某型飞机多级多组态铁鸟试验综合控制系统设计概述

摘 要：本文介绍了某型飞机多级多组态铁鸟试验综合控制系统，给出了其总体设计方案，并描述了其中某些部分的具体内容。该系统为铁鸟集成验证试验进行集中管理、分布式控制和通讯指挥的综合控制系统，完成了各种试验项目的数据采集、数据处理与信号分析任务，实现了试验平台中分布离散、距离较远的诸多对象的远程集成自动化控制。

关键词：铁鸟试验 综合控制 设计

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）03（c）-0030-02

某型飞机以适应西部地区高温高原机场降落和复杂航路越障的营运要求为设计目标，具备多项先进技术，为保证其飞行安全和适航取证，铁鸟集成验证试验必不可少。铁鸟集成验证试验包括影响飞行操纵和安全的重要系统的综合研发试验、适航验证试验（MOC4）、驾驶员在环试验以及各系统间的匹配试验[1-2]；这些集成验证试验综合级别高，对机上和飞行环境模拟程度要求高，是机型研制成功的必由之路[3]。

本文开展了“某型飞机铁鸟综合控制系统”的设计开发，发展先进、可靠的铁鸟试验平台和验证能力。目前，国内尚无研究机构涉及民用飞机铁鸟试验，多任务复杂构型的集成性验证试验的综合控制也并无单位涉及。本文旨在填补国内该项空白，并用于提升某型飞机全机系统铁鸟试验的可靠性和准确性，以支持型号的适航取证和商业成功。

1 总体方案

本系统为铁鸟试验进行集中管理、分布式控制和通讯指挥的综合控制系统。铁鸟试验的分系统包括液压能源系统、转弯控制系统、刹车控制系统、起落架收放系统、反推力控制系统、飞控WOW信号模拟、飞控RVDT计算机、前起落架顶起装置及液压泵控制系统等。

综合控制系统通过远程控制计算机、现场执行控制器、转接模块等与现场各分系统组成多级综合控制系统，使用多组态网络进行设备间通讯，实现铁鸟试验平台的综合控制。由远程控制计算机对各分系统进行实时调度、动态协调和综合控制，完成各种试验项目的数据采集、数据处理与信号分析任务，实现了试验平台中分布离散、距离较远的诸多对象的远程集成自动化控制。

2 多级铁鸟试验综合控制网络

远程控制计算机利用虚拟仪器技术，完成飞行试验参数设置与仿真。远程控制计算机还通过网络与LXI仪器、飞控RVDT计算机、前起落架顶起装置控制器、液压泵驱动装置控制计算机通信，实现对试验运行的自动控制，通过网络接收飞控RVDT计算机、前起落架顶起装置控制器、液压泵驱动装置控制计算机的试验状态反馈信息。远程控制计算机还通过反射内存卡及传输光缆获取现场信号激励计算机收集的液压控制逻辑电子装置、转向控制装置、刹车控制组件、位置动作控制装置的运行状态信息。远程控制计算机通过对各试验状态的信息分析、判断，发出预警信息，若出现异常或超差，立即进行紧急停机。

现场执行控制装置由LXI设备及其调理电路、RVDT/LVDT动作模拟器、现场手动操作台及其驱动调理电路、自动/手动操作控制切换模块组成。其中，LXI设备包含DI/O开关量接口、D/A接口、多路转换器，通过网络与远程控制计算机连接。调理电路将LXI设备发出的操作指令变换为与各真实执行机构控制系统适应的驱动信号，这些信号经过自动/手动操作控制切换模块连接到各真实执行机构控制系统，完成对各真实执行机构控制系统的控制。现场手动操作台及其驱动调理電路进行手动控制操作使用，当其面板上的自动/手动开关置于手动时，对各真实执行机构控制系统的控制将由手动控制完成，当其面板上的自动/手动开关置于自动时，对各真实执行机构控制系统的控制将由远程控制计算机通过LXI设备控制完成，如图1所示。

