民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

李徐輝， 魏士皓， 童 彥， 徐 健

(中國(guó)商飛上海飛機(jī)制造有限公司，上海 201324)

民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)，指的是民機(jī)在總裝制造階段(包含系統(tǒng)件安裝、系統(tǒng)功能試驗(yàn))中對(duì)被試系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量及試驗(yàn)，得到定量、定性參數(shù)，并進(jìn)行處理、評(píng)定或用于試驗(yàn)管理、控制等所涉及的技術(shù)。目前，隨著民機(jī)機(jī)載系統(tǒng)綜合程度越來(lái)越高、交聯(lián)關(guān)系日趨復(fù)雜，在系統(tǒng)總裝階段采用充分、前沿的測(cè)試技術(shù)對(duì)試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行測(cè)試，是驗(yàn)證系統(tǒng)裝機(jī)質(zhì)量、功能性能是否滿足設(shè)計(jì)、適航要求的重要手段，對(duì)飛機(jī)研制起著至關(guān)重要的作用[1-2]。近年來(lái)，國(guó)外先進(jìn)機(jī)型系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)正朝著開(kāi)放分布式、智能信息化、模塊化等方向發(fā)展，而國(guó)內(nèi)民機(jī)測(cè)試技術(shù)研究起步晚、投入不足，與國(guó)外主流技術(shù)相比差距較大[3-4]。

本文主要論述了國(guó)內(nèi)外民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀，分析了國(guó)內(nèi)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)的不足之處，進(jìn)而提出我國(guó)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)及解決思路，為后續(xù)掌握標(biāo)準(zhǔn)化先進(jìn)測(cè)試技術(shù)、優(yōu)化測(cè)試業(yè)務(wù)流程、豐富測(cè)試手段和助推國(guó)內(nèi)民機(jī)批產(chǎn)效率提速服務(wù)。

1 民機(jī)總裝測(cè)試技術(shù)范疇

民機(jī)總裝測(cè)試技術(shù)主要分為系統(tǒng)件安裝測(cè)試技術(shù)和系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。系統(tǒng)件安裝測(cè)試技術(shù)主要用于對(duì)飛機(jī)的大部件、系統(tǒng)件進(jìn)行安裝測(cè)試，如發(fā)動(dòng)機(jī)、起落架的安裝檢測(cè)、線纜線束的安裝導(dǎo)通測(cè)試、管路管道的安裝、耐壓等測(cè)試，以及敏感系統(tǒng)件的安裝檢測(cè)。系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)分為綜合航電測(cè)試技術(shù)、機(jī)電系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)、電氣系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)、動(dòng)力系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)和飛機(jī)總體測(cè)試技術(shù)。綜合航電測(cè)試技術(shù)主要是針對(duì)飛機(jī)的自動(dòng)飛行、通信、數(shù)據(jù)傳輸、飛機(jī)導(dǎo)航性能、飛機(jī)駕駛指示記錄等方面進(jìn)行的綜合化測(cè)試技術(shù)；機(jī)電系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)是對(duì)飛機(jī)液壓系統(tǒng)、飛控系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)等進(jìn)行功能試驗(yàn)測(cè)試；電氣系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)主要是對(duì)飛機(jī)中的電源、照明等系統(tǒng)進(jìn)行的功能試驗(yàn)測(cè)試；動(dòng)力系統(tǒng)功能測(cè)試技術(shù)是對(duì)飛機(jī)的APU(Auxiliary Power Unit，輔助動(dòng)力裝置)、燃油系統(tǒng)等方面的測(cè)試；飛機(jī)總體測(cè)試技術(shù)指的是對(duì)飛機(jī)的重量、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、水平性能進(jìn)行的測(cè)試。圖1為民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)涵蓋類型,表1為總裝測(cè)試的主要項(xiàng)目。

圖1 民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)分類

表1 民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試主要項(xiàng)目

2 民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀

2.1.1 國(guó)外系統(tǒng)件安裝測(cè)試技術(shù)

系統(tǒng)件安裝包括線纜通斷、流體管路接頭檢測(cè)及系統(tǒng)大部件安裝檢測(cè)等，主要采用數(shù)字化、集成化測(cè)試技術(shù)開(kāi)展相關(guān)工作。

