徐 辉

(海装驻南昌地区军事代表室，江西 南昌 330000)

0 引言

随着航空产业的飞速发展，军用直升机的功能性能得到很大提升，特别是机载电子设备设计中引入了综合化的设计思想，性能先进，其各系统之间交联关系也越来越多样化、复杂化，相互共享的资源多。尽管直升机上的部分电气或系统具备机内检测能力[1]，但各个系统由不同的厂家设计，各厂家在进行机内检测设计时，主要针对系统内部单个产品，无法实现系统间的测试。机内检测在部件出现典型故障时能够起到很大的作用，但是也存在覆盖不够全面，测试内容相对简单，虚警现象等问题，仍需借助各种地面检测设备对相应系统进行地面维护和检测,获取机内检测的故障信息，用于进一步的故障定位。

地面检测设备作为检测和保障直升机系统功能正常的重要设备，直接影响到直升机综合保障的高效、快速、机动能力。随着检测技术的发展，无论是国外还是我国各主机厂、院校和研究所都在陆续开展综合检测设备的研制，但主要综合对象仍是二线所使用的ATE[4]。ATE主要是对机载设备进行离位检测，且检测系统体积庞大。针对外场进行的一线检测工作，仍采用多项设备完成，给地勤人员的工作带来很大不便。因此军用直升机一线检测设备的综合化迫在眉睫。

1 检测设备综合化设计原则

一线检测设备主要用于对直升机机载电子系统进行外场检测，故障隔离至外场可更换单元(LRU)或外场可更换模块(LRM)，并贯穿保障设备小型化、通用化、综合化的设计思想。

1.1 检测主机小型化

一线检测设备与二线检测设备最大的区别在于：一线设备主要为外场地勤人员现场排故使用，二线设备主要为修理场进行定检工作或机载设备离位检测使用。 因此二线使用的ATE多采用台式工控机甚至柜式结构组成检测主机，设备的重量大小要求不高，具有很强的扩展性。而一线检测设备需满足外场携带方便的要求，并需具有更高的环境适应性，多采用军用加固笔记本为检测主机，配以相应检测电缆和检测软件达到检测目的。

1.2 检测接口通用化

随着航空总线和电子通讯技术的发展，机载设备的通讯类型越来越多样化，其对应的检测接口也是多样化，这就要求地面检测设备也必须具备多种检测接口。虽然以便携式加固笔记本为主体的一线检测设备不能像ATE一样通过配备大量接口板卡的形式扩展检测接口，但可以借鉴ATE接口矩阵的思想，硬件可采用接口通用化的加固笔记本配合接口适配器的方式使用。便携式加固笔记本多具备串口、以太网口、USB等通用通讯接口，适配器用于实现直升机特殊通讯接口与通用接口的转换[6]，达到检测主机与直升机系统完成交联的目的。

1.3 使用频率和研制成本综合考虑

外场排故经常使用的功能可进行综合；修理厂进行的周期性工作等不常用功能可使用单一设备完成。研制成本较高的功能不进行综合，例如需使用价格昂贵的数模转换板卡或进口总线通讯板卡时。另外，为节省成本，在满足使用要求的情况下，可采用多台检测主机共用一套适配器的形式。

2 某型直升机一线检测设备综合化研制和应用情况

某型直升机在进行设备综合前，为满足外场所需的机电系统地面维护、飞行控制系统地面检测、综合数据记录卡的读取、液压环控系统各控制盒的检测、总线数据监控以及发动机专家诊断的功能，需配套6项独立的设备来完成，综合后只需要一台重量约10kg的加固笔记本配合一套适配器和检测电缆即可实现，较综合前节约成本约30%，组成形式如图1所示。

图1 一线检测设备组成

2.1 测试原理

检测设备通过RS422/1553B总线与被测系统的核心计算机部件进行参数交互，被测系统与机上其他系统的交联主要通过该计算机部件完成，采用1553B总线、RS422总线、离散量、频率信号和模拟量等信号交互信息。

被测系统交联信号集中在核心计算机部件，通过核心计算机部件对被测系统的线路、功能、逻辑以及内部交联进行检测。

检测设备的适配器安装在机载安装支架上，内部采用三通设计，其一端通过适配器电缆与被测系统部件连接；另一端与机上电缆连接，实现与机载产品的连接；适配器内部实现机载产品与被测系统连接的同时，将需要监测的信号引致第三端连接器，通过测试电缆连接检测设备。检测设备监测被测系统输入输出信号，获取其工作状态信息，依据判据判定被测系统故障情况。测试原理如图2所示。

