王 紅， 楊冬健， 楊占才， 陳洪全

(航空工業(yè)北京長(zhǎng)城航空測(cè)控技術(shù)研究所，北京 101111)

隨著民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)不斷發(fā)展，其設(shè)計(jì)和研制越來(lái)越依賴于先進(jìn)的試驗(yàn)測(cè)試手段，機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)涵蓋了機(jī)電系統(tǒng)、子系統(tǒng)及關(guān)鍵部件研制試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)程中所需的測(cè)試技術(shù)。在機(jī)電系統(tǒng)功能性能試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，如何滿足試驗(yàn)需求、完整地采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)、保證測(cè)試系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行、準(zhǔn)確無(wú)誤地進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，是機(jī)電系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)發(fā)展及測(cè)試裝備研制急需解決的問(wèn)題。

在民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中，合理有效的試驗(yàn)方法是實(shí)現(xiàn)機(jī)電系統(tǒng)功能性能驗(yàn)證的根本，準(zhǔn)確完備的測(cè)試需求是測(cè)試設(shè)備研制的前提和基礎(chǔ)，性能穩(wěn)定且精度符合要求的測(cè)試設(shè)備是確保機(jī)電系統(tǒng)驗(yàn)證測(cè)試活動(dòng)正常進(jìn)行的重要保障[1]。由于目前我國(guó)并沒有全面且系統(tǒng)地了解和掌握民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，對(duì)一些關(guān)鍵瓶頸測(cè)試技術(shù)缺乏有效梳理，且民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)研究工作比較分散，難以形成合力，這些嚴(yán)重阻礙了我國(guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。鑒于以上實(shí)際情況，本文從民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)方法和測(cè)試需求分析出發(fā)，在深入調(diào)研分析國(guó)外發(fā)展趨勢(shì)、國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀及存在的實(shí)際問(wèn)題基礎(chǔ)上，提出提升我國(guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)能力的幾點(diǎn)建議，希望能夠?yàn)槲覈?guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的科學(xué)發(fā)展和體系化建設(shè)提供清晰的解決途徑。

1 機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)技術(shù)

1.1 機(jī)電系統(tǒng)主要試驗(yàn)

機(jī)電系統(tǒng)作為飛機(jī)飛行保障系統(tǒng)，在民用飛機(jī)中所占的比例越來(lái)越大，其技術(shù)水平的高低直接影響到飛機(jī)的整體性能[2]。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括系統(tǒng)綜合試驗(yàn)以及電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、防火系統(tǒng)、環(huán)境控制系統(tǒng)、起落架系統(tǒng)、旋翼系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)和設(shè)備/裝飾等各類子系統(tǒng)的試驗(yàn)。

① 系統(tǒng)綜合試驗(yàn)。機(jī)電管理系統(tǒng)通過(guò)采用數(shù)據(jù)總線和微處理機(jī)技術(shù)將飛機(jī)上各個(gè)機(jī)電子系統(tǒng)進(jìn)行整合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)機(jī)電子系統(tǒng)的綜合監(jiān)測(cè)、控制和管理。機(jī)電系統(tǒng)綜合試驗(yàn)主要有成品與機(jī)電管理系統(tǒng)交聯(lián)試驗(yàn)、總線通信試驗(yàn)和飛機(jī)實(shí)際工作邏輯模擬試驗(yàn)等。

② 電氣系統(tǒng)試驗(yàn)。電氣系統(tǒng)所需的試驗(yàn)主要有地面模擬試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等。其中，地面模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)科目主要有穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)、瞬態(tài)試驗(yàn)、過(guò)載試驗(yàn)、并聯(lián)試驗(yàn)、保護(hù)功能試驗(yàn)和匹配試驗(yàn)等。飛行試驗(yàn)科目主要有交流電源系統(tǒng)飛行試驗(yàn)、直流電源系統(tǒng)飛行試驗(yàn)等。

③ 液壓系統(tǒng)試驗(yàn)。按照液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)特征和基本數(shù)據(jù)等相關(guān)規(guī)范要求，液壓系統(tǒng)必須完成有關(guān)研制性試驗(yàn)和合格鑒定試驗(yàn)，主要試驗(yàn)有原理試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)、機(jī)上地面試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等。液壓系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)主要包括動(dòng)力元件參數(shù)、控制元件參數(shù)、執(zhí)行元件參數(shù)和輔助元件參數(shù)等。

