CN109683588A - 大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构,构建了基于以太网大型分布式测控系统，实现基于多机同步数据采集技术和Client‑Server技术的网络数据的交换，实现分布式网络结构下的系统时间纳秒级同步，保证其配电控制逻辑通信数据与测量数据的同源性和同步性。基于飞机飞行剖面功能的数字仿真器，解决其地面试验中飞机电气系统与航电及其它系统之间解耦的问题，实现飞机电气系统与航电等其它系统的交联测控和电源系统、飞行员操作程序人机界面验证功能。通过所提出的集成验证测试平台架构，可为大型民用飞机电气系统设计优化和故障定位提供可靠的实验依据和手段。

Description

大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构

技术领域

本发明主要属于飞机供电系统实验技术领域，具体地说，涉及一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构。

背景技术

近年来，随着多电、全电飞机的提出，分布式配电技术在未来多电、全电飞机等独立电源系统中有着广泛的应用，传统的液压、气动、环控等二次能源系统被电能所取代，电力系统在飞机中的作用越来越重要，因此为了实现对飞机电气系统设计验证和适航试验的要求，需要设计多项满足设计规范和适航审定要求的集成试验系统，并经地面试验验证发现飞机电气系统设计问题。在飞机多电化的趋势下，飞机电气系统的设备复杂度增加，测点多且分布比较分散，测试难度也随之增加。因此如何实现不同性质，不同来源的测试信号关联并进行提取分析，判断飞机电气系统所处的工作状态是比较困难的。

在过去对于飞机供配电系统实验测试时，经常采用分立式试验系统，即飞机电源系统具有相应专用的测试平台。这种测试方法可以考核飞机发电机的性能指标，包括动态和稳态特性，但是无法与航电系统，供配电控制逻辑，以及飞机在不同飞行阶段下的复杂变化阶段进行协同测试，也无法得到反应飞机飞行全过程的实验结果。针对飞机测试系统，文献“新支线飞机ARJ21电气系统试验综合测控系统”(自动化仪表，2008,10,51)针对某型民用飞机提出了一种基于网络化测试平台用于飞机电气系统地面试验测试验证，其基于NI的Data-socket数据传输技术，采用VI-Server网络远程调用技术，采用分布式网络测试技术实现了对飞机供配电系统的电能质量数据进行存储和分析，可以满足在线和离线分析。但是，随着现代民机特别是大中型民机电气系统设计要求越来越复杂，飞机供电系统总线复杂化，电气负载种类多的问题，对飞机测试系统也相应的提出了更高的要求。这种传统的分布式网络化测试架构已经不能满足电气系统试验要求，其必须集成飞行剖面仿真系统，集成二次配电系统监控功能，结合多点分布式测试和网络数据存储及数据检索功能，产生新型测试架构平台以满足地面验证的基本需求。

在国外的现代飞机制造商，如空客A380、波音B787都采用分布式机载电源网络，因此一致性工程成为强制性的，为此飞机制造商建立了电源测试和集成系统，来检测各个电子电气部分、电源控制部分，及它们之间的互动。这些电源测试系统通常具有复杂的电源仿真系统、先进的数据采集能力、相互依存的瞬态生成能力，并采用半物理仿真，如具有全尺寸的、附带全部航空电子系统的座舱，重要的客舱部分，如厨房设备等。美国波音公司针对本公司需要集成测试的飞机电力系统，采用了多套基于HBM公司的GENESIS测试平台的数据记录系统，组成分布式测试平台，这些测试平台仅仅通过对模拟量和开关量信号进行测试获取电气系统的信息，但未见有集成航电和负载控制系统的报告及没有集成飞行剖面仿真系统的研究报告。

