某型飛機燃油控制系統測試平臺設計

戚素芳

（國營蕪湖機械廠，安徽 蕪湖 241007）

飛機燃油系統用來貯存飛機需要的燃油，并保證飛機在所有的飛行狀態下都能連續、有效地向發動機供給燃油；同時，具有為空調系統、發電機冷卻系統、液壓系統提供散熱的功能。某型飛機燃油測量系統屬于飛機燃油系統的一個子系統，包括10 多件主要電子產品和20 多件傳感器類產品，用于測量飛機的全機總儲油量和油箱中部分燃油量的測量，使飛機的加油和耗油按規定的程序運行，并將全機剩余油量、油位信號等信息輸送到機載系統終端顯示。飛機燃油測量系統各部件工作正常與否，直接影響飛機的飛行安全。為實現對某型飛機燃油測量系統產品的技術性能檢測，開展飛機燃油測量系統測試平臺的設計研究意義重大，有利于快速地診斷系統產品性能和排除故障，提高系統的使用可靠性，具有重要的意義。

1 設計需求

研制一套飛機燃油測量系統自動測試平臺（以下簡稱“測試平臺”），滿足某型飛機燃油測量系統及配套產品性能檢測需求的硬件平臺，用于在此平臺上開發專用的產品測試模塊。測試平臺具有自動測試、手動測試、實時采樣功能，可完成對被測產品的自動檢測、生成測試文件、查詢及打印測試報告功能。同時，測試平臺具備功能擴展能力，相近產品測試需要研制適配器、開發測試程序。

2 設計方案

2.1 總體設計

本測試平臺設計采用PXI 總線+PCI 總線進行硬件架構，兼容采用GPIB、RS232 通訊的儀器資源。利用“PCI 工控機+PCI-PXI 控制卡+GBIP 控制卡”的方式替代零槽控制器的方式，首先降低了一半的硬件費用，其次，降低了后續的維護升級費。另外，還增加了可選硬件資源種類。操作系統采用Windows XP，安裝各種軟件開發工具及應用程序，包括CVI、VC、office 等。VPC 連接器作為被測產品與各種硬件資源的連接切換裝置。不論是PXI 總線技術還是VPC 連接技術，均確保了系統的較高的可靠性及擴展性。測試平臺系統架構如圖1 所示。

通過開發一個自檢計量模塊，結合自檢計量適配器，將各種資源的信號引出至適配器前面板上，通過內部線路交叉檢測、外部檢測等多種方式，實現對自動測試系統硬件資源的自檢及校驗。通過開發一個TP 測試模塊，結合TP 適配器，將各種資源的信號通過測試電纜引出到燃油測量系統上，實現對飛機燃油測量系統的測試。其中，PXI 機箱置于VPC 信號接口矩陣后部，放置于可移動導軌上，便于安裝與維護。

圖1 測試平臺與被測產品系統架構

2.2 設備技術指標

2.2.1 供電要求

（1）輸入電壓：220V±20V 50Hz 10A；

（2）輸出DC(18 ～32)V，功耗≥300W；

（3）輸出AC115V 400Hz，總功耗不大于160V·A；

（4）輸出AC5.5V 400Hz，總功耗不大于12V·A；

（5）輸出DC(0 ～10)V，功耗≥10W；

（6）輸出DC5V，功耗≥10W。

2.2.2 機柜尺寸：

機柜尺寸（高×寬×深）：1600mm×600mm×800mm（不包括底座滾輪及產品適配器）。

2.2.3 接口模塊使用次數：不少于20000 次。

2.2.4 環境適應性應滿足以下要求：

工作溫度：0 ～40℃；相對濕度：≤80%；氣壓：當時當地大氣壓。

2.2.5 其它要求

（1）測試臺應有防差錯設計，所有元器件、連接線都應有標號并與接線圖一致；

（2）具有電源監測及過載保護功能，以免損壞設備本身及產品；

（3）電纜及延長電纜連接器按相應的標準制作，電纜內電線應具有標準的標記及屏蔽；連接成品的電纜應有明顯標識。

2.3 硬件設計

根據飛機燃油測量系統自動測試平臺總體設計需求，測試平臺的硬件系統主要由機柜、電源子系統、數據通訊子系統、專用資源子系統、DAQ 子系統、開關子系統、VPC 子系統、人機操作子系統、自檢和產品測試子系統、測試電纜等組成，測試平臺系統組成如圖2。