(1) 線纜安裝檢測(cè)技術(shù)。

飛機(jī)的線纜是關(guān)聯(lián)飛機(jī)電氣、航電、飛控等系統(tǒng)的橋梁，是為飛機(jī)各個(gè)部件提供電源、控制信號(hào)和數(shù)據(jù)信息的生命線[5]。在航空線纜測(cè)試方面，國(guó)外一般采用全自動(dòng)化的線纜導(dǎo)通技術(shù)完成對(duì)線纜的檢查。全自動(dòng)化的線纜導(dǎo)通技術(shù)可以對(duì)飛機(jī)線纜的通路、斷路、短路、絕緣等狀態(tài)進(jìn)行集成化、自動(dòng)化的檢測(cè)，從而判斷線纜網(wǎng)絡(luò)連接是否正確以及全機(jī)線纜故障問(wèn)題，如短路、斷路、錯(cuò)接、漏接、多接等信息。該技術(shù)能加快檢測(cè)速度，提高檢測(cè)可靠性，避免人為差錯(cuò)[6-8]。

線纜導(dǎo)通測(cè)試系統(tǒng)由主控設(shè)備、分布式測(cè)試終端、轉(zhuǎn)接電纜、模擬負(fù)載等組成。采用分布式測(cè)量方式，能夠自動(dòng)化、智能化地識(shí)別線纜的通斷位置，分布式的測(cè)試終端可根據(jù)測(cè)試的需求疊放在分布式的測(cè)試柜中，將測(cè)試柜布置在飛機(jī)所需要測(cè)試的部位，從而可以減少轉(zhuǎn)接電纜的長(zhǎng)度，降低線纜的成本，提升工作效率[9]。

(2) 管路安裝檢測(cè)技術(shù)。

飛機(jī)管路系統(tǒng)作為輸送燃油、滑油、空氣和液壓油等介質(zhì)的設(shè)備，在飛機(jī)的飛行過(guò)程中起到重要的作用。在流體管路接頭檢測(cè)方面，國(guó)外廠商已經(jīng)開(kāi)始利用三維全場(chǎng)光學(xué)技術(shù)開(kāi)展接頭質(zhì)量檢查，基于圖像及CAD數(shù)模對(duì)比數(shù)據(jù)形成偏差信息。波音相關(guān)機(jī)型已建立管路安裝測(cè)量檢測(cè)方案，其采用光學(xué)相機(jī)拍照，采集管路被測(cè)點(diǎn)信息，根據(jù)圖像處理技術(shù)生成幾何特征并將被測(cè)管路圖像與預(yù)設(shè)CAD數(shù)模進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)計(jì)算機(jī)分析應(yīng)力、應(yīng)變、變形等信息，定量顯示管路裝配點(diǎn)超差值。三維全場(chǎng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)為管路裝配工藝提供幾何學(xué)、力學(xué)檢測(cè)手段，提前預(yù)見(jiàn)管路裝配連接可靠性，確保管路安裝幾何精度可控、工作性能安全可靠。圖2為基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的管路系統(tǒng)裝配。

圖2 基于增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)的管路系統(tǒng)裝配

(3) 系統(tǒng)大部件、敏感系統(tǒng)件安裝檢測(cè)技術(shù)。

系統(tǒng)大部件，主要包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)、液壓起落架系統(tǒng)等；敏感系統(tǒng)件，主要指具有調(diào)姿要求的氣象雷達(dá)、總溫傳感器、全壓探頭、攻角傳感器、空速管等。

在系統(tǒng)大部件安裝檢測(cè)方面，國(guó)外飛機(jī)主生產(chǎn)制造商已采用全姿態(tài)數(shù)控裝配及實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)柔性化裝備實(shí)現(xiàn)大部件數(shù)控調(diào)姿、全向移動(dòng)，提高安裝效率與精度[10]。圖3為國(guó)外某型飛機(jī)全智能化發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)姿安裝系統(tǒng)。

圖3 全智能化發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)姿安裝系統(tǒng)

