CN109683588B - 大型民用飞机供配电***地面试验集成验证测试平台架构 - Google Patents

大型民用飞机供配电***地面试验集成验证测试平台架构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种大型民用飞机供配电***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***，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***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***与航电及其它***之间解耦的问题，实现飞机电气***与航电等其它***的交联测控和电源***、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***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***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***实验技术领域，具体地说，涉及一种大型民用飞机供配电***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***中有着广泛的应用，传统的液压、气动、环控等二次能源***被电能所取代，电力***在飞机中的作用越来越重要，因此为了实现对飞机电气***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***，并经地面试验验证发现飞机电气***设计问题。在飞机多电化的趋势下，飞机电气***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***所处的工作状态是比较困难的。
在过去对于飞机供配电***实验测试时，经常采用分立式试验***，即飞机电源***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***，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***，文献“新支线飞机ARJ21电气***试验综合测控***”(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***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***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***设计要求越来越复杂，飞机供电***总线复杂化，电气负载种类多的问题，对飞机测试***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***试验要求，其必须集成飞行剖面仿真***，集成二次配电***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***，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***通常具有复杂的电源仿真***、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***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***，采用了多套基于HBM公司的GENESIS测试平台的数据记录***，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***的信息，但未见有集成航电和负载控制***的报告及没有集成飞行剖面仿真***的研究报告。
发明内容
为了克服现有飞机地面测试***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***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***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***的电气参数测试***、硬盘阵列的数据存储***、PXI总线模拟负载加卸载***、以太网交换机、飞行剖面仿真器、飞机电气***试验综合管理***、RPDU监测与控制***、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***的电气参数测试***作为整个测试试验平台模拟量数据采集，为其它测试***提供实时数据；由三台PXI的精确时钟触发总线***组成，通过一台主PXI***产生触发时钟信号，驱动三台PXI***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***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，***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***试验综合管理***提供离线数据；PXI总线的模拟加卸载***，可实现按照飞机飞行剖面的不同飞行阶段，自动配置电气***的模拟负载，同时在变频交流***负载加载过程中实现精确加载,实现对飞机电气***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***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***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***实验综合管理***，基于工作站计算机完成对飞机电气***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***电能质量分析，配电***配电状态逻辑检测，***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***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***其他终端的状态和故障信息，同时将信息实时传递到电气***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***，通过多路开关扫描飞机电气***各个测试点，对飞机稳态参数进行巡检，得到供电***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***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***，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***时间纳秒级同步。可很好的解决以往飞机电气***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***与航电等其它***之间解耦的问题，实现飞机电气***与航电等其它***的交联测控和电源***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***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***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***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***的电气参数测试*** 2.硬盘阵列的数据存储***3.PXI总线模拟负载加卸载*** 4.以太网交换机 5.飞行剖面仿真器 6.飞机电气***试验综合管理*** 7.RPDU监测与控制*** 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***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***地面试验集成验证测试平台架构用于某型民航飞机电气***地面试验平台中；飞机供配电***地面试验集成验证测试平台架构可以对民用飞机电气***中电源***，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***的性能，交流汇流条参数分析结果。在获取发电***、配电***、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***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***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***3，RPDU监测与控制***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***3中实现负载的自动加卸载控制通过RPDU监测与控制***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***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***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***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***的模拟负载，同时在变频交流***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***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***1对模拟的飞机电气***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***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***巡检获得的飞机电气***各个汇流条，发电机、配电***、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***试验综合管理***6，作为试验管理***综合显示的信息。
步骤7.在飞机测试***工作的时候，测试RPDU监测与控制***7实时的对远程配电***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***试验综合管理***6。
步骤8.在飞机电气实验进行完后，飞机电气***试验综合管理***6完成对飞机电气***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***电能质量分析，配电***配电状态逻辑检测，***故障模拟定位的功能。

Claims (1)

1.一种大型民用飞机供配电***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***的电气参数测试***、硬盘阵列的数据存储***、PXI总线模拟负载加卸载***、以太网交换机、飞行剖面仿真器、飞机电气***试验综合管理***、RPDU监测与控制***、PCI总线的多路开关稳态参数测试设备，PXI总线的模拟加卸载***，用于民机的Arinc664总线的测试终端，PXI总线***，电气***实验综合管理计算机，实验数据管理计算机，其特征在于:PXI总线数据采集***的电气参数测试***作为整个测试试验平台模拟量数据采集，为其它测试***提供实时数据；由三台PXI的精确时钟触发总线***组成，通过一台主PXI***产生触发时钟信号，驱动三台PXI***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***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，***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***试验综合管理***提供离线数据；PXI总线的模拟加卸载***，可实现按照飞机飞行剖面的不同飞行阶段，自动配置电气***的模拟负载，同时在变频交流***负载加载过程中实现精确加载,实现对飞机电气***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***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***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***实验综合管理***，基于工作站计算机完成对飞机电气***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***电能质量分析，配电***配电状态逻辑检测，***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***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***其他终端的状态和故障信息，同时将信息实时传递到电气***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(配合)多路开关和电压电流测试***，通过多路开关扫描飞机电气***各个测试点，对飞机稳态参数进行巡检，得到供电***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。
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