guān)矩陣的切換狀態(tài)。為防止高溫復(fù)雜狀態(tài)下控制電纜受到損傷，在設(shè)計控制電纜時會增加耐高溫、耐磨損的保護(hù)功能，以提高控制電纜的壽命。

（7）智能存儲箱。轉(zhuǎn)接電纜查找、收放等耗時多和存儲困難，是航空制造企業(yè)經(jīng)常面臨的難題。檢測前的準(zhǔn)備工作和測試結(jié)束后的收尾工作，是整個飛機(jī)線纜檢測的兩個重要階段。從某種程度上講，充分的檢測前準(zhǔn)備，是保證檢測工作順利進(jìn)行的前提；而測試結(jié)束后的收尾工作，則關(guān)系到下一次線纜檢測是否能夠有序開展。智能存儲箱對檢測過程中用到的轉(zhuǎn)接電纜、工藝LRU、終端模塊、連接器等進(jìn)行智能存儲和管理。通過加裝位置識別器、RFID 等來實現(xiàn)智能存儲系統(tǒng)與整機(jī)測試系統(tǒng)的連接和定位識別，轉(zhuǎn)接電纜的實時存儲位置、各階段測試的狀態(tài)信息、測試設(shè)備的使用狀況等，都可以處在監(jiān)控狀態(tài)下。

（8）其他輔助測試設(shè)備。用于輔助測試的其他相關(guān)設(shè)備，如復(fù)用板卡、測試探針、轉(zhuǎn)接箱、打印機(jī)、通訊線等。

4 線纜檢測方法比較

手工線纜檢測、基于轉(zhuǎn)接電纜的線纜檢測和整機(jī)線纜自動化集成檢測3種方法的比較如表1所示。

表1 線纜檢測方法比較Table1 Comparison of cable detection methods

線纜自動化集成檢測研究內(nèi)容

1 線纜自動化集成檢測工藝方法設(shè)計

對于具有檢測點數(shù)多、檢測點分散等特點的飛機(jī)整機(jī)線纜檢測，現(xiàn)有的方法存在人為差錯幾率高、可靠性差、效率低下等問題。數(shù)字化技術(shù)和計算機(jī)自動控制技術(shù)等的發(fā)展，促進(jìn)了大型飛機(jī)數(shù)字化設(shè)計與裝配的進(jìn)程，進(jìn)而需要研究適用于總裝配檢測環(huán)節(jié)飛機(jī)整機(jī)線纜的數(shù)字化和自動化集成檢測工藝方法。線間絕緣檢測是傳統(tǒng)手工檢測難以完成的工作，需要研究新的集成檢測工藝方法，在實現(xiàn)線間絕緣檢測的同時，還可以測量導(dǎo)線配電終端的電壓，以防止后續(xù)線纜通電時可能出現(xiàn)的安全隱患，確保整個電源系統(tǒng)能夠配電正確。

2 線纜自動化集成檢測轉(zhuǎn)接電纜優(yōu)化設(shè)計

提高測試質(zhì)量和效率是整機(jī)線纜自動化集成檢測追求的永恒目標(biāo)。轉(zhuǎn)接電纜作為直接與飛機(jī)被測系統(tǒng)連接的重要紐帶，其優(yōu)化設(shè)計及合理性對整個測試系統(tǒng)的功能發(fā)揮具有決定性作用。在整機(jī)線纜自動化檢測過程中，以分布式測試箱和轉(zhuǎn)接電纜為搭配組合的測試方案仍是最常使用的一種。測試前的準(zhǔn)備工作和測試結(jié)束后的收尾工作，所占據(jù)的時間達(dá)到整個測試周期的3/4，而在這3/4的時間里，所花費時間最多的是轉(zhuǎn)接電纜與機(jī)上待測點的連接。因此，為提升整個線纜測試系統(tǒng)的質(zhì)量和效率，需要對轉(zhuǎn)接電纜進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以增加設(shè)計質(zhì)量的最優(yōu)性和現(xiàn)場使用的便捷性。

3 線纜自動化集成檢測故障快速定位技術(shù)

