武器舱门驱动系统外场维护方法优化设计与实现

薛伟/中国飞行试验研究院

0 引言

目前，武器的内埋装载已成为各个国家的四代机、新一代隐身战机和轰炸机的最佳选择，如美国的F-22、F-35 及B-2A隐身轰炸机等，其选用内埋式武器舱门成为战机达到隐身性、高的机动性和敏捷性、超声速巡航的关键措施。武器舱门驱动系统是内埋式武器舱的直接操纵系统。武器舱门驱动系统的外场维护方法手段直接影响飞机的完好率、出动率，对战机整机的战术指标起到至关重要的作用。战机交付使用过程中需按特定时期对武器舱门驱动系统进行周期维护保养，而目前武器舱门驱动系统在维护时首先需要专用的大型检测平台对其工作性能进行维护，其次系统的部分成品在维护时无专用工具，导致测量的数据误差率增加，影响系统的维修质量和效率。因此，基于维修现状、试飞效能提升等方面，亟待对武器舱门驱动系统外场维护方法进行优化改进，以达到提质增效的目的。

1 武器舱门驱动系统简介

武器舱门驱动系统是由舱门操纵子系统和舱门状态监控子系统组成。其中，武器舱门操纵子系统主要由动力操纵装置、旋转器以及传输组件组成；舱门状态监控子系统主要由位置信号开关和开度传感器组成。如图1 所示。

武器舱门驱动系统的控制部分在控制器中实现，其中控制器为飞机飞控系统所属成品，如图2 所示。当控制器输出各动力操纵装置的接通指令，动力操纵装置运动后通过传输组件带动旋转器旋转，进而驱动武器舱门的打开或关闭。在工作过程中，控制器接通舱门状态监控子系统，实现工作状态的实时监控，使系统形成闭环控制。

图1 武器舱门驱动系统的组成

图2 系统控制原理

2 系统外场维护方法

2.1 系统周期维护

2.1.1 方法

当武器舱门驱动系统在特定时期进行维护时，通过舱门状态监控子系统反馈整个系统的工作状态。其中，位置信号开关通过机上显示系统可直观地进行监控，而开度传感器所采集的各武器舱门开度数据需专用的大型检测平台对控制器所采集的信号进行监控和分析，如图3 所示，开启或关闭的开度要求满足公式（1），即可认为系统工作状态良好。

公式（1）中，α为开度传感器1、2 的开度差，A1为开度传感器1 采集的开度，A2为开度传感器2 采集的开度，X(°) 为开度差标准范围。

2.1.2 不足

上述方法能够满足武器舱门驱动系统的周期维护要求，但存在以下不足。

1)检测平台体积大、运输不便、操作方法难度较大，需主机厂协助完成。

2)工作量较大，维护周期较长。

3)维护时改变机上状态较多，存在风险点。

4)不满足快速出动要求。

图3 武器舱门开度数据维护方式

图4 位置信号开关维护工具（游标卡尺）

2.2 系统成品维护

2.2.1 方法

武器舱门驱动系统成品主要由动力操纵装置、旋转器、传输组件、位置信号开关、开度传感器5 大件组成。各成品件在拆装/换装后均需要完成相应检查工作。旋转器和传输组件为连接件，维护方式随系统功能的验证方式。动力操纵装置和开度传感器的维护方法同系统周期维护方法一致。而位置信号开关在系统周期维护基础上还需满足机上安装要求。

位置信号开关定检或换装后，要对其进行装机要求检查调整，以确保武器舱门驱动系统保持完好状态。位置信号开关按初始位置装配到飞机安装支架上，利用游标卡尺（如图4 所示）或钢板尺检查开关的螺纹套筒上边沿距离支架安装面上表面应在（A1±B）mm 区间范围内，或开关主壳体上表面距离支架安装下表面应在（A2±B）mm 区间范围内，即满足舱门状态监控子系统调试要求，如图5 所示。

2.2.2 不足

游标卡尺相对位置信号开关维护存在以下不足。

1)测量位置狭小，操作性不强，测量的数据受位置影响导致误差增大。

2)根据测量数据的要求，游标卡尺只满足测量面位于部件的上、下表面或者两下表面之间，无法满足成品两上表面测量的要求。

3 系统外场维护优化方法

基于上述的系统外场维护方法的不足，从外场维护的高效性、自主性、精准性出发，对系统的维护方法进行优化设计和改进。

3.1 系统周期维护方法优化

3.1.1 优化内容

图5 位置信号开关检查与调整的要求

分析系统的工作原理以及武器舱门开度传感器的维护方式，在不改变飞机状态的原则下，对维护设备进行改进优化，使得外场维护小型化、便捷化、自主化。目前，飞机在进行飞控等系统检查时，利用自主保障的便携式计算机连接飞机的地面维护端直接对系统进行维护及数据的下载与上传。因此，利用便携式计算机的维护方式是对武器舱门驱动系统进行周期维护最方便、最有效的途径。

便携式计算机维护系统中加入武器舱门驱动系统管理模块，模块内包括舱门开度、供电信息、位置信号开关等系统的基本参数，通过便携式计算机与地面维护端连接可实现系统信息的交换，如图6 所示。

3.1.2 优化效果

通过优化的方法，在调试工作中可节约很多时间，在此过程中无需进行控制器电连接器、维护口盖等的前期拆装工作，并且便携式计算机属于外场可自主保障的设备，在提质增效方面效果显著。经保障人员实际操作使用表明，在优化后的维护方法相比原维护方法的时间缩短50%以上，如图7所示。

3.2 系统成品维护方法优化

3.2.1 优化内容

针对系统成品维护的不足，对位置信号开关调整维护工具进行了改进，如图8 所示。

位置信号开关优化工具的结构特点适应于到位开关安装的环境：相比传统的游标卡尺尺寸大难以在工作环境展开，优化的工具尺寸小，设计时满足需要的长度要求，适用于到位开关的安装环境；同时其测量面采用更适合成品结构面的水平测量面，解决了部件的两上表面测量的问题，更贴合、适用于到位开关的调试环境，避免与测量物接触不到位而产生的误差，提高了调试的精确度。

图6 系统周期维护优化方法

图7 维护方法优化前后效果对比

图8 位置信号开关优化工具

3.2.2 优化效果

经过验证，这种工具能适应复杂安装测量环境。设计的原理和使用方法与传统的游标卡尺基本一致，使用简单便捷，数据不受测量环境影响。

4 结束语

在航空装备跨越式发展新形势、试验鉴定体系新要求下，保障方法以及保障资源已成战机发挥最大战斗效能的重要影响因素。如何保障维修质量可靠、降低维修数据出错率、提高工作效率，外场维修保障单元应以易产生的问题、易制约工作效率为导向，分析战机维修过程中的难点和制约瓶颈，制定针对性、可实现性的保障措施，强化创新意识，提高创新能力，以高质量的机务维修推动航空装备的高质量发展。