武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)外場維護方法優(yōu)化設(shè)計與實現(xiàn)

薛偉/中國飛行試驗研究院

0 引言

目前，武器的內(nèi)埋裝載已成為各個國家的四代機、新一代隱身戰(zhàn)機和轟炸機的最佳選擇，如美國的F-22、F-35 及B-2A隱身轟炸機等，其選用內(nèi)埋式武器艙門成為戰(zhàn)機達到隱身性、高的機動性和敏捷性、超聲速巡航的關(guān)鍵措施。武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)是內(nèi)埋式武器艙的直接操縱系統(tǒng)。武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)的外場維護方法手段直接影響飛機的完好率、出動率，對戰(zhàn)機整機的戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)起到至關(guān)重要的作用。戰(zhàn)機交付使用過程中需按特定時期對武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)進行周期維護保養(yǎng)，而目前武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)在維護時首先需要專用的大型檢測平臺對其工作性能進行維護，其次系統(tǒng)的部分成品在維護時無專用工具，導(dǎo)致測量的數(shù)據(jù)誤差率增加，影響系統(tǒng)的維修質(zhì)量和效率。因此，基于維修現(xiàn)狀、試飛效能提升等方面，亟待對武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)外場維護方法進行優(yōu)化改進，以達到提質(zhì)增效的目的。

1 武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)簡介

武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)是由艙門操縱子系統(tǒng)和艙門狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)組成。其中，武器艙門操縱子系統(tǒng)主要由動力操縱裝置、旋轉(zhuǎn)器以及傳輸組件組成；艙門狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)主要由位置信號開關(guān)和開度傳感器組成。如圖1 所示。

武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)的控制部分在控制器中實現(xiàn)，其中控制器為飛機飛控系統(tǒng)所屬成品，如圖2 所示。當(dāng)控制器輸出各動力操縱裝置的接通指令，動力操縱裝置運動后通過傳輸組件帶動旋轉(zhuǎn)器旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動武器艙門的打開或關(guān)閉。在工作過程中，控制器接通艙門狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)，實現(xiàn)工作狀態(tài)的實時監(jiān)控，使系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。

圖1 武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)的組成

圖2 系統(tǒng)控制原理

2 系統(tǒng)外場維護方法

2.1 系統(tǒng)周期維護

2.1.1 方法

當(dāng)武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)在特定時期進行維護時，通過艙門狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)反饋整個系統(tǒng)的工作狀態(tài)。其中，位置信號開關(guān)通過機上顯示系統(tǒng)可直觀地進行監(jiān)控，而開度傳感器所采集的各武器艙門開度數(shù)據(jù)需專用的大型檢測平臺對控制器所采集的信號進行監(jiān)控和分析，如圖3 所示，開啟或關(guān)閉的開度要求滿足公式（1），即可認為系統(tǒng)工作狀態(tài)良好。

公式（1）中，α為開度傳感器1、2 的開度差，A1為開度傳感器1 采集的開度，A2為開度傳感器2 采集的開度，X(°) 為開度差標(biāo)準(zhǔn)范圍。

2.1.2 不足

上述方法能夠滿足武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)的周期維護要求，但存在以下不足。

1)檢測平臺體積大、運輸不便、操作方法難度較大，需主機廠協(xié)助完成。

2)工作量較大，維護周期較長。

3)維護時改變機上狀態(tài)較多，存在風(fēng)險點。

4)不滿足快速出動要求。

圖3 武器艙門開度數(shù)據(jù)維護方式

圖4 位置信號開關(guān)維護工具（游標(biāo)卡尺）

2.2 系統(tǒng)成品維護

2.2.1 方法

武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)成品主要由動力操縱裝置、旋轉(zhuǎn)器、傳輸組件、位置信號開關(guān)、開度傳感器5 大件組成。各成品件在拆裝/換裝后均需要完成相應(yīng)檢查工作。旋轉(zhuǎn)器和傳輸組件為連接件，維護方式隨系統(tǒng)功能的驗證方式。動力操縱裝置和開度傳感器的維護方法同系統(tǒng)周期維護方法一致。而位置信號開關(guān)在系統(tǒng)周期維護基礎(chǔ)上還需滿足機上安裝要求。

位置信號開關(guān)定檢或換裝后，要對其進行裝機要求檢查調(diào)整，以確保武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)保持完好狀態(tài)。位置信號開關(guān)按初始位置裝配到飛機安裝支架上，利用游標(biāo)卡尺（如圖4 所示）或鋼板尺檢查開關(guān)的螺紋套筒上邊沿距離支架安裝面上表面應(yīng)在（A1±B）mm 區(qū)間范圍內(nèi)，或開關(guān)主殼體上表面距離支架安裝下表面應(yīng)在（A2±B）mm 區(qū)間范圍內(nèi)，即滿足艙門狀態(tài)監(jiān)控子系統(tǒng)調(diào)試要求，如圖5 所示。