圖2 測試平臺系統組成

2.3.1 電源子系統

（1）UPS 不間斷電源模塊：1 臺（用于保證220V 供電意外斷電時系統的正常運行）；

（2）電源控制箱：1 臺（用于系統供電管理）；

（3）直流電源：4 路；

（4））三相交流電源：1 路（三相四線制），可當單相電源使用；

（5）直流電子負載：1 臺（留作再開發使用）。

2.3.2 數據通訊子系統

（1）1553B 數據接口：1 路（留作在開發使用）；

（2）422 數據接口：8 路；

（3）232 數據接口：8 路；

（4）429 數據接口：16 路。

2.3.3 DAQ 子系統

（1）多用表：1 塊；

（2）示波器：1 塊；

（3）輸入IO 接口：64 路；

（4）輸出IO 接口：64 路。

2.3.4 開關子系統

（1）矩陣開關：2 線制32×8 路；

（2）多路復用開關：2 線制雙16×1 路；

（3）SPST 功率開關：40 路；

（4）SPSD 通用開關：64 路。

2.3.5 專用資源子系統

（1）可編程電阻：6 路；

（2）耗量傳感器模擬器：1 臺；

（3）電容模擬器：1 臺；

（4）電容電感測量儀：1 臺。

2.3.6 VPC 子系統

（1）50A 電源接口：16 路；

（2）10A 電源接口：96 路；

（3）3A 信號電路接口：1400 路。

2.3.7 人機操作子系統

（1）機箱：PXI 1 臺、PCI 1 臺；

（2）人機界面：1 套（顯示器、鍵鼠）；

（3）機柜：1 套；

（4）冷卻風扇：2 套。

2.3.8 自檢或計量和產品測試子系統

（1）自檢計量適配器：1 臺；

（2）自檢軟件：1 套；

（3）產品測試適配器：1 臺。

2.4 軟件設計

測試平臺的軟件界面開發環境為C++，操作系統采用Windows XP。主程序界面是自動測試、手動測試、設備校驗、設置、退出和幫助等模塊的公共接口平臺。主界面窗口按照Windows 界面標準設計，自動測試、手動測試、設備校驗、設置、退出和幫助等模塊以下拉式菜單的形式與用戶接口。界面設計時，應從人機工效的角度出發安排窗口各元素，力求畫面簡捷、主題醒目和操作方便。測試平臺軟件流程圖如圖3 所示。

圖3 測試平臺軟件流程圖

本系統軟件的設計采用模塊化設計，根據控制功能關系，系統軟件具體功能可分為以下幾部分：

2.4.1 軟件配置功能

用戶在系統軟件中調用該功能模塊，將數據庫文件與產品型號建立對應關系，并在文件中保存。在系統軟件中，將會自動增加該型燃油油量——耗量測量系統的各項測試功能。

2.4.2 自檢測功能

用戶可以通過系統軟件聯合自檢適配器對安裝在工控機中的各種板卡進行功能性的檢測。

2.4.3 校驗／校準功能

（1）滿足通過對操縱臺輸出模擬電壓檢測，可對輸出模擬電壓進行校準；

（2）滿足通過對操縱臺輸入模擬電壓采集，可對輸入模擬電壓采集進行校準；

（3）滿足對離散量的輸入輸出控制。

2.4.4 自動測試功能

軟件調用數據庫，按照規定的測試項目、測試內容，自動調用相關資源，對燃油油量——耗量測量系統進行測試。測試項目、內容嚴格按照該型燃油油量——耗量測量系統的修理技術條件要求執行。

2.4.5 手動測試功能

該功能主要用于用戶維修排故，在該功能模塊中，對燃油油量——耗量測量系統的輸入、輸出進行最大可能的顯示。

3 結語

本測試平臺能夠滿足某型飛機燃油測量系統及配套產品性能測試，以此形成系統產品的測試能力和故障排查能力，保證飛機燃油系統的修理質量，提升工廠飛機修理產量和經濟效益。另外，平臺提供了較全面的硬件測試資源以及軟件開發工具，便于在后期工作中不增加或少量增加資源的情況下即可開發新的測試項目，提升飛機機載設備的自動化測試控制水平，設備資源從而進一步得到了充分的利用。