电传飞行控制系统BIT测试及铁鸟试验解析

电传飞行控制系统 BIT测试及铁鸟试验解析

王 清

中港通飞华南飞机工业有限公司 广东省 珠海市 金湾区 519090

1 概述

电传飞控系统研制初期需要考虑系统的测试性和诊断方案。测试性一般要求做到百分百诊断， BIT（Built-in Test）是指系统或产品内部提供的检测和隔离故障的自动测试能力，是一种能显著改善系统或设备测试性和诊断故障能力的重要技术手段，飞控系统的BIT是属于软硬件组合的BIT，采用专用硬件实现信号监测，用软件实现监控信号的分析比对、故障检测与隔离。BIT是系统测试性和诊断方案的重要组成部分，适用于飞机中/基层级的检测，可以将检测的故障定位到外场可更换单元line replaceable unit (LRU)。

2 电传飞控系统BIT设计

电传飞控系统BIT是一种依靠系统自身开发的硬件电路和软件测试程序完成故障检测、诊断和申报的技术。它能对参与飞控系统功能的各个电气组件进行自动测试和故障检测和诊断，并进行故障隔离, 这个功能大大提高了飞控系统的故障诊断效率和准确性。电传飞控系统BIT的设计需要满足以下要求：

(1) 进入地面BIT要有可靠的联锁条件；

(2) BIT能够进行电传飞控系统的关键功能组件的检测和监控；

(3) BIT的容差设计应保证故障检测率最大，虚警率最低，

(4) BIT硬件电路的损坏不能影响功能线路的正常工作；

(5) BIT检测出的结果应给飞行员或地勤人员简单和清晰有效的提示。

飞控系统的BIT设计分为硬件监控线路和软件程序两部分。BIT硬件设计时为了保证BIT对系统的检测率，在飞控系统中需对每一个重要的元部件设置检测点，除此之外，还需要设计专用BIT硬件电路，包括：BIT硬件联锁逻辑、BIT激励、模离散输入、专用硬件监控、模拟输出、离散输出和数字通讯回绕等电路。专用硬件监控线路的设计包括作动器电磁阀的监控、LVDT/RVDT的线路监控、交流信号幅值变化的监控，检查加速度计和速率脱落等的监控线路。

软件设计是否完善直接会影响到BIT的检测结果。软件完整性和可靠性对于实现有效的BIT和降低虚警率有着至关重要的作用。BIT软件按功能模块划分可分为PBIT、PUBIT 、IFBIT 和MBIT,各软件模块运行在不同的任务阶段，它们在功能上是相互独立的，但在测试内容上又彼此交联。各BIT软件模块需要和系统总体软件进行综合设计。

3飞控系统BIT测试的分类及功能

飞控系统研制过程中BIT测试贯穿产品设计的各个阶段，是系统内部诊断故障和安全飞行监测的主要方法。飞控系统的BIT测试按我任务阶段分为四种工作模式：飞行中自检测IFBIT（In-flight Built-in-test）、 维护自检测MBIT （Maintenance Built-in-test）、飞行前自检测PBIT （Pre - flight Built - in - test）、加电启动自检测PUBIT（ Power - up），与软件设计模块一致。

3.1 加电启动自检测（PUBIT）

当主飞行控制系统电源接通时启动，加电启动自检测（PUBIT）是自动进行的（在系统上电且机轮承载下）。主要针对飞控计算机内部核心的CPU、RAM、NVM、定时器及CCDL等进行测试，以及对ACE的通道号和调零数据进行检查，且必须在规定的时间内完成。测试结束后进行周期控制任务。

3.2 飞行中自检测（IFBIT）

当系统进入实时任务，连续监控系统状态的BIT。通过飞控计算机，伺服作动系统内部设置的系统监控器、架构监控器、总线监控器、传感器输入监控器以及比较监控器等，设计合适的门限和延时，监控相关信号和设备的完好性。当监控到故障后，切断相关功能单元，保证系统功能的正确性。另外对监测到的故障进行记录和申报。IFBIT在系统的实时任务中被安排在后台运行。不需要任何激励条件，是唯一一个不受地面联锁条件限制的软件功能模块。当其发现故障时，将故障信息记录在NVM中。

3.3 飞行前自检测（PBIT）

PBIT由人工启动运行的，它可在飞机起飞之前快速而有效地鉴定飞行控制系统是否处于完好飞行准备状态。当飞机飞行之前处于地面状态时，启动自检测开关信号后对飞行控制系统进行的测试；为保证在空中不能进入PBIT自检，PBIT的进入必须满足BIT联锁条件（轮载、开关、PBIT开关、空速信号），且必须在规定的时间内完成。主要测试内容包括监控器测试和置信度测试。监控器测试主要包括对飞控电子系统和伺服作动器的内部监控器进行测试，置信度测试主要测试作动器内部的伺服阀的通断。