2.2.2 不足

游標(biāo)卡尺相對位置信號開關(guān)維護存在以下不足。

1)測量位置狹小，操作性不強，測量的數(shù)據(jù)受位置影響導(dǎo)致誤差增大。

2)根據(jù)測量數(shù)據(jù)的要求，游標(biāo)卡尺只滿足測量面位于部件的上、下表面或者兩下表面之間，無法滿足成品兩上表面測量的要求。

3 系統(tǒng)外場維護優(yōu)化方法

基于上述的系統(tǒng)外場維護方法的不足，從外場維護的高效性、自主性、精準(zhǔn)性出發(fā)，對系統(tǒng)的維護方法進行優(yōu)化設(shè)計和改進。

3.1 系統(tǒng)周期維護方法優(yōu)化

3.1.1 優(yōu)化內(nèi)容

圖5 位置信號開關(guān)檢查與調(diào)整的要求

分析系統(tǒng)的工作原理以及武器艙門開度傳感器的維護方式，在不改變飛機狀態(tài)的原則下，對維護設(shè)備進行改進優(yōu)化，使得外場維護小型化、便捷化、自主化。目前，飛機在進行飛控等系統(tǒng)檢查時，利用自主保障的便攜式計算機連接飛機的地面維護端直接對系統(tǒng)進行維護及數(shù)據(jù)的下載與上傳。因此，利用便攜式計算機的維護方式是對武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)進行周期維護最方便、最有效的途徑。

便攜式計算機維護系統(tǒng)中加入武器艙門驅(qū)動系統(tǒng)管理模塊，模塊內(nèi)包括艙門開度、供電信息、位置信號開關(guān)等系統(tǒng)的基本參數(shù)，通過便攜式計算機與地面維護端連接可實現(xiàn)系統(tǒng)信息的交換，如圖6 所示。

3.1.2 優(yōu)化效果

通過優(yōu)化的方法，在調(diào)試工作中可節(jié)約很多時間，在此過程中無需進行控制器電連接器、維護口蓋等的前期拆裝工作，并且便攜式計算機屬于外場可自主保障的設(shè)備，在提質(zhì)增效方面效果顯著。經(jīng)保障人員實際操作使用表明，在優(yōu)化后的維護方法相比原維護方法的時間縮短50%以上，如圖7所示。

3.2 系統(tǒng)成品維護方法優(yōu)化

3.2.1 優(yōu)化內(nèi)容

針對系統(tǒng)成品維護的不足，對位置信號開關(guān)調(diào)整維護工具進行了改進，如圖8 所示。

位置信號開關(guān)優(yōu)化工具的結(jié)構(gòu)特點適應(yīng)于到位開關(guān)安裝的環(huán)境：相比傳統(tǒng)的游標(biāo)卡尺尺寸大難以在工作環(huán)境展開，優(yōu)化的工具尺寸小，設(shè)計時滿足需要的長度要求，適用于到位開關(guān)的安裝環(huán)境；同時其測量面采用更適合成品結(jié)構(gòu)面的水平測量面，解決了部件的兩上表面測量的問題，更貼合、適用于到位開關(guān)的調(diào)試環(huán)境，避免與測量物接觸不到位而產(chǎn)生的誤差，提高了調(diào)試的精確度。

圖6 系統(tǒng)周期維護優(yōu)化方法

圖7 維護方法優(yōu)化前后效果對比

圖8 位置信號開關(guān)優(yōu)化工具

3.2.2 優(yōu)化效果

經(jīng)過驗證，這種工具能適應(yīng)復(fù)雜安裝測量環(huán)境。設(shè)計的原理和使用方法與傳統(tǒng)的游標(biāo)卡尺基本一致，使用簡單便捷，數(shù)據(jù)不受測量環(huán)境影響。

4 結(jié)束語

在航空裝備跨越式發(fā)展新形勢、試驗鑒定體系新要求下，保障方法以及保障資源已成戰(zhàn)機發(fā)揮最大戰(zhàn)斗效能的重要影響因素。如何保障維修質(zhì)量可靠、降低維修數(shù)據(jù)出錯率、提高工作效率，外場維修保障單元應(yīng)以易產(chǎn)生的問題、易制約工作效率為導(dǎo)向，分析戰(zhàn)機維修過程中的難點和制約瓶頸，制定針對性、可實現(xiàn)性的保障措施，強化創(chuàng)新意識，提高創(chuàng)新能力，以高質(zhì)量的機務(wù)維修推動航空裝備的高質(zhì)量發(fā)展。