④ 燃油系統(tǒng)試驗(yàn)。燃油系統(tǒng)主要試驗(yàn)項(xiàng)目包括燃油箱抗墜毀試驗(yàn)、燃油系統(tǒng)地面全模擬試驗(yàn)、燃油系統(tǒng)飛行試驗(yàn)等。其中，燃油系統(tǒng)地面全模擬試驗(yàn)包括供油系統(tǒng)模擬試驗(yàn)、燃油測(cè)量系統(tǒng)試驗(yàn)、地面重力加油/放油模擬試驗(yàn)和傳輸系統(tǒng)模擬試驗(yàn)等。燃油系統(tǒng)飛行試驗(yàn)包括熱油飛行試驗(yàn)、燃油箱通氣飛行試驗(yàn)和可用油量飛行試驗(yàn)等。燃油系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)由泵類參數(shù)、測(cè)量與控制參數(shù)、油箱參數(shù)及附件(閥類)參數(shù)組成。

⑤ 防火系統(tǒng)試驗(yàn)。防火系統(tǒng)所需的試驗(yàn)主要有地面模擬試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等。防火系統(tǒng)試驗(yàn)科目主要包括防火系統(tǒng)供電試驗(yàn)、防火系統(tǒng)控制試驗(yàn)、指示和告警等模擬試驗(yàn)、防火系統(tǒng)邏輯動(dòng)作試驗(yàn)、煙霧探測(cè)試驗(yàn)、滅火劑濃度測(cè)試試驗(yàn)、滅火效果評(píng)估試驗(yàn)等。

⑥ 環(huán)境控制系統(tǒng)試驗(yàn)。環(huán)控系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括空調(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)和防/除冰系統(tǒng)試驗(yàn)。空調(diào)系統(tǒng)所需的試驗(yàn)主要有試驗(yàn)室試驗(yàn)、地面試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)?？照{(diào)系統(tǒng)試驗(yàn)科目主要有座艙溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)、座艙濕度調(diào)節(jié)系統(tǒng)試驗(yàn)、環(huán)境防護(hù)系統(tǒng)試驗(yàn)、發(fā)動(dòng)機(jī)引氣系統(tǒng)試驗(yàn)、設(shè)備艙環(huán)境控制系統(tǒng)試驗(yàn)等。防/除冰系統(tǒng)所需的試驗(yàn)主要有地面試驗(yàn)和空中試驗(yàn)。防/除冰系統(tǒng)試驗(yàn)科目主要有地面干冷空氣環(huán)境試驗(yàn)、地面旋翼防/除冰試驗(yàn)、懸停干冷空氣環(huán)境試驗(yàn)、懸停旋翼防/除冰試驗(yàn)、駕駛艙電加溫玻璃防冰試驗(yàn)和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣結(jié)冰試驗(yàn)等。

⑦ 起落架系統(tǒng)試驗(yàn)。起落架系統(tǒng)所需進(jìn)行的驗(yàn)證試驗(yàn)科目包括起落架靜強(qiáng)度試驗(yàn)、起落架落震試驗(yàn)、起落架緩沖支柱(器)和輪胎動(dòng)力特性試驗(yàn)、前/尾起落架擺振試驗(yàn)、起落架疲勞試驗(yàn)等。其中，起落架落震試驗(yàn)包括設(shè)計(jì)著陸試驗(yàn)、充填參數(shù)容差試驗(yàn)、儲(chǔ)備能量試驗(yàn)、耐墜毀落震試驗(yàn)等，其測(cè)試參數(shù)由緩沖支柱裝置測(cè)試參數(shù)、前起轉(zhuǎn)彎操縱裝置測(cè)試參數(shù)、前起減擺裝置測(cè)試參數(shù)、收放裝置測(cè)試及系統(tǒng)級(jí)測(cè)試參數(shù)、整體靜壓試驗(yàn)測(cè)試參數(shù)等組成。

⑧ 旋翼系統(tǒng)試驗(yàn)。旋翼系統(tǒng)主要試驗(yàn)包括設(shè)計(jì)與工藝符合性試驗(yàn)、結(jié)構(gòu)件疲勞試驗(yàn)、尾槳試驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)、旋翼塔試驗(yàn)、科研試飛、載荷實(shí)測(cè)飛行和取證試飛等。旋翼系統(tǒng)測(cè)試內(nèi)容涵蓋研制性試驗(yàn)、工程鑒定試驗(yàn)等階段測(cè)試內(nèi)容，其中研制性試驗(yàn)包括新型材料的機(jī)械性能、疲勞斷裂特性的測(cè)定，尤其是新型復(fù)合材料的全面性能測(cè)試與鑒定等；工程鑒定試驗(yàn)階段主要包括部件鑒定試驗(yàn)、系統(tǒng)鑒定試驗(yàn)等。