3.4 维护自检测（MBIT）

MBIT主要包括LRU 的换件测试（接口测试、调零测试、系统测试）、监控器和置信度测试，由操作人员在地面通过测试接口设备手动启动。当且仅当轮载信号和校准空速两者全部满足飞机接地静止状态的判断条件，同时接口测试设备上的维护开关打开，安全联锁功能才会根据相应逻辑，将飞控系统从控制律输出状态切换到维护测试状态。MBIT的程序除了在机载程序中有一部分外，还有一部分在可与飞控计算机进行串行通讯的地面设备上。它可以通过串行总线下载NVM记录的故障信息和调用PBIT软件模块，还可以在人工协助的方式下对飞控系统进行更全面的检测。

4 电传飞控系统铁鸟试验BIT试验方法

电传飞控系统的铁鸟试验是系统工程研制阶段的重要试验，是飞机安全首飞的重要保证。为了顺利开展飞控系统铁鸟各项试验。飞控系统铁鸟试验的BIT测试属于系统综合集成试验，是飞控系统铁鸟试验首要进行的试验，检测系统正常运行和故障情况，保证系统的各项试验在系统正常运行的情况下进行，更好的保证各项试验的准确性。

飞控系统铁鸟试验BIT测试先进行PUBIT，系统上电完成后自动启动，若PUBIT不通过，飞控系统将不会进入实时任务。铁鸟试验和地面试验以PBIT试验为主，重点检查BIT测试系统检测功能是否能够准确定位、并申报各项故障。PBIT试验主要内容包括BIT联锁条件的测试、正常状态下PBIT功能的测试和故障下PBIT功能的测试。BIT测试原理如图1。

图1 BIT试验原理

当BIT的软硬件联锁条件均成立时，系统方可进入进入PBIT。例如系统进入PBIT测试时，飞机应处于地面状态， 地面的联锁条件为起落架放下状态（机轮承载）、空速小于某一固定值，对于水陆两栖的飞机来说，还应该满足无线电高度应该为零，联锁条件关系如图2 。

图2 联锁条件关系

若不满足任何一个连锁条件，将无法进入PBIT,若系统在进行PBIT时，破坏任一连锁条件，系统泽自动退出PBIT功能，直接进入实时任务。

正常状态下BIT功能测试

飞控系统上电后通压；设置飞控系统的交联信号；系统进入PUBIT，检查完成后自动退出；PUBIT结束后进入IFBIT；检查记录飞控计算机上报系统正常/故障信息； BIT开关接通，系统进入PBIT，检查完成后自动退出；PBIT结束后进入IFBIT；通过测试设备查看飞控计算机上报系统正常/故障信息。

故障状态下BIT测试

进行系统故障状态下BIT测试时，需要测试检测的故障和状态特点，故障模型可以采用数据模块，接口关联模块等方法实现。飞控系统上电并通压后，设置BIT满足进入PBIT的联锁条件，系统进入PUBIT或者PBIT完成后自动退出，系统自动进入IFBIT检查，在检查过程中，设置传感器信息、计算机信息以及伺服作动器信息等故障后，检查记录系统上报故障信息。

表1 BIT故障设置方法

5 小结

飞控系统BIT测试是系统测试性的重要指标，系统BIT设计的故障检测和隔离能力要求能够检测到95%的外场可更换部件（LRU)的故障。加电启动自检测（PUBIT）对系统内部测试通过后，进入飞行中自检测（IFBIT）也就是实时任务的检测过程，发现问题时，故障记录在NVM中，对故障的处理由系统的余度管理软件负责，飞行中自检测是飞控系统运行中的实时监控，有效的促进飞控系统任务的安全运行，根据实时监控也为飞行员的安全操作提供有效参考性，飞行前自检测（PBIT）可以在飞机起飞前快速有效地检测飞控系统是否处于良好的飞行准备状态。维护自检测（MBIT）在地面测试，方便地面试验和维护人员查询定位故障，对飞控系统进行更全面的检测。

自从BIT测试在飞机上运用以来，有效的减少系统的维修时间，提高了系统的测试性、维修性和保障性。但BIT测试中还存在着虚警率的问题，有可能造成维修时误拆试验设备，增加维修时间，因此如何有效降低BIT的虚警、提高故障检测能力，还需要进一步研究。

参考文献：《飞控系统分系统》 作者 刘林 郭恩友 等编著 国防工业出版社 2003

《电子设备中机内自检测BIT的设计》 作者 刘世军 现代电子技术 2001

作者简介：王清， 女，中航通飞华南公司   飞控试验工程师