線纜檢測的目的之一就是查看整個線路連接狀態(tài)是否正常，如果檢測出故障，需要快速定位出故障所在位置并解決。飛機(jī)整機(jī)線纜常出現(xiàn)的現(xiàn)象是線路未能正常導(dǎo)通，造成該現(xiàn)象的原因主要包括開路和錯接兩種情況。其中開路一般指因虛焊或線纜質(zhì)量所引起的問題；而錯接一般指兩根導(dǎo)線在接入同一個插頭上時插口位置被互換了。由于整機(jī)線纜數(shù)量多、連接復(fù)雜，加上敷設(shè)的長度又比較長，對其進(jìn)行導(dǎo)通故障的定位和原因的排查、判斷成了一件非常困難的事。目前采用的傳統(tǒng)人工排查的方法效率低下，對線纜發(fā)生的故障位置不能實現(xiàn)快速定位。因此需要對不同敷設(shè)區(qū)域內(nèi)線纜導(dǎo)通的故障特征進(jìn)行分析，基于導(dǎo)通表和檢測結(jié)果來建立線纜的導(dǎo)通模型，據(jù)此確定導(dǎo)通狀態(tài)矩陣；對導(dǎo)通狀態(tài)矩陣疊加導(dǎo)通激勵矩陣，生成導(dǎo)通相應(yīng)矩陣；最后根據(jù)導(dǎo)通狀態(tài)矩陣、導(dǎo)通激勵矩陣和導(dǎo)通相應(yīng)矩陣，判斷故障的性質(zhì)，定位故障的部位。

4 工藝轉(zhuǎn)接電纜智能存儲技術(shù)

對儀器設(shè)備和工具進(jìn)行智能化管理，能夠有效節(jié)省前期準(zhǔn)備時間，尤其是對于像工藝轉(zhuǎn)接電纜這樣的特殊零件，涉及的數(shù)量大、連接端口類型多，因帶柔性而彎曲纏繞明顯，采用傳統(tǒng)的人工管理會造成工藝轉(zhuǎn)接電纜及其附件使用信息和狀態(tài)信息以及相關(guān)使用人員信息不明確，嚴(yán)重影響檢測的進(jìn)度。研究工藝轉(zhuǎn)接電纜的智能存儲技術(shù)，引入連接器位置識別技術(shù)、RFID技術(shù)等智能識別技術(shù)，將工藝轉(zhuǎn)接電纜的智能存儲系統(tǒng)與整機(jī)線纜集成檢測系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)實時監(jiān)測工藝轉(zhuǎn)接電纜的存儲和測試等狀態(tài)信息[16-17]。為能夠快速定位出工藝轉(zhuǎn)接電纜的準(zhǔn)確存儲位置，以實現(xiàn)線纜檢測時方便快捷的取用和歸放，需要研究不同的存儲位置檢索方式。

國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述

1 國外研究現(xiàn)狀及其分析

飛機(jī)設(shè)計制造及數(shù)字化裝配、飛機(jī)整機(jī)的自動化檢測等，隨著計算機(jī)控制技術(shù)和自動化技術(shù)的發(fā)展而上升到了一個新的臺階，裝配手段和檢測方法都有了很大改進(jìn)[18-19]。以國外先進(jìn)航空制造公司為例，針對飛機(jī)線纜網(wǎng)絡(luò)檢測和故障診斷，自動化檢測技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮出了優(yōu)勢[20]，整機(jī)線纜檢測效率得到了很大程度的提高，在檢測過程中因人為原因造成的安全隱患幾乎被排除，生產(chǎn)制造效率和飛機(jī)安全性都有了提高。

國外航空航天業(yè)的波音、空客以及洛克希德·馬丁公司等，在整機(jī)線纜檢測方面已經(jīng)放棄了傳統(tǒng)的人工檢測方法，廣泛采用了整機(jī)線纜自動化集成檢測技術(shù)對總裝階段的線纜導(dǎo)通、線纜絕緣、線纜故障等進(jìn)行功能測試和診斷，檢測過程高效、可靠、便捷[7,9]。如在軍用機(jī)方面有歐洲的A400M、美國的F-22、F-35 飛機(jī)等，在民用機(jī)方面有波音的787、空客的A350、A380 等[7]?？湛蜐h堡公司在對線纜測試點數(shù)接近4 萬個的A318、A319 機(jī)身段進(jìn)行檢測時，采用的自動化集成檢測技術(shù)只需要兩個人用不到50min 就可以完成，節(jié)省了大量時間[21]。在集成測試平臺方面，法國的NEXEYA 公司在復(fù)雜系統(tǒng)研發(fā)階段的系統(tǒng)集成驗證擁有豐富經(jīng)驗，提供飛機(jī)級、系統(tǒng)級和關(guān)鍵設(shè)備的綜合驗證系統(tǒng)，其開發(fā)的通用集成測試平臺能夠?qū)崿F(xiàn)硬件和軟件的在線測試，對于缺位的軟件可以利用模型數(shù)據(jù)來進(jìn)行代替，目前該測試平臺已經(jīng)成功應(yīng)用于空客A380的裝配測試中，在相鄰測試空間內(nèi)測試距離可以達(dá)到200m 及以上，經(jīng)擴(kuò)展后可達(dá)到500m，且可實現(xiàn)9個空間測試范圍內(nèi)的1 萬多個測試點的檢測[22-23]。NEXEYA 公司的另一款產(chǎn)品——綜合驗證臺SYSTeam 在檢測系統(tǒng)需求滿足方面同樣表現(xiàn)出較大優(yōu)勢，是航空制造企業(yè)青睞的對象[24]。

