宋 丫，劉逸涵，李慶楠

(中國航空工業(yè)集團公司西安航空計算技術(shù)研究所，陜西 西安 710077)

0 引言

在目前的軍用飛機機務(wù)保障工作中，維修人員主要依靠飛行員的事后反饋來掌握飛行過程中航空裝備的性能。這一傳統(tǒng)工作模式不能及時、準(zhǔn)確地把握飛機和機載設(shè)備狀態(tài)，無法提前排除隱患、制定維修方案。針對這種情況，飛機中央維護(hù)系統(tǒng)的研制尤為必要，它能實時記錄并傳輸重要機載設(shè)備的性能參數(shù)，使維修人員在地面就能掌握飛機的空中狀態(tài)，最大限度縮短排故時間，提升安全性[1]。

由于機載系統(tǒng)龐大，設(shè)備繁多，維護(hù)數(shù)據(jù)的傳輸和整合具有一定的實施難度，具體表現(xiàn)在：1)數(shù)據(jù)記錄和分析缺少頂層規(guī)劃，尤其是在記錄范圍、數(shù)據(jù)格式、硬件接口方面，缺乏明確標(biāo)準(zhǔn)；2)數(shù)據(jù)來源眾多，網(wǎng)絡(luò)總線負(fù)荷量大，需要信息整合及統(tǒng)一調(diào)度；3)需要一個可快速開發(fā)的控制終端，減少對大量機載設(shè)備的反復(fù)整改[2]。上述實施難點對中央維護(hù)系統(tǒng)的研制提出了標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計需求，同時系統(tǒng)需具備統(tǒng)一、有序、穩(wěn)定、快速開發(fā)的特點[3]。

飛機機電系統(tǒng)包含龐大的分支設(shè)備，與多個重要子系統(tǒng)交聯(lián)，例如動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、環(huán)控系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、供電系統(tǒng)等。機電綜合系統(tǒng)肩負(fù)著對眾多子系統(tǒng)設(shè)備的管理與調(diào)度，并實時獲取各分支的中央維護(hù)信息，按需傳輸至中央控制區(qū)。本文針對機電系統(tǒng)中央維護(hù)功能，提出了一種交互設(shè)計方案，分別從通信網(wǎng)絡(luò)、場景設(shè)計、時序控制等三個方面進(jìn)行介紹。

1 通信網(wǎng)絡(luò)

構(gòu)建如圖1所示的四級通信網(wǎng)絡(luò)，維修或飛行人員通過操作中央控制面板下發(fā)維護(hù)指令，當(dāng)對機電系統(tǒng)發(fā)出維護(hù)請求時，機電綜合管理計算機接收并下發(fā)指令給采集控制終端遠(yuǎn)程接口單元(RIU)，根據(jù)需求及設(shè)備分布情況，往往需要多個RIU，并通過機位信息標(biāo)定其位置。RIU接收到中央維護(hù)指令通常包含輪載、分系統(tǒng)ID、配置信息、測試請求等信息，需根據(jù)指令內(nèi)容下發(fā)給對應(yīng)的機電分系統(tǒng)，指定分系統(tǒng)的各個子設(shè)備按協(xié)議要求進(jìn)行自測試，并通過RIU向上反饋測試結(jié)果。

圖1 機電系統(tǒng)中央維護(hù)通信網(wǎng)絡(luò)

RIU作為通信網(wǎng)絡(luò)的中轉(zhuǎn)環(huán)節(jié)，負(fù)責(zé)實現(xiàn)信息采集、識別、整合、傳送，總線負(fù)載調(diào)度，以及交互時間控制等功能。分系統(tǒng)設(shè)備采用統(tǒng)一的LRU組件，盡可能精簡產(chǎn)品組件，中央維護(hù)相關(guān)功能可通過RIU產(chǎn)品的研發(fā)迭代快速實現(xiàn)。