⑨ 傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)。傳動(dòng)系統(tǒng)主要試驗(yàn)包括主減速器超運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)、中/尾減速器部件(機(jī)匣、齒輪軸、尾槳軸)靜力試驗(yàn)、中/尾減速器超扭試驗(yàn)、中/尾減速器超轉(zhuǎn)試驗(yàn)、旋翼剎車裝置測(cè)溫試驗(yàn)、旋翼傳動(dòng)系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)耐久性試驗(yàn)(含超轉(zhuǎn)、超扭)、傳動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)試驗(yàn)、動(dòng)平衡試驗(yàn)、飛行試驗(yàn)等。

⑩ 照明系統(tǒng)試驗(yàn)。照明系統(tǒng)試驗(yàn)主要包括機(jī)內(nèi)照明系統(tǒng)試驗(yàn)和機(jī)外照明系統(tǒng)試驗(yàn)等。照明系統(tǒng)測(cè)試參數(shù)包括駕駛艙內(nèi)照明測(cè)試參數(shù)和艙外照明測(cè)試參數(shù)。駕駛艙內(nèi)照明測(cè)試參數(shù)包括照度、亮度、光強(qiáng)和顏色，艙外照明測(cè)試參數(shù)主要是顏色。

1.2 機(jī)電系統(tǒng)主要試驗(yàn)測(cè)試需求

機(jī)電系統(tǒng)主要測(cè)試需求如下。

① 測(cè)試參數(shù)。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)所需測(cè)試參數(shù)主要包括轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫度、濕度、電壓、電流、壓力、壓差、流量(氣體、液體)、流速、液位、油液污染度、油液品質(zhì)、燃油濁度、燃油密度、濃度(滅火劑、氧氣)、應(yīng)變、位置、位移、傾角、載荷、扭矩、冰型、金屬屑末和煙霧等類型。

② 測(cè)試傳感器。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用傳感器主要用于電氣、液壓、起落架、燃油、防火、環(huán)控、旋翼和傳動(dòng)等子系統(tǒng)功能性能測(cè)試。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的傳感器種類如表1所示。

表1 機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的傳感器種類

③ 測(cè)試儀器。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中需要使用的測(cè)試儀器主要包括通用測(cè)試儀器及各個(gè)子系統(tǒng)所需的專用測(cè)試儀器等。其中，通用測(cè)試儀器主要包括動(dòng)態(tài)信號(hào)分析、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、示波器、信號(hào)源、數(shù)字萬(wàn)用表、鉗形電流表、多功能總線監(jiān)控設(shè)備等。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的專用測(cè)試儀器種類如表2所示。

表2 機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的專用測(cè)試儀器種類

2 機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試體系

通過(guò)對(duì)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)主要試驗(yàn)及測(cè)試需求進(jìn)行分析，并對(duì)國(guó)外民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)進(jìn)行深入調(diào)研，結(jié)合國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)發(fā)展情況，總結(jié)出民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試體系包括機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)譜系、機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)品譜系和機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)譜系三大部分。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)譜系包括基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)、專業(yè)測(cè)試技術(shù)和前沿測(cè)試技術(shù)3個(gè)部分。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的基礎(chǔ)測(cè)試技術(shù)包括傳感器技術(shù)、信號(hào)激勵(lì)技術(shù)、信號(hào)采集技術(shù)、接口適配技術(shù)、數(shù)據(jù)交換技術(shù)、測(cè)試數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、測(cè)試儀器技術(shù)、通用測(cè)試軟件技術(shù)、虛擬測(cè)試技術(shù)、集成測(cè)試技術(shù)、功能安全驗(yàn)證測(cè)試技術(shù)、智能測(cè)試技術(shù)和診斷測(cè)試技術(shù)等方面。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的專業(yè)測(cè)試技術(shù)包括系統(tǒng)綜合試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、電氣系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、液壓系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、燃油系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、防火系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、環(huán)控系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、起落架系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、旋翼系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、照明系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)及設(shè)備/裝飾試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)等方面。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)過(guò)程中使用的前沿測(cè)試技術(shù)包括機(jī)載燃油流量在線檢測(cè)技術(shù)、機(jī)載旋翼軌跡在線檢測(cè)技術(shù)、旋翼槳葉三維變形測(cè)試技術(shù)、機(jī)載旋翼噪聲在線測(cè)量技術(shù)等方面。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)品條目和標(biāo)準(zhǔn)條目與專業(yè)測(cè)試技術(shù)分類相似。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)品研發(fā)需求主要指型號(hào)急需研制及前沿測(cè)試技術(shù)物化的相關(guān)產(chǎn)品或設(shè)備，例如機(jī)載燃油流量在線檢測(cè)系統(tǒng)、滑油碎屑在線檢測(cè)系統(tǒng)、小型化專用滅火器濃度測(cè)量設(shè)備、機(jī)載供氧系統(tǒng)中氧氣