美國的航空制造業(yè)在全球都具有領(lǐng)先的地位。在線纜測試設(shè)備和檢測領(lǐng)域方面，DIT-MCO 公司在市場上占有很大的份額，經(jīng)過50 多年的技術(shù)積累和發(fā)展，該公司在開發(fā)與應(yīng)用方面都具有豐富的經(jīng)驗，代表性的線纜測試儀產(chǎn)品有FACT 7000/8000型、2650型、2651型、2115型和2135型等[12,25]。作為波音的主要使用用戶之一，DIT-MCO 公司開發(fā)的上述測試設(shè)備能夠無縫連接到波音的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，完成設(shè)計數(shù)據(jù)讀取、測試程序編輯、測試結(jié)果上傳等工作，能夠?qū)崟r共享各分布式測試設(shè)備的測試資源，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性好，工作效率高[13]。

快速定位故障位置是線纜自動化集成檢測過程中的一項重要功能。采用傳統(tǒng)的人工逐一排查，工作效率低，整機(jī)線纜自動檢測技術(shù)的優(yōu)勢被大大削弱。因此利用自動化檢測技術(shù)實現(xiàn)飛機(jī)整機(jī)線纜導(dǎo)通故障快速定位成為一個亟待解決的問題[13]?；裟犴f爾航空航天集團(tuán)公司為解決美國海軍每年需要花費大量人工成本來對飛機(jī)線纜進(jìn)行維修與故障排除的難題（據(jù)統(tǒng)計，每年超過180 萬工時的投入），開發(fā)了一項定位線纜故障點的智能遠(yuǎn)程維護(hù)技術(shù)，通過在Nova 線纜集成項目中的應(yīng)用，可實現(xiàn)在1min 內(nèi)完成對5000根電纜的檢測，并完成對故障類型的判斷，故障位置定位誤差精度在1cm以內(nèi)[26]。Furse 等[27]研發(fā)的智能線纜測試系統(tǒng)能夠利用頻域反射法（Frequency domain reflection，F(xiàn)DR）實現(xiàn)線纜自動測試，通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)對故障位置、故障類型等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并發(fā)送給相關(guān)維修人員，該系統(tǒng)的故障位置定位誤差精度在3cm以內(nèi)。Jeon 等[28]根據(jù)施加在線纜上的信號和反射信號彼此重疊的情況來分析線纜故障的位置，即使由于故障位置與應(yīng)用位置的接近而導(dǎo)致應(yīng)用信號和反射信號重疊，也可以準(zhǔn)確地檢查電纜的故障類型和故障位置。Ahmad 等[29]開發(fā)了一種基于數(shù)據(jù)的電力電纜系統(tǒng)故障診斷系統(tǒng)，為了實現(xiàn)較高的故障診斷性能，同時使用小波分析和倒譜分析生成新的特征變量。Lee 等[30]提出了一種基于時頻域反射法（Time-frequency domain reflectometry，TFDR）的多芯電纜故障診斷方法，該方法使用基于TFDR結(jié)果的聚類算法來檢測多芯電纜中的故障位置和故障線路，故障線檢測聚類算法使用TFDR 互相關(guān)和相位同步結(jié)果作為輸入特征數(shù)據(jù)，可以檢測故障線并成功識別故障點。

2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及其分析

相對于歐美等發(fā)達(dá)國家的航空制造企業(yè)而言，國內(nèi)對飛機(jī)線纜的檢測大多還是以采用人工操作和基于轉(zhuǎn)接電纜兩種方式為主，通過對電、光、聲等測試信號的觀察來判斷線纜的導(dǎo)通、絕緣等情況，而在自動化集成檢測方面仍較落后[31]。