3 多组态铁鸟试验综合控制网络

地面试验综合控制系统，采用远程控制计算机统一管理的总体方案，通过反射内存网、以太网、ARINC总线网、硬线网络多种组态的网络组合，有效实现试验中信息通讯及试验进程控制，从而实现某型飞机铁鸟试验的综合自动控制。

（1）反射内存网。是主控计算机与各分系统之间高速共享试验运行数据的网络。反射内存卡利用光纤传输信息，传输速率高，且与操作系统和处理器无关，传输距离可达300m。远程控制计算机中的反射内存卡与分系统计算机的反射内存卡型号一致，构建的环形反射内存网络具有实时性强，传输稳定性高的特点，满足试验中实时性高的需求。

（2）以太网。是主控计算机与分系统之间最常用的局域网通讯方式。远程控制计算机与分系统计算机统一采用TCP/IP协议。以太网通讯数据传输稳定，速度较快，且能够满足长距离传输，能够满足大部分试验设备的通讯需求。

（3）ARINC总线。是本机型采用的通讯方式之一，综合控制系统与飞机控制盒的通讯必须遵循采用该通讯协议。使用ARINC网络，能够模拟航电通讯接口与设备盒之间进行ARINC通讯，为完成机载设备测试试验提供了模拟输入，满足特定设备的通讯需求。

（4）硬线网络。是指模拟量信号传输网络。信号采用模拟量形式传输，具有方便测量与检测的优点，同时信号传输可靠，稳定性好。硬线网络布置在控制设备与末端执行设备间，实现设备的模拟量驱动与控制。采用硬线网络实现网络数字信息完成模拟量信息转变后的信号传递，实现综合控制系统的执行控制。此外，硬线网络搭建了一套硬急停保护系统，为综合控制系统提供了额外的安全保障。

4 多级多组态控制网络的优化

按照该机型电子控制设备的通讯协议，与转弯控制单元、刹车控制单元、液压逻辑控制单元、位置作动控制单元需采用ARINC通讯，故在信号激励计算机与控制单元之间采用ARINC总线连接，模拟飞机上系统的总线数据通讯。信号激励计算机与远程控制计算机之间采用光纤反射内存网建立高速信息通讯。通过反射内存网，保证了信号激励计算机与远程计算机的实时性。信号激励计算机获得的控制单元的数据能够通过反射内存网络实时传输至远程控制计算机，有效提高了数据传输效率与实时性能。现场执行控制器是现场控制的中继站，现场执行控制器通过TCP/IP协议接收远程控制计算机指令；同时对下游设备进行控制指令输出，通过硬线网络以模拟量形式为执行设备提供指令。远程控制计算机通过以太网交换机与其他终端设别建立多点TCP/IP通讯连接，包括前起落架顶起装置、液压泵控制计算机等，实现对分系统设备的远程控制。

根据网络的特点，对多态网络组合采用优化的策略，搭建了一个铁鸟试验自动综合控制系统网络构架如图2所示。

采用多级网络，有效地实现了众多分设备的分级管理与控制。采用多态组合控制网络，满足了不同需求的控制要求，对各分系统有效的进行了通讯连接。采用多级多组态地面试验综合控制系统在使用中，实现了对系统设备的综合控制和数据监控，数据传输具有较高的实时性，数据传输稳定。

5 结语

本文开展了“某型飞机多级多组态铁鸟试验综合控制系统”的设计开发，旨在填补国内该项空白，打破国外老牌飞机制造商的民用飞机铁鸟集成验证技术垄断。基于任务导向的铁鸟集成验证理念，在试验任务的综合控制方面实现了操纵自动化、平台网络化、接口集成化、构型可控化，同时具有很好的灵活性和扩展性，其高速可靠实时的数据交换方法为大型试验系统实时数据交换提供了很好的探索，可以应用于其他军民机及大型工程测控系统中。

参考文献

[1] 李振水.飞机铁鸟技术进展综述[J].航空科学技术， 2016（6）：21.

[2] 朱良杰.某型飞机铁鸟系统集成验证试验综合控制平台的设计及实现[J].科技创新导报，2014（22）：175.

[3] 陈烨.铁鸟测控系统关键技术研究[D].南京航空航天大学，2015.