图2 测试原理示意图

2.2 设计方案

该一线检测设备采用CompactPCI系统架构，拥有1个系统槽和10个外围设备槽。以主控计算机为核心，实现信号的全数字化仿真、采集和分析。测试资源引出至设备面板的检测接口，通过测试电缆、适配器与被测机载系统交联。使用人员通过笔记本即可实现与机上系统的人机交互，完成机电系统地面维护或飞行控制系统地面检测等工作，其设计原理见图3。

图3 设计原理

2.3 开关矩阵设计

检测设备采用了自动测试开关矩阵的设计方法，具有模块化组合、互换性，并可扩展。通过开关矩阵实现对各类信号资源的配置，矩阵开关通过矩形连接器将机载系统被测信号连接至检测设备的测试资源，完成物理连接。矩阵开关组合配置原理图如图4所示，接线原理图如图5。

图4 矩阵开关组合配置原理图

图5 矩阵开关接线设计原理图

2.4 测试接口设计

根据对被测系统接口信号的分析情况，除供电电源外其余信号均为小信号，电流较小，电源在主机内部走线时采用高温屏蔽线，防止电源和其他信号之间相互干扰。为适应不同过电流需求，测试接口采用通用的矩形连接器，连接器内包含功率针和信号针两部分：电源分布区脚集中布置于连接器顶端，有效位置内安装4针功率针，每针过电流可达10A；剩余170针采用信号针，每针过电流为1A。连接器外壳有导向定位，具有防差错功能，且设计有锁定螺杆，有效防止连接器插合后脱落，保障连接器连接的可靠性。1553B信号使用专用接头和线缆。矩形连接器信号分布设计见图6。

图6 矩形连接器信号分布图

2.5 适配器设计

为实现测试连接，需设计适配器。适配器安装于被测系统支架上，严格依照被测系统部件外形设计。通过适配器内部电路实现部件、机上电缆和检测设备三者间的三通连接。适配器通过矩形插头和机上电缆连接；适配器根据测试需要设计有三通，三通将被测信号连接测试电缆，进入检测设备。在适配器前后侧板上共固定有2个4口耦合器，机上电缆引入的1553B信号进入耦合器，通过耦合器从适配器右侧三通出线端连机器引出，通过1553B电缆到达检测设备。

适配电缆采用高温导线制作，依据信号抗干扰能力分别采用单芯线、单芯屏蔽线和双绞屏蔽线，所有屏蔽层可靠接地。为保证电缆柔软，所有线缆均选用绕包线，在同等规格线芯下减小整个线缆的直径，同时提高线缆的柔软度。电缆设计防差错螺钉，保证测试电缆与适配电缆使用无误。

2.6 软件架构

检测设备软件遵循“标准化、模块化、层次化”的设计原则，基于Microsoft Windows 7操作系统，采用VC++开发。软件系统安装于设备主机上，通过人机交互界面调用各接口模块的服务程序，向被测部件发送测试指令、测试信号；被测部件接收指令，受激励后，向系统反馈相应信号；系统对反馈信号进行采集、解析，并将相应信息通过人机交互界面显示，检测(维修)人员以此判断被测部件是否故障。

检测设备软件体系结构如图7所所示。

图7 软件体系结构

2.7 应用情况

为满足外场各专业的需求，我国某海军航空兵部队随某型直升机配备了4台检测主机和1套适配器，每台检测主机均安装所有检测软件，硬件完全相同，具有互换性。外场使用反映良好，便于管理。

3 一线检测设备综合化的发展趋势

由于各机载产品配套厂研制工作的独立性以及接口的非开放性，直升机上往往具有各种检测接口，这种差异性约束了检测设备检测电缆以及适配器的综合化。如某型直升机，虽然对检测主机进行了综合，完成六项检测功能仍需配套10根不同的检测电缆。

随着直升机系统总线类型以及检测接口的通用化、综合化发展，相信综合后的一线检测设备所需要的适配器和电缆将越来越少，在不久的将来，地勤人员只需取出一台通用笔记本即可完成多项外场工作。随着计算机技术的发展，军用加固笔记可由便携式平板电脑替代，配以相应的直升机交互式电子手册，可兼顾便携式辅助维修设备，即PMA的功能[7]。为满足舰面保障节约资源的需求，不同机型之间也可开展一线检测设备通用化综合化的研究。

4 结束语

本文阐述了直升机一线检测设备的一般设计原则，并以某型号为例，对其配套的一线检测设备的设计、综合化前后的成本及保障效果等进行了阐述、对比和分析。外场结果表明，直升机一线检测设备的综合化给外场保障带来很大便利，但要做到最大化的综合和通用，仍需各主机厂、设计所以及成品厂打破技术壁垒，通力合作，使设备得到进一步的改进和完善。