近些年，國內(nèi)的一些學(xué)者和部分航空制造企業(yè)在飛機(jī)線纜檢測技術(shù)方面進(jìn)行了研究。如北京航空測控技術(shù)公司在2006年設(shè)計了一款主要用于小型設(shè)備的日常維護(hù)檢測的電纜測試儀，該電纜測試儀攜帶方便，但對于飛機(jī)的復(fù)雜大型系統(tǒng)，其技術(shù)指標(biāo)還難以滿足要求[32]；王護(hù)利等[33]設(shè)計了一種便攜式電纜測試儀，可實現(xiàn)對檢測結(jié)果的實時顯示和打印，能夠滿足對于一般專用電纜的測試要求，但是只局限于小型設(shè)備的線纜檢測；李蘋慧等[34]以工控機(jī)為核心，采用模塊化設(shè)計方法設(shè)計了一款航空整機(jī)電纜自動測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)初步面向機(jī)載電纜測試；劉長江[35]設(shè)計了基于改進(jìn)電橋法的智能電纜故障定位儀，并開發(fā)軟件用于定位電纜故障點；杜金茹[36]和張大剛[37]等對目前航空電纜檢測技術(shù)的應(yīng)用及未來發(fā)展進(jìn)行了闡述；孫長勝等[38]對飛機(jī)電纜屏蔽層接地可靠性測試系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計，系統(tǒng)以NI CompactRIO機(jī)箱為核心，通過連接上位機(jī)、輔助電路以及測試工具搭建硬件測試平臺，利用LabVIEW 可視化編程語言編寫控制程序；西安安泰電子公司（Aigtek）研制出的ATX-3000 飛機(jī)線束測試儀，為飛機(jī)線束檢測行業(yè)做出了貢獻(xiàn)[39]。還有研究者對航空多芯電纜檢測系統(tǒng)[40]、數(shù)字式電纜測試儀[41]、手持式電纜測試儀[42]等進(jìn)行了研究和開發(fā)。文獻(xiàn)[12-13]對某型飛機(jī)全機(jī)線纜自動檢測系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計與優(yōu)化，同時對導(dǎo)通故障定位方法進(jìn)行了研究。

圍繞線纜故障檢測，翟禹堯等[43]以飛機(jī)電纜的絕緣缺陷為研究對象，根據(jù)時域反射法(Time domain reflectometry，TDR)原理建立了航空電纜絕緣故障模型，并用仿真軟件針對3種不同波形的脈沖進(jìn)行了仿真；高闖等[44]采用擴(kuò)展頻譜時域反射法(Spread spectrum time domain reflectometry，SSTDR)，基于FPGA技術(shù)設(shè)計了一種速率為500MHz的飛機(jī)電纜故障在線檢測和定位裝置，利用該裝置在線監(jiān)測電纜的健康狀態(tài)，以實現(xiàn)故障的檢測，在地面運(yùn)營、維護(hù)方面提高了效率；毛健美等[45]提出采用感性耦合技術(shù)實現(xiàn)非接觸式電纜故障在線診斷的方法，以解決現(xiàn)有非接觸式診斷中容性耦合信號衰減量大、診斷效果不佳問題。相比于接觸式診斷，非接觸式診斷避免了診斷裝置與待測電纜的電氣連接問題；洪博等[46]針對航天器電源系統(tǒng)中一次母線故障的在線檢測定位問題，構(gòu)建了一種基于擴(kuò)展頻譜時域反射法的高定位準(zhǔn)確度在線檢測方法。