发明内容

为了克服现有飞机地面测试系统测试点多，测试信号分析难的问题，本发明提出一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构，包括三台PXI总线数据采集系统的电气参数测试系统、硬盘阵列的数据存储系统、PXI总线模拟负载加卸载系统、以太网交换机、飞行剖面仿真器、飞机电气系统试验综合管理系统、RPDU监测与控制系统、PCI总线的多路开关稳态参数测试设备，其特征在于:PXI总线数据采集系统的电气参数测试系统作为整个测试试验平台模拟量数据采集，为其它测试系统提供实时数据；由三台PXI的精确时钟触发总线系统组成，通过一台主PXI系统产生触发时钟信号，驱动三台PXI系统实现数据精确采集测量，时间误差可达纳秒级，测试通道达到612路模拟信号，实现飞机电能质量参数分析；硬盘阵列的数据存储系统是基于Raid0模式架构的3.5寸SATAII接口的硬盘阵列，每个硬盘大小为250GB，共12个，系统存储容量共3TB，基于x4PCI Express技术，实现与处理器的高速连接，每个方向连续传输速度达到10Gbps，实现对多点数据高速长时间记录和回放，为飞机电气系统试验综合管理系统提供离线数据；PXI总线的模拟加卸载系统，可实现按照飞机飞行剖面的不同飞行阶段，自动配置电气系统的模拟负载，同时在变频交流系统负载加载过程中实现精确加载,实现对飞机电气系统不同汇流条的各类型模拟负载的加卸载；以太网交换机为其它各个测试终端提供短期数据存储，数据传输和数据同步检索；飞行剖面仿真器、PXI总线系统具有以太网接口，模拟量和数字量接口电路,可以实现飞机飞行时间，飞行阶段，飞行功率需求软件设定，并通过以太网接口与模拟飞机发动机的拖动台控制系统相交联，提供N2信号，根据飞行阶段模拟发动机拖动装置的不同转速，输出不同的发电机功率；飞机电气系统实验综合管理系统，基于工作站计算机完成对飞机电气系统的各个供配电部件的测试点处测量信号的数据检索，数据回放，数据分析和测试分析结果的报表输出打印,并协同完成对飞机电气系统电能质量分析，配电系统配电状态逻辑检测，系统故障模拟定位的功能；用于民机的Arinc664总线的测试终端，具有PCI总线的工控机，完成对远程配电系统RPDU的通信功能，逻辑控制功能，状态故障报警功能的检测，同时搜集飞机电气系统其他终端的状态和故障信息，同时将信息实时传递到电气系统实验综合管理计算机；PCI总线的多路开关稳态参数测试设备，采用Agilent34980A测试平台，继承多路开关和电压电流测试系统，通过多路开关扫描飞机电气系统各个测试点，对飞机稳态参数进行巡检，得到供电系统的全貌，同时通过以太网交换机，上传到实验数据管理计算机。

有益效果

本发明提出的一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构,构建了基于以太网大型分布式测控系统，实现基于多机同步数据采集技术和Client-Server技术的网络数据的交换，实现分布式网络结构下的系统时间纳秒级同步。可很好的解决以往飞机电气系统在地面试验时的数据关联分析难题，数据量多且来源分布的难点，保证了配电控制逻辑通信数据与测量数据的同源性和同步性；基于飞机飞行剖面功能的数字仿真器，解决其地面试验中飞机电气系统与航电等其它系统之间解耦的问题，实现飞机电气系统与航电等其它系统的交联测控和电源系统飞行员操作程序人机界面验证功能。通过所提出的集成验证测试平台架构，可为大型民用飞机电气系统设计优化和故障定位提供可靠的实验依据和手段。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构作进一步详细说明。

图1为大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构示意图。

图中

1.PXI总线数据采集系统的电气参数测试系统 2.硬盘阵列的数据存储系统3.PXI总线模拟负载加卸载系统 4.以太网交换机 5.飞行剖面仿真器 6.飞机电气系统试验综合管理系统 7.RPDU监测与控制系统 8.基于PCI总线的多路开关稳态参数测试设备

具体实施方式

本实施例是一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构。

参阅图1，本实施例大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构用于某型民航飞机电气系统地面试验平台中；飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构可以对民用飞机电气系统中电源系统，包括发电机、控制保护器GCU、主汇流条接触器的各种电能质量参数分析、控制保护逻辑及信息进行综合测试，可分析三相发电机输出电压、电流的电压调制、频率调制、电压畸变参数，同时获取GCU的各种状态信息，从而可以在各种工作状态下，显示系统的性能，交流汇流条参数分析结果。在获取发电系统、配电系统、负载用电设备的电气状态参数还可根据各个终端上传的TTP总线数据获得整个供电系统的状态参数显示。根据参数测试平台架构，基于民用飞机地面试验的符合性验证方法，所提供的实验数据须满足试航条款的要求。因此，基于飞机飞行剖面仿真系统建立了飞机从滑行、滑跑，起飞、爬升、平飞、降落等多个飞行阶段的仿真终端5，并且与PXI总线模拟负载加卸载系统3，RPDU监测与控制系统7相关联。飞行剖面仿真器5可模拟飞机发动机直接驱动发电机的特性，包括转速设置，在实际实验中通过与飞机实际试验件油门台摇杆相关联，根据飞机操作杆的推动角度，自动发出控制信号，控制推动台转速。同时所设置的负载功率要求可以送到PXI总线模拟负载加卸载系统3中实现负载的自动加卸载控制通过RPDU监测与控制系统7可以监测远程配电单元的状态，包括SSPC状态，故障及BIT信息，最后将全机的断路器接口控制信息CBIC保存起来。

采用大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构使用方法是:

