航空电子系统的检测和维修结构研究

摘  要：航空電子系统诞生至今主要可分为四个发展阶段，首先为分立式，然后是联合式，后续为综合式阶段，当前为先进综合式阶段。在机载航电系统发展当前，综合模块化航电系统具有显著先进性。为促进航电系统运行安全和飞行器飞行安全，促进飞行器性能精准检测和维修，对系统进行结构研究具有必要性。

关键词：航空电子系统;结构研究;检测;维修

前言：

通过航空电子结构检修结构研究，有利于提高系统可维护性，促进飞行安全。通过科学研究，对故障进行有效预测、检测和排除，促进航空电子系统有序发展。作为先进系统结构，综合模块化航空电子系统具有显著的开放性结构特点，综合应用传感器预处理技术、射频技术、光电孔径技术等，连接构建航空电子网络（Unified Avionics Network，简称UAN），此外还融入大量创新技术和商用货架产品等。

1航电系统检修结构研究的必要性

现代网络系统中，航空电子系统具有媒介作用，飞机平台利用该媒介接入信息网络，该航空电子系统智能化水平持续提升，使飞机驾驶员操作难度降低，系统监控和信息分析等均可由系统智能化操作。为此，现代航空电子系统必须具有更高可靠性，适应航空发展需要。相关调查显示，在飞机故障诱因中超过40%为航空电子系统故障，在针对飞行器进行维护检修时，航空电子系统维修耗时较长。科学分析系统结构有利于精准预测和检出故障，提高航空电子系统健康维护质量。利用PHM技术可全面监测航空电子系统，动态监测系统变化，具有显著智能性特点。通过该类技术应用，可显著减少监测航电系统耗时，缓解人工压力，还可减少维修费用，促进经济效益提升。促进系统运行安全和飞行器飞行安全，提高飞行质量[1]。

2系统功能分配结构

2.1开放式结构分析

在航空电子系统结构设计时，主要是根据飞行任务确定功能需求，故障预测与健康管理系统构建时，应明确航空电子系统功能，确定结构与功能的关系，然后总结共性问题，明确管理要点。开放式航空电子系统主要内容有四个特点。首先，该系统使用航电统一网络。该网络为光纤传输网络，应用基础为民用标准，此种网络的应用优势是质量较小，频带较宽，具有较强抗电磁干扰能力。使用该网络可显著降低运营成本，满足系统宽带信息传输需求。

系统应用综合核心处理技术，可处理数据和数字信号，同时执行计算性处理任务，上述任务均可通过综合核心处理区域完成，该结构具有优越的性能，具有较好容错性，同时可进行高质量信息共享。

座舱人机接口结构部分使用头盔显示器与彩色液晶显示器，具有较高分辨率，通过大图像呈现态势信息，为飞行器运行提供准确感知信息。

综合射频与电光系统结构整合，形成综合探测系统模块结构。在该模块中，采用软件无线电技术、开放光电系统等进行前端构建，部件接口规范，此种结构设计开放性较好，有利于检修，同时建设成本较低。

根据功能划分，可划分航电系统为任务管理系统和功能管理系统，对顶层功能进行需求化分解。任务管理系统可进一步划分为探测模块、通信模块、识别模块和导航模块等。按照此种分解原则，系统可细化分解为多个独立功能模块。通过开放性设计和层次化结构建设，综合航空电子系统结构得到简化，层次化划分可使系统内部功能模块比较集中。

2.2模块化结构分析

模块化航空电子系统可分为两部分，其一为核心处理系统，其二为非核心处理系统。在核心系统中，分为若干机柜部分，机柜中装载数个通用功能模块。在非核心处理系统中，主要分为传感器设备与数据信号采集设备。系统机柜中分别创建综合区域，不同综合区域之间进行资源共享，常见共享模块包括大容量存储模块、电源转换模块、图形处理模块、网络支持模块、信号处理模块以及数据处理模块。通过共享上述模块，不同机柜排列使用。在针对航电系统设计健康管理结构时，应从其模块特征出发，科学构建综合系统。

3 PHM系统设计和使用

3.1 PHM系统设计

综合模块化航电系统具有典型开放性结构特点，在针对系统进行PHM系统设计时，结构设计也应设计为开放式。在该系统设计时可分为三个核心部分，机上PHM部分，地面支持决策部分，以及机下机上系统接口等。

机上PHM系管理结构进行分层设计，底层是模块和组件管理器，在飞行器不同分系统监控程序中分布，以传感器设备、机内测试设备为主。该层级的主要职能是向上一层级传输信息，由上一层级分系统管理器接收信息。中间层级主要是分系统，可进行区域推理与处理信号。最高层级是飞行器系统级别，可关联系统故障信息，对故障进行诊断并且实施隔离。通过该层级可对航天电子系统进行全方位评估，为检修人员提供可靠信息，指导飞行器驾驶工作，同时将系统健康状态信息向地面支援中心传输[2]。

综合模块化航电系统维护方法为两级维护，分别为地面维护和机载维护。机载实施在线测试与维护作业过程中，应保证对系统功能无干扰。测试、维护作业中，应全面记录故障，故障记录中说明时间信息与环境信息。不仅如此，航电设备还应设置地面测试接口，从而对在线检测结果进行验证。

3.2航空电子系统运行健康监控

健康状态监控分为系统健康状况监控和系统错误检测两个核心部分，此外还负责筛选系统错误、确定错误报告。其故障检测是采用主动方式或被动方式进行软件故障检测与硬件故障检测。操作系统健康监控主要用途是捕获故障检测后传递故障、错误信息，对信息实施综合处理，然后发送健康监控报告，传递诊断信息等。通用系统管理健康监控器负责故障信息收集，这些信息主要来源于操作系统健康监控系统，结合故障严重性与故障性质，实施针对性处理。

在现代飞行器中，航空电子系统属于核心控制系统，任务功能复杂。其检修系统应进行分布式设计，具有跨平台系统功能，采用综合模块化设计。检修系统中应实现多对象系统协作，进行模块化和开放性设计，此外应提升实时监测功能，促进飞行器安全运行。

结论：综上所述，航空电子系统具有复杂的系统结构，对其结构模块和分布特点进行研究，有利于优化系统。为促进系统检修，应科学设计开放性系统，同时与飞行器相关系统进行科学集成，完善健康管理系统，促进系统提高自主式保障功能，降低检修难度。

参考文献：

[1]丁明，张书玲，张琛.一种航空电子系统体系结构错误行为验证方法[J].西北大学学报（自然科学版），2019，49（03）：356-362.DOI：10.16152/j.cnki. xdxbzr.2019-03-005.

[2]王凯，陈德军，范光华等.基于MFC的航空电子系统综合自动检测设备客户端软件设计与实现[J].计算机测量与控制，2020，28（02）：126-130. DOI：10.16526/j.cnki.11-4762/tp.2020.02.026.

作者简介：

楚旭（1994年12月—），男，汉族，大学本科毕业，初级职称，研究方向：航空电子系统检测与维修。991DFB40-1128-4AFE-8C6A-F00ADABD0157