此外，荊濤等[47]提出了一種利用魏格納數(shù)據(jù)分布矩陣檢測飛機(jī)電纜故障的方法，在計算入射參考信號和反射信號之間相關(guān)性的基礎(chǔ)上，通過計算相關(guān)函數(shù)波形中局部峰值時間準(zhǔn)確確定飛機(jī)電纜故障位置；張俊民等[48]對飛機(jī)電纜出現(xiàn)的缺陷與故障進(jìn)行了分類，著重介紹了傳統(tǒng)檢測方法和現(xiàn)代檢測方法——反射法，從理論上分析和探討反射法檢測電纜缺陷與故障的原理、試驗方法以及可行性。Shi 等[49]提出了一種基于TFDR的飛機(jī)電纜故障檢測與定位方法，以有效地檢測間歇故障，并解決在時域反射中難以檢測到的串行和后連接器故障，該方法利用反射信號和參考信號的相關(guān)函數(shù)，根據(jù)反射信號和參考信號在時頻范圍內(nèi)的特征，對飛機(jī)故障進(jìn)行檢測和定位，有效提高了間歇性故障的檢測和定位命中率；周訓(xùn)春等[50]為了提高飛機(jī)電纜故障定位的準(zhǔn)確性，建立了電纜衰減特性模型并用該模型進(jìn)行Simulink 仿真和對4種長度的飛機(jī)電纜進(jìn)行實測，所建立的衰減特性模型能較為準(zhǔn)確地計算出信號在不同長度電纜中的衰減；Yuan 等[51]提出利用回歸分析的方式定位線纜故障的位置；Jing 等[52]指出傳統(tǒng)時域反射法只能判斷開路故障或者短路故障，他們提出的相位檢測頻域反射法可以檢測出冷焊點、磨損點以及其他異常點。

從上述國內(nèi)外關(guān)于線纜檢測的研究現(xiàn)狀可以看出，經(jīng)過近60年的發(fā)展，以歐美國家為主要代表的飛機(jī)制造公司（如空客、波音等）和相關(guān)的電纜集成檢測設(shè)備設(shè)計與制造公司（如英國的MK 公司、美國的CKT 公司及DIT-MCO 公司等）在線纜自動化集成檢測技術(shù)方面積累了大量的技術(shù)經(jīng)驗，在該技術(shù)運(yùn)用方面也比較早，技術(shù)發(fā)展比較成熟，具有很大的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。雖然國內(nèi)圍繞線纜檢測的研究做了一些有益的工作，也研制了部分線纜測試儀器，但產(chǎn)品大多借鑒國外產(chǎn)品，缺乏創(chuàng)新性和核心技術(shù)，在產(chǎn)品的應(yīng)用范圍和技術(shù)水平等方面仍落后于世界先進(jìn)水平。

線纜自動化集成檢測發(fā)展趨勢

1 轉(zhuǎn)接電纜數(shù)量最小化和輕量化設(shè)計技術(shù)

對于大型飛機(jī)而言，測試點數(shù)往往是按幾萬點的數(shù)量級別來計算，由測試點數(shù)來安排所需要的轉(zhuǎn)接電纜數(shù)量也非常大。相對于傳統(tǒng)的檢測方法，整機(jī)線纜自動化集成檢測的一大優(yōu)勢和特點在于自動測試，測試過程中對轉(zhuǎn)接電纜的操作（如揀選、取用、拖拽、歸放和保存等）是否方便、快捷，是決定整個自動測試系統(tǒng)成功與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。數(shù)量最小化和輕量化設(shè)計是轉(zhuǎn)接電纜在設(shè)計和制造過程中實現(xiàn)操作便捷需要解決的重要難題。

2 線纜故障在線診測與性能衰退預(yù)測技術(shù)

飛機(jī)由于存在空間小、布線不規(guī)范、相鄰線纜走向不一致以及信號干擾大等特點，導(dǎo)致線路故障類型檢出難和定位難。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和線纜本身的特性導(dǎo)致飛機(jī)線路故障定位效率低下，浪費了大量的時間和精力。線纜性能衰退狀態(tài)預(yù)測是基于收集到的線纜歷史監(jiān)控數(shù)據(jù)，預(yù)測線纜未來的性能變化趨勢。由于工作狀態(tài)中的線纜會通電等緣故，對于衰退預(yù)測，線纜性能衰退中復(fù)雜的特性給預(yù)測模型帶來了較大困難。因此，研究線纜故障在線診測與性能衰退預(yù)測技術(shù)，對于提高飛機(jī)整機(jī)性能具有重要的意義。

3 線纜健康狀態(tài)評估技術(shù)

作為飛機(jī)的“神經(jīng)系統(tǒng)和血管”，線纜在整個飛機(jī)服役期間起著極其重要的作用。飛機(jī)的整個通信系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、動力系統(tǒng)等的安全直接受線纜健康狀態(tài)的影響，準(zhǔn)確、客觀地評估線纜健康狀態(tài)，是實現(xiàn)飛機(jī)狀態(tài)維修的一個重要技術(shù)手段。研究新的智能檢測技術(shù)，將傳感檢測設(shè)備融入到整機(jī)電纜系統(tǒng)中，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對實時獲取的航空線纜數(shù)據(jù)和健康狀況進(jìn)行處理和分析，實現(xiàn)實時在線診斷，準(zhǔn)確評估飛機(jī)線纜的健康狀態(tài)，可以為飛機(jī)的飛行計劃和維修決策提供依據(jù)和技術(shù)支持[53]。