國(guó)外民機(jī)主制造商如波音、空客等公司針對(duì)飛機(jī)敏感系統(tǒng)件的安裝已采用實(shí)時(shí)視覺(jué)引導(dǎo)校準(zhǔn)技術(shù)對(duì)大氣數(shù)據(jù)傳感器進(jìn)行裝配，以保證裝配質(zhì)量，提升裝配效率。飛機(jī)敏感系統(tǒng)件裝配位姿實(shí)時(shí)視覺(jué)引導(dǎo)校準(zhǔn)技術(shù)主要包含：靶點(diǎn)高質(zhì)量成像技術(shù)、多相機(jī)精確標(biāo)定技術(shù)、隱藏部位傳感器裝配位姿測(cè)量技術(shù)和多目標(biāo)靶點(diǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)。

2.1.2 國(guó)外系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)

系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)涵蓋機(jī)電、綜合航電、電氣、動(dòng)力等系統(tǒng)及其分系統(tǒng)[11]。國(guó)外主制造商已研制數(shù)字化總裝功能集成測(cè)試系統(tǒng)，開(kāi)展飛機(jī)系統(tǒng)交聯(lián)功能測(cè)試及全機(jī)功能測(cè)試，確保飛機(jī)下線前所有系統(tǒng)是完整的、可靠的，符合設(shè)計(jì)要求的?？傃b功能集成測(cè)試系統(tǒng)在管理方面涵蓋可視化測(cè)試用例開(kāi)發(fā)與執(zhí)行、ICD(Interface Control Document，接口控制文件)管理、生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備管理等功能；在測(cè)試執(zhí)行方面，使用I/O節(jié)點(diǎn)模擬系統(tǒng)信號(hào)，通過(guò)接口驅(qū)動(dòng)PTE(Production Test Equipment，生產(chǎn)測(cè)試設(shè)備)，完成系統(tǒng)功能測(cè)試。所有測(cè)試結(jié)果將匯總生成測(cè)試報(bào)告并能與企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、飛機(jī)構(gòu)型數(shù)據(jù)庫(kù)等企業(yè)信息系統(tǒng)進(jìn)行交互，對(duì)飛機(jī)的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行全程的信息共享和質(zhì)量控制，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)制造優(yōu)化工藝流程，提升產(chǎn)品交付質(zhì)量[12]。圖4為國(guó)外某機(jī)型地面功能集成測(cè)試系統(tǒng)及其架構(gòu)。

(1) 綜合航電功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

航空電子系統(tǒng)主要指的是為確保飛機(jī)能夠完成其指定任務(wù)所需要的各種航空電子設(shè)備的總稱。航空電子系統(tǒng)本身具有高度模塊化和綜合化的特點(diǎn)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合航電系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為了機(jī)上最為關(guān)鍵的組成部分，對(duì)提高飛機(jī)的性能和飛行安全性、降低飛機(jī)系統(tǒng)全生命周期成本起到關(guān)鍵性作用[13-15]。

圖4 地面功能集成測(cè)試系統(tǒng)

空客公司從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，由供應(yīng)商SPHEREA公司根據(jù)其需求與要求合作開(kāi)發(fā)了一套成熟的飛機(jī)總裝自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)從全機(jī)功能層面對(duì)電子/電氣相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試和驗(yàn)證，并通過(guò)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器連接企業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)信息系統(tǒng)(企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)軟件等)，獲取測(cè)試開(kāi)發(fā)和管理所需的數(shù)據(jù)，而且內(nèi)聯(lián)網(wǎng)上所有計(jì)算機(jī)都可以對(duì)測(cè)試進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控。

波音公司針對(duì)綜合航電功能試驗(yàn)的測(cè)試與空客公司的測(cè)試?yán)砟畈煌?，波音公司在部段完工階段地面功能測(cè)試量極少，而在總裝階段完成所有的地面功能測(cè)試工作。其建立了專門的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行總裝集成功能測(cè)試系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工作。