步骤1.在飞行剖面仿真器5的软件中设定飞机飞行时间，飞行阶段，飞行功率需求；

步骤2.飞行剖面仿真器5实时与以太网交换机4进行通讯；

步骤3.飞机发动机的拖动台控制系统接受以太网交换机4中的飞机不同飞行阶段的信息，根据飞行阶段模拟发动机拖动装置的不同转速，输出不同的发电机功率。

步骤4.模拟PXI总线模拟负载加卸载系统3按照以太网交换机4中的飞机飞行剖面的不同飞行阶段，自动配置电气系统的模拟负载，同时在变频交流系统负载加载过程中采用了闭环控制策略，可实现精确加载。实现对飞机电气系统不同汇流条的各种类型模拟负载的加卸载。

步骤5.在步骤3和步骤4进行的同时，硬盘阵列的数据存储系统1对模拟的飞机电气系统的电压、电流、功率、转速、温度、流量信号进行采集，并与以太网交换机4进行信息交互，同时将数据存储在硬盘阵列的数据存储系统2中。

步骤6.PCI总线的多路开关稳态参数测试设备8通过测试系统巡检获得的飞机电气系统各个汇流条，发电机、配电系统、蓄电池的电压电流状态参数信号，通过以太网交换机传输给飞机电气系统试验综合管理系统6，作为试验管理系统综合显示的信息。

步骤7.在飞机测试系统工作的时候，测试RPDU监测与控制系统7实时的对远程配电系统RPDU的通信功能，逻辑控制功能，状态故障报警功能的检测，将结果通过以太网交换机传输给飞机电气系统试验综合管理系统6。

步骤8.在飞机电气实验进行完后，飞机电气系统试验综合管理系统6完成对飞机电气系统的各个供配电部件的测试点处测量信号的数据检索，数据回放，数据分析和测试分析结果的报表输出打印。可以协同完成对飞机电气系统电能质量分析，配电系统配电状态逻辑检测，系统故障模拟定位的功能。

Claims (1)

1.一种大型民用飞机供配电系统地面试验集成验证测试平台架构，包括三台PXI总线数据采集系统的电气参数测试系统、硬盘阵列的数据存储系统、PXI总线模拟负载加卸载系统、以太网交换机、飞行剖面仿真器、飞机电气系统试验综合管理系统、RPDU监测与控制系统、PCI总线的多路开关稳态参数测试设备，其特征在于:PXI总线数据采集系统的电气参数测试系统作为整个测试试验平台模拟量数据采集，为其它测试系统提供实时数据；由三台PXI的精确时钟触发总线系统组成，通过一台主PXI系统产生触发时钟信号，驱动三台PXI系统实现数据精确采集测量，时间误差可达纳秒级，测试通道达到612路模拟信号，实现飞机电能质量参数分析；硬盘阵列的数据存储系统是基于Raid0模式架构的3.5寸SATAII接口的硬盘阵列，每个硬盘大小为250GB，共12个，系统存储容量共3TB，基于x4 PCI Express技术，实现与处理器的高速连接，每个方向连续传输速度达到10Gbps，实现对多点数据高速长时间记录和回放，为飞机电气系统试验综合管理系统提供离线数据；PXI总线的模拟加卸载系统，可实现按照飞机飞行剖面的不同飞行阶段，自动配置电气系统的模拟负载，同时在变频交流系统负载加载过程中实现精确加载,实现对飞机电气系统不同汇流条的各类型模拟负载的加卸载；以太网交换机为其它各个测试终端提供短期数据存储，数据传输和数据同步检索；飞行剖面仿真器、PXI总线系统具有以太网接口，模拟量和数字量接口电路,可以实现飞机飞行时间，飞行阶段，飞行功率需求软件设定，并通过以太网接口与模拟飞机发动机的拖动台控制系统相交联，提供N2信号，根据飞行阶段模拟发动机拖动装置的不同转速，输出不同的发电机功率；飞机电气系统实验综合管理系统，基于工作站计算机完成对飞机电气系统的各个供配电部件的测试点处测量信号的数据检索，数据回放，数据分析和测试分析结果的报表输出打印,并协同完成对飞机电气系统电能质量分析，配电系统配电状态逻辑检测，系统故障模拟定位的功能；用于民机的Arinc664总线的测试终端，具有PCI总线的工控机，完成对远程配电系统RPDU的通信功能，逻辑控制功能，状态故障报警功能的检测，同时搜集飞机电气系统其他终端的状态和故障信息，同时将信息实时传递到电气系统实验综合管理计算机；PCI总线的多路开关稳态参数测试设备，采用Agilent34980A测试平台，继承多路开关和电压电流测试系统，通过多路开关扫描飞机电气系统各个测试点，对飞机稳态参数进行巡检，得到供电系统的全貌，同时通过以太网交换机，上传到实验数据管理计算机。