4 線纜工藝知識管理技術(shù)

線纜檢測工藝方法設(shè)計需要相應(yīng)的工藝知識作為支撐，作為提供輔助支持的管理工具，線纜工藝知識庫需具備實時更新的功能。飛機(jī)線纜的設(shè)計具有更改頻繁的特點，對其工藝知識的研究往往很難實現(xiàn)自動化的應(yīng)用，這就使得很多航空制造企業(yè)沒有專門的線纜工藝知識管理系統(tǒng)，導(dǎo)致線纜工藝知識的獲取、存儲與共享缺少有效的工具。另外，線纜接線邏輯的更改和工藝規(guī)則的更新，使得原先在系統(tǒng)里定義存儲過程的程序代碼必須做出相應(yīng)的變化，這大大增加了專業(yè)的編程人員維護(hù)工藝知識庫的工作量[54]。因此，需要研究線纜工藝知識管理技術(shù)，為線纜自動化集成檢測提供知識基礎(chǔ)。

數(shù)字孿生技術(shù)在線纜自動化集成檢測中的應(yīng)用展望

1 數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于線纜檢測的優(yōu)勢

數(shù)字孿生（Digital twin，DT）的概念模型[55-56]最早出現(xiàn)于2003年，由Grieves M.W.教授在美國密歇根大學(xué)的產(chǎn)品全生命周期管理（Product lifecycle management，PLM）課程上提出，最初被稱作“鏡像空間模型”（Mirrored spaced model）。2010年，美國國家航空航天局第一次將數(shù)字孿生概念引入到太空技術(shù)路線圖中，目的是采用數(shù)字孿生技術(shù)來實現(xiàn)飛行系統(tǒng)的診斷與預(yù)測功能[57]。

關(guān)于數(shù)字孿生，目前還沒有一個統(tǒng)一的定義。其主要思想是以數(shù)字化方式創(chuàng)建物理實體的虛擬模型，借助數(shù)據(jù)模擬物理實體在現(xiàn)實環(huán)境中的行為，通過虛實交互反饋、數(shù)據(jù)融合分析、決策迭代優(yōu)化等手段，為物理實體增加或擴(kuò)展新的能力[58-59]。作為一種充分利用模型、數(shù)據(jù)、智能并集成多學(xué)科的技術(shù)，數(shù)字孿生面向產(chǎn)品全生命周期過程，發(fā)揮連接物理世界和信息世界的橋梁和紐帶作用，提供更加實時、高效、智能的服務(wù)[60-62]。

檢測是針對被測對象某種或某些狀態(tài)參量進(jìn)行的實時或非實時的定性或定量測量，在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個過程中，檢測工作是保障各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)能夠正常、有序、高效率和高質(zhì)量往前推進(jìn)的重要條件。發(fā)展“四高兩低”（“四高”指高效率、高質(zhì)量、高精度、高可靠；“兩低”指低能耗、低消耗）[58]的檢測技術(shù)一直都是工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的研究熱點。數(shù)字孿生驅(qū)動的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測模式是在虛擬空間中構(gòu)建高保真度的線纜測試系統(tǒng)及被測線纜對象虛擬模型，借助測試數(shù)據(jù)實時傳輸、測試指令傳輸執(zhí)行技術(shù)，在歷史數(shù)據(jù)和實時數(shù)據(jù)的驅(qū)動下，實現(xiàn)飛機(jī)線纜物理被測對象和虛擬被測對象的多學(xué)科、多尺度、多物理屬性的高逼真度仿真與交互，從而直觀、全面地反映飛機(jī)整機(jī)線纜運(yùn)行過程全生命周期狀態(tài)，有效支撐基于數(shù)據(jù)和知識的科學(xué)決策。

數(shù)字孿生驅(qū)動的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測基于物理系統(tǒng)和虛擬系統(tǒng)的虛實共生，具有以下新特點和優(yōu)勢[58]：