(2) 機(jī)電系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

機(jī)電系統(tǒng)是進(jìn)行能量傳遞的系統(tǒng)，其目的是為了實(shí)現(xiàn)飛機(jī)基本的功能，保障各種任務(wù)的完成。飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)包括液壓能源系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、艙門系統(tǒng)等[16-18]。目前，機(jī)電系統(tǒng)朝著集成化、多電化與智能化的方向發(fā)展，其目標(biāo)是集成功能、能量、控制和物理4個(gè)方面。隨著飛機(jī)性能的不斷提高，機(jī)電系統(tǒng)所承擔(dān)的飛行保障任務(wù)越來(lái)越重，國(guó)外波音B787、空客A380、空客A350等先進(jìn)機(jī)型已逐漸采用航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)，使傳統(tǒng)的機(jī)電系統(tǒng)從獨(dú)立化的方向快速向綜合化的方向發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)已成為未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向[19]。

(3) 電氣系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

電氣系統(tǒng)由供電系統(tǒng)和用電設(shè)備組成，是飛機(jī)的重要組成部分。供電系統(tǒng)是指電能的產(chǎn)生、變換、調(diào)節(jié)和輸配電的一整套裝置組成的完整系統(tǒng)，包括電源系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)。國(guó)外飛機(jī)主制造商開(kāi)發(fā)使用了多電飛機(jī)電氣負(fù)載管理系統(tǒng)進(jìn)行電氣系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試。該系統(tǒng)包括7個(gè)電源配電盤，能夠嚴(yán)密控制各裝置的功能可用性。系統(tǒng)可重構(gòu)負(fù)載面達(dá)到可用功率的最佳分配[20]。

(4) 動(dòng)力系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)為飛機(jī)正常飛行提供持續(xù)動(dòng)力，保證飛機(jī)各姿態(tài)安全穩(wěn)定飛行，以完成各種不同的任務(wù)。波音/空客公司針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)故障預(yù)測(cè)、健康維護(hù)技術(shù)方面具有相似的做法。波音/空客公司利用發(fā)動(dòng)機(jī)PHM(Prognostic and Health Management，預(yù)測(cè)與健康管理)系統(tǒng)中的傳感設(shè)備，把PHM傳感和智能化計(jì)算方法相結(jié)合，對(duì)飛機(jī)整體性能和發(fā)動(dòng)機(jī)安全性能進(jìn)行監(jiān)測(cè)，建立飛機(jī)安全保障機(jī)制。無(wú)論是在發(fā)動(dòng)機(jī)地面維護(hù)環(huán)節(jié)或試車環(huán)節(jié)，PHM系統(tǒng)都能實(shí)時(shí)發(fā)揮作用，監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作狀態(tài)，對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作中信息數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，迅速推斷故障及定位故障源，以便地面試驗(yàn)人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)和處理[21-22]。

(5) 飛機(jī)總體測(cè)試技術(shù)。

飛機(jī)總體測(cè)試屬于民用飛機(jī)總裝測(cè)試最后一個(gè)環(huán)節(jié)，是在飛機(jī)各系統(tǒng)功能試驗(yàn)結(jié)束后，總裝下線交付試飛前，對(duì)飛機(jī)開(kāi)展稱重、水平測(cè)量、電磁兼容測(cè)試、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試及密封性測(cè)試，以保證總裝下線后的飛機(jī)是安全、可靠的，足以滿足適航要求的。

在飛機(jī)稱重技術(shù)上，波音、空客公司采用整體型數(shù)字式智能測(cè)力傳感器，利用數(shù)字式智能稱重系統(tǒng)技術(shù)取代傳統(tǒng)千斤頂配合地磅稱重方法。智能化稱重儀表在實(shí)時(shí)采集各傳感器輸出數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理后，進(jìn)行飛機(jī)重量綜合顯示；在飛機(jī)水平測(cè)量方面，利用激光雷達(dá)或者激光跟蹤儀等數(shù)字化精密測(cè)量?jī)x器對(duì)各點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量的各個(gè)環(huán)節(jié)都通過(guò)計(jì)算機(jī)采集和處理數(shù)據(jù)，自動(dòng)化程度高，節(jié)省了大量的人力。在電磁兼容測(cè)試方面，正逐步探索電磁兼容自動(dòng)化測(cè)試技術(shù)，目前處于理論驗(yàn)證階段。

2.2 國(guó)內(nèi)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)現(xiàn)狀

2.2.1 國(guó)內(nèi)系統(tǒng)件安裝測(cè)試技術(shù)