2 場景設(shè)計

中央維護(hù)指令通常包含配置信息和測試請求兩大類別，通過分系統(tǒng)ID區(qū)分命令對象。當(dāng)維護(hù)指令為配置信息時，指定分系統(tǒng)設(shè)備向RIU上報對應(yīng)的配置項信息，例如版本號、位置編碼等。當(dāng)維護(hù)指令為測試請求時，對應(yīng)設(shè)備根據(jù)不同的輪載狀態(tài)和操作方式進(jìn)行自測試，例如輪載空中則需要禁止地面測試，操作方式可分為開始測試、停止測試、分步測試等。

在實際工程應(yīng)用中，由于系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備繁多，總線通信須兼顧協(xié)議需求及負(fù)載條件，具體可從以下幾個方面考慮：

1)RIU與機電分系統(tǒng)各設(shè)備通過HB6096總線通信，遵循ARINC429協(xié)議，即包含8 bit的label數(shù)據(jù)，并根據(jù)協(xié)議label識別特定的數(shù)據(jù)包。由于機載設(shè)備網(wǎng)絡(luò)龐大，協(xié)議label的資源占用量較大，為了避免沖突混亂，針對不同需求的設(shè)備，采用單向通信與雙向通信兩種模式。

2)單向通信設(shè)備無需進(jìn)行自測試，即不需要接收RIU指令，僅周期性地向RIU發(fā)送少量配置信息即可，周期型配置信息采用不同label標(biāo)識，方便RIU快速識別消息內(nèi)容。雙向通信設(shè)備則需要具有較高的安全性能，周期發(fā)送工作數(shù)據(jù)的同時接收RIU的中央維護(hù)指令，事件性地反饋自測試結(jié)果。由于測試結(jié)果數(shù)據(jù)量較大，同一設(shè)備的label采用相同標(biāo)識，設(shè)置包頭包尾，由RIU識別并解析出完整數(shù)據(jù)包。

3)分系統(tǒng)設(shè)備采用統(tǒng)一的LRU組件，例如左飛控蓄電池與右飛控蓄電池為不同位置的相同產(chǎn)品，為了區(qū)分故障發(fā)生位置，RIU需根據(jù)自身機位對產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)記，然后整合上報。

3 時序控制

機電綜合管理計算機在接到維護(hù)指令后，立即轉(zhuǎn)發(fā)給RIU，RIU識別指令后再立即轉(zhuǎn)發(fā)給相應(yīng)的分系統(tǒng)設(shè)備，同時開啟計時功能，在50 s等待期間，將收集到的信息整合組包，上傳給機電綜合管理計算機。等待期間RIU將接收來自分系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)信息，并完成組包，超過等待時間將不再接收設(shè)備的維護(hù)信息，直至新的一輪指令到來。一次維護(hù)操作大約耗時1分鐘，且一次操作期間不重復(fù)下發(fā)測試開始指令。

本文RIU與機電綜合管理計算機之間采用1553協(xié)議總線，由于總線傳輸需要一定的時間，多條事件消息同時到來容易造成負(fù)載區(qū)擁堵，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。各個設(shè)備的自測試時間不定，眾多測試結(jié)果先后隨機反饋給RIU，若RIU在接收后立即上報則有可能導(dǎo)致消息沖突?；谏鲜隹紤]，RIU需要對消息進(jìn)行隊列化處理，雙向控制通信周期，將接收到的設(shè)備信息保存在本地，并適時按總線協(xié)議進(jìn)行上報，嚴(yán)格控制消息的時序性。

另外，RIU作為機電分系統(tǒng)的重要組成部分，自身也需要完成測試請求，在進(jìn)行自測試的過程中，RIU須保證與外界通信不間斷，且中央維護(hù)功能有序進(jìn)行。

4 總結(jié)

本文針對飛機機電系統(tǒng)中央維護(hù)設(shè)計，提出了一種有序的交互方案，構(gòu)建出四級通信網(wǎng)絡(luò)，并依次介紹了場景設(shè)計和時序控制，詳細(xì)說明了通信機制及控制要點。經(jīng)實際證明，該交互方案能夠穩(wěn)定有序地開展機載中央維護(hù)功能，遵從模塊化設(shè)計原則，功能劃分相對集中，有效縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期，便于后期維護(hù)。