（1）檢測狀態(tài)和結(jié)果能夠直觀呈現(xiàn)。原來的檢測狀態(tài)和結(jié)果主要由狀態(tài)參量的數(shù)據(jù)化形式向工人呈現(xiàn)，工人需要根據(jù)自身的經(jīng)驗和知識對呈現(xiàn)出來的結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、判斷和處理；而利用數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)的線纜檢測狀態(tài)參量和結(jié)果則將以視覺化形式直觀呈現(xiàn)在工人的面前，由于是實時的測試狀態(tài)信息，工人可以較方便地得出飛機(jī)整機(jī)線纜的健康狀態(tài)。

（2）測試時間進(jìn)程的轉(zhuǎn)變。整機(jī)線纜測試往往在所有線纜敷設(shè)完成后進(jìn)行，或者飛機(jī)出現(xiàn)事故后再來進(jìn)行故障的診斷和分析，屬于事后測量。而基于數(shù)字孿生的線纜集成檢測則是將線纜的測試工作安排到事前測量，整個測試過程可以在飛機(jī)線纜裝配過程中或運(yùn)行期間進(jìn)行在線測量。

（3）測量的物理數(shù)據(jù)與反饋更新的虛擬數(shù)據(jù)共同指導(dǎo)整機(jī)的線纜測試。由于以虛擬信息的形式實時復(fù)現(xiàn)了物理狀態(tài)下整機(jī)線纜的檢測過程和數(shù)據(jù)，虛實共生的測試數(shù)據(jù)雙向作用并指導(dǎo)測試操作，實現(xiàn)“虛實共生，以虛控實”的目標(biāo)。

（4）響應(yīng)方式由被動變?yōu)橹鲃?。傳統(tǒng)檢測方式的測試響應(yīng)是根據(jù)測試結(jié)果來進(jìn)行的，屬于被動響應(yīng)，即出現(xiàn)問題再來做出相應(yīng)的反應(yīng)；而引入數(shù)字孿生技術(shù)后，響應(yīng)過程由被動變?yōu)橹鲃?，亦即基于虛實交互的自適應(yīng)主動控制。

（5）數(shù)字孿生技術(shù)的一大主要特點是全生命周期管理?；跀?shù)字孿生的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測由原先的狀態(tài)監(jiān)測向虛實同步映射的全生命周期健康狀態(tài)預(yù)測轉(zhuǎn)變。

2 基于數(shù)字孿生的線纜自動化集成檢測

將數(shù)字孿生技術(shù)引入到線纜的自動化集成檢測中，基于制造過程中的全數(shù)字量協(xié)調(diào)傳遞過程，借助“虛實共生、以虛控實”的手段，實現(xiàn)線纜的自動化集成檢測。在線纜檢測過程中，數(shù)字孿生技術(shù)可以全面對線纜的各個運(yùn)行參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測和評估，對線纜的早期故障和性能退化信息進(jìn)行豐富反饋，指導(dǎo)線纜的維護(hù)工作和故障預(yù)防工作，使線纜能夠獲得更長的壽命周期，延伸飛機(jī)的使用壽命。圍繞數(shù)字孿生驅(qū)動的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測模式研究，亟需突破以下難點問題：

（1）線纜數(shù)字孿生集成檢測系統(tǒng)建模。數(shù)字孿生驅(qū)動的線纜集成檢測以虛實共生為主要特征，構(gòu)建面向整機(jī)線纜性能和待測線纜行為的動態(tài)集成測試系統(tǒng)模型，為整機(jī)線纜檢測數(shù)據(jù)流管理提供理論基礎(chǔ)。

（2）線纜數(shù)字孿生檢測系統(tǒng)信息物理融合。信息物理融合是開展線纜數(shù)字孿生檢測的前提條件，整機(jī)線纜狀態(tài)測試、集成檢測以及性能評估與預(yù)測，需要研究虛實共生驅(qū)動的測試設(shè)備和虛擬測試系統(tǒng)之間信息物理融合方法。

隨著對數(shù)字孿生技術(shù)研究的深入和新一代信息技術(shù)（如云計算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等）的不斷發(fā)展，數(shù)字孿生驅(qū)動的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測將具有廣闊的應(yīng)用前景。基于數(shù)字孿生的飛機(jī)整機(jī)線纜自動化集成檢測系統(tǒng)框架、研究內(nèi)容、關(guān)鍵技術(shù)及其實現(xiàn)途徑，作者及課題組成員將在后續(xù)的工作中進(jìn)行重點研究。