隨著中國(guó)民機(jī)事業(yè)的不斷發(fā)展、民機(jī)制造業(yè)的蓬勃開(kāi)展，國(guó)內(nèi)在民機(jī)總裝測(cè)試技術(shù)方面不斷向國(guó)外測(cè)試?yán)砟羁繑n，努力追趕國(guó)外先進(jìn)測(cè)試技術(shù)。

(1) 線纜安裝檢測(cè)技術(shù)。

在線纜導(dǎo)通方面，國(guó)內(nèi)雖已采用先進(jìn)電纜測(cè)試儀器進(jìn)行自動(dòng)化測(cè)試，但仍存在如繼電器、斷路器、二極管、電容等手動(dòng)測(cè)試內(nèi)容，測(cè)試周期長(zhǎng)、人為誤差多。在EE艙內(nèi)的設(shè)備架上目前還未采用LRU(Line Replaceable Unit，外場(chǎng)可更換單元)測(cè)試模塊，對(duì)于電纜分布復(fù)雜的大型客機(jī)，會(huì)使測(cè)試用轉(zhuǎn)接電纜的數(shù)量和長(zhǎng)度極大增加，提高成本，增加測(cè)試難度，影響測(cè)試準(zhǔn)確性；線纜性能檢測(cè)方面，屏蔽端接工藝及編織工藝的測(cè)試及評(píng)估目前還處于空白狀態(tài)。

(2) 管路安裝檢測(cè)技術(shù)。

在流體管路安裝檢測(cè)方面，我國(guó)雖有與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)相似的裝配規(guī)程，但沒(méi)有針對(duì)精度控制和安裝質(zhì)量的有效檢測(cè)手段，實(shí)踐中仍主要依據(jù)人工經(jīng)驗(yàn)來(lái)判定管路裝配的合格與否。管路漏油檢測(cè)方面，雖引入了氦質(zhì)譜檢漏儀，但是管路漏油主要還是依靠人工目視檢測(cè)，屬于定性檢測(cè)。在線檢測(cè)時(shí)，檢測(cè)速度慢，檢測(cè)效果不太理想，且缺乏相應(yīng)漏油標(biāo)準(zhǔn)，有些狹窄區(qū)域、危險(xiǎn)區(qū)域僅靠人工檢測(cè)，甚至根本無(wú)法完成。

(3) 系統(tǒng)大部件、敏感系統(tǒng)件安裝檢測(cè)技術(shù)。

在系統(tǒng)大部件安裝檢測(cè)方面，國(guó)內(nèi)仍采用目測(cè)和手動(dòng)位姿調(diào)整的方式，由多名作業(yè)人員依靠經(jīng)驗(yàn)作業(yè)，過(guò)程煩瑣復(fù)雜，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低[23]。從發(fā)動(dòng)機(jī)安裝裝置來(lái)看，裝置多采用簡(jiǎn)單機(jī)械結(jié)構(gòu)的人力或半自動(dòng)化安裝車，存在調(diào)姿自由度少、操作復(fù)雜且價(jià)格昂貴的問(wèn)題。

在敏感系統(tǒng)件安裝方面，國(guó)內(nèi)飛機(jī)制造商使用激光跟蹤儀或輔助工裝畫線對(duì)大氣數(shù)據(jù)傳感器裝配位姿進(jìn)行標(biāo)校，操作復(fù)雜耗時(shí)，自動(dòng)化程度低，無(wú)法對(duì)傳感器的裝配位姿進(jìn)行實(shí)時(shí)視覺(jué)引導(dǎo)標(biāo)校，生產(chǎn)效率較低。

2.2.2 國(guó)內(nèi)系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)

國(guó)內(nèi)系統(tǒng)地面功能集成測(cè)試體系架構(gòu)尚未建立、測(cè)試技術(shù)及裝備正處于探索階段。由于缺少基于系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化控制的測(cè)試手段，系統(tǒng)功能測(cè)試仍以單系統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試為主，測(cè)試過(guò)程煩瑣，測(cè)試報(bào)告復(fù)雜，故障隔離手段少，數(shù)據(jù)管理落后，導(dǎo)致飛機(jī)地面功能試驗(yàn)測(cè)試周期冗長(zhǎng)，無(wú)法滿足飛機(jī)高效率總裝制造的需求[24]。

(1) 綜合航電功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

目前國(guó)內(nèi)針對(duì)航電系統(tǒng)測(cè)試的研究和試驗(yàn)是基于單個(gè)航電子系統(tǒng)各自性能需求開(kāi)展，針對(duì)單獨(dú)機(jī)載設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)數(shù)據(jù)激勵(lì)，系統(tǒng)的復(fù)雜程度和系統(tǒng)設(shè)備的交聯(lián)構(gòu)成相對(duì)比較簡(jiǎn)單。如采用數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測(cè)試儀為試驗(yàn)提供所需的高度和空速信息；光學(xué)水平儀測(cè)量飛機(jī)水平狀態(tài)；功率計(jì)測(cè)試天線收發(fā)功率。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，航電系統(tǒng)的綜合程度越來(lái)越高，缺少先進(jìn)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)試系統(tǒng)。傳統(tǒng)的航電設(shè)備測(cè)試，采用單獨(dú)測(cè)試、人工操作記錄，導(dǎo)致測(cè)試效率低，同樣的測(cè)試步驟和條件下測(cè)試結(jié)果受人工影響因素干擾；測(cè)試程序和測(cè)試報(bào)告自動(dòng)化水平低。

(2) 機(jī)電系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

國(guó)內(nèi)飛機(jī)制造商通過(guò)技術(shù)攻關(guān)，在飛控系統(tǒng)駕駛艙操作機(jī)構(gòu)力和舵面角度的測(cè)量上達(dá)到了自動(dòng)化和數(shù)字化技術(shù)；在環(huán)控系統(tǒng)氣源試驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化測(cè)試技術(shù)，如根據(jù)飛機(jī)環(huán)控試驗(yàn)特征及工程文件技術(shù)要求，開(kāi)發(fā)出的環(huán)控功能自動(dòng)化試驗(yàn)系統(tǒng)，能很好地完成對(duì)環(huán)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)與控制和數(shù)據(jù)的記錄；在起落架系統(tǒng)功能測(cè)試方面，已開(kāi)展起落架系統(tǒng)機(jī)上地面試驗(yàn)接口測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)設(shè)計(jì)及研究[25-26]。但是機(jī)電系統(tǒng)地面功能測(cè)試，在自動(dòng)化、數(shù)字化和集成化方面仍有欠缺，和世界先進(jìn)測(cè)試技術(shù)仍有差距，且上述技術(shù)成熟度還不是非常高，有待進(jìn)一步工程化應(yīng)用后優(yōu)化。例如，現(xiàn)階段液壓/起落架的功能測(cè)試試驗(yàn)一般采用液壓油車對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行加油從而對(duì)導(dǎo)管的耐壓性能和密封性能進(jìn)行測(cè)試，自動(dòng)化程度較低。

(3) 電氣系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

目前機(jī)上電氣系統(tǒng)的地面功能試驗(yàn)與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)有一定的差距。尤其在自動(dòng)化、數(shù)字化、智能化方面比較欠缺，主要還是依賴人工測(cè)試，測(cè)試效率低，集成化水平不足，測(cè)試結(jié)果不能匯總成可供管理的數(shù)據(jù)庫(kù)。目前，國(guó)內(nèi)針對(duì)電源系統(tǒng)功能試驗(yàn)采用飛機(jī)外電源車為飛機(jī)提供地面電源，萬(wàn)用表測(cè)量電流、電壓信息。設(shè)備集成度低，缺乏系統(tǒng)化的設(shè)備管控，智能化程度較低，大多采用人工測(cè)試的方法。

(4) 動(dòng)力系統(tǒng)功能試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)。

在飛機(jī)動(dòng)力裝置地面功能試驗(yàn)方面，主要開(kāi)展FADEC(Full Authority Digital Engine Control，全權(quán)數(shù)字式發(fā)動(dòng)機(jī)控制)與飛機(jī)集成檢查、反推裝置展開(kāi)收起檢查、啟封前檢查維護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)啟封及發(fā)動(dòng)機(jī)地面起動(dòng)功能試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)慢車燃油及滑油系統(tǒng)泄漏檢查等測(cè)試項(xiàng)目；在APU系統(tǒng)地面功能試驗(yàn)方面，主要開(kāi)展啟封前檢查、地面起動(dòng)功能檢查等測(cè)試項(xiàng)目；飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)地面功能試驗(yàn)還包括防火系統(tǒng)功能試驗(yàn)以及燃油、引氣系統(tǒng)功能試驗(yàn)相關(guān)測(cè)試項(xiàng)目。隨著航空工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，動(dòng)力裝置控制系統(tǒng)技術(shù)水平發(fā)生了革命性變化，由最初的機(jī)械液壓控制逐步地轉(zhuǎn)變?yōu)镕ADEC。因此，測(cè)試的任務(wù)也復(fù)雜多樣，具有測(cè)試信號(hào)多樣化、接口類型多類化、測(cè)試數(shù)據(jù)大量化、數(shù)據(jù)處理復(fù)雜化等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)要求功能測(cè)試系統(tǒng)具有多通道高速實(shí)時(shí)同步采集、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能，傳統(tǒng)的機(jī)械化的測(cè)試設(shè)備已經(jīng)無(wú)法滿足現(xiàn)代的測(cè)試需求[27-28]。

(5) 飛機(jī)總體測(cè)試技術(shù)。

在飛機(jī)稱重方面，采用機(jī)輪稱重法，即由飛機(jī)起落架3個(gè)機(jī)輪接觸地秤平臺(tái)進(jìn)行稱重；在水平測(cè)量方面，利用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀和標(biāo)尺等配合進(jìn)行機(jī)身、機(jī)翼、垂尾、平尾、吊掛、起落架方面的水平測(cè)量；在電磁兼容測(cè)試方面，采用人工測(cè)量電纜傳導(dǎo)輻射方式進(jìn)行；在轉(zhuǎn)動(dòng)慣量測(cè)試方面，主要在供應(yīng)商處開(kāi)展，采用雙線擺法及三線擺法。

在測(cè)試設(shè)備方面，飛機(jī)稱重通過(guò)地磅重量讀數(shù)，稱重過(guò)程監(jiān)控實(shí)時(shí)性差，數(shù)據(jù)管理不便；飛機(jī)水平測(cè)量，采用手工的光學(xué)間接非接觸式測(cè)量方式進(jìn)行飛機(jī)表面水平特征點(diǎn)的測(cè)量，誤差較大，工作量、工作難度非常大。未來(lái)，將逐步引入數(shù)字化、柔性化、智能化測(cè)試設(shè)備輔助飛機(jī)總體測(cè)試，改善產(chǎn)品質(zhì)量及工作效率。

3 國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)不足與原因

目前，國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試部分技術(shù)已取得突破，技術(shù)成果已應(yīng)用于型號(hào)，為飛機(jī)研制與生產(chǎn)提供了重要技術(shù)保障。但是，與波音、空客等先進(jìn)機(jī)型相比，測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)和能力都還有較大的差距，體現(xiàn)為測(cè)試過(guò)程主要依靠人工操作完成、勞動(dòng)強(qiáng)度大；缺乏數(shù)字化、自動(dòng)化、智能化測(cè)試設(shè)備/系統(tǒng)，導(dǎo)致測(cè)試效率低下[29]；測(cè)試流程可追溯性差，出現(xiàn)問(wèn)題排故較為困難；此外，由于在總體規(guī)劃中，設(shè)計(jì)、制造、試飛階段總體測(cè)試架構(gòu)不統(tǒng)一，也會(huì)造成“不同部門測(cè)試設(shè)備的重復(fù)二次開(kāi)發(fā)，測(cè)試技術(shù)共享不通暢，測(cè)試數(shù)據(jù)共享效率低”等問(wèn)題。

綜上，國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)不足與原因可概括如下。

① 測(cè)試技術(shù)缺乏頂層規(guī)劃：未構(gòu)建及形成我國(guó)民機(jī)制造測(cè)試技術(shù)體系和技術(shù)發(fā)展路線圖，單點(diǎn)技術(shù)的突破未能帶動(dòng)整體產(chǎn)品制造優(yōu)勢(shì)；

② 測(cè)試手段單一：手動(dòng)測(cè)試為主，效率低，人為誤差大，且封閉的交聯(lián)測(cè)試、無(wú)故障隔離手段，未形成飛機(jī)級(jí)地面狀態(tài)激勵(lì)-響應(yīng)測(cè)試模式；

③ 測(cè)試設(shè)備研制能力弱：關(guān)鍵的核心測(cè)試設(shè)備嚴(yán)重依賴進(jìn)口，自主掌握程度低，無(wú)法高度集成管控，無(wú)法實(shí)現(xiàn)統(tǒng)籌實(shí)施分布化管理，且國(guó)外測(cè)試設(shè)備價(jià)格高昂；

④ 測(cè)試步驟復(fù)雜、標(biāo)準(zhǔn)化程度低：試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程比較煩瑣，測(cè)試報(bào)告相對(duì)復(fù)雜，電子化水平低，存在重復(fù)測(cè)試現(xiàn)象，且測(cè)試子集間往往不兼容，標(biāo)準(zhǔn)化統(tǒng)一程度低；

⑤ 測(cè)試數(shù)據(jù)管理手段落后，可追溯性差：整個(gè)測(cè)試過(guò)程仍須記錄數(shù)據(jù)，缺少綜合的測(cè)試數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，無(wú)法快速準(zhǔn)確地執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試流程、采集并處理數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)共享率低。

4 國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)，存在短板與不足，與國(guó)外先進(jìn)民機(jī)制造商相比差距較大，已影響了型號(hào)研制及發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)民機(jī)好制造、好交付、好運(yùn)營(yíng)，贏得市場(chǎng)、贏得客戶，系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)更需對(duì)標(biāo)國(guó)際前沿發(fā)展方向和“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略中提出的測(cè)試智能化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化、標(biāo)準(zhǔn)化要求，結(jié)合世界民機(jī)制造測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)，通過(guò)規(guī)劃技術(shù)體系，搭建技術(shù)平臺(tái)，吃透系統(tǒng)總裝測(cè)試關(guān)鍵核心技術(shù)等，提升生產(chǎn)制造能力。

① 以型號(hào)需求和前沿技術(shù)為牽引，統(tǒng)籌規(guī)劃技術(shù)體系，從技術(shù)高度、技術(shù)深度、成果貢獻(xiàn)等方面深入布局，分布實(shí)施，建立總裝測(cè)試技術(shù)體系網(wǎng)，形成技術(shù)研究的合力，避免技術(shù)研究零散化；

② 樹立標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試?yán)砟?，形成測(cè)試?yán)碚摚y(cè)試體系，形成測(cè)試規(guī)范；

③ 加速國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程，設(shè)計(jì)、研發(fā)出更多適合我國(guó)的自主開(kāi)發(fā)的測(cè)試設(shè)備，減少對(duì)國(guó)外技術(shù)和設(shè)備的依賴；

④ 精簡(jiǎn)測(cè)試流程，提高測(cè)試的電子化與自動(dòng)化水平，提高測(cè)試效率，縮短測(cè)試周期，形成簡(jiǎn)單準(zhǔn)確的測(cè)試報(bào)告[30]；

⑤ 實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)跟蹤追溯，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少試驗(yàn)重復(fù)率。

5 結(jié)束語(yǔ)

國(guó)內(nèi)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)與國(guó)外相比存在較大差距，測(cè)試需求梳理和測(cè)試技術(shù)頂層規(guī)劃均不足。通過(guò)研究國(guó)外先進(jìn)機(jī)型系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)，分析其發(fā)展現(xiàn)狀，借鑒其優(yōu)勢(shì)及經(jīng)驗(yàn)，有助于發(fā)現(xiàn)我國(guó)民機(jī)測(cè)試能力現(xiàn)狀和差距，促進(jìn)相關(guān)測(cè)試技術(shù)走出一條自主發(fā)展的路線，形成我國(guó)民機(jī)系統(tǒng)總裝測(cè)試技術(shù)體系和技術(shù)發(fā)展路線圖，推動(dòng)飛機(jī)自主研制、改進(jìn)改型及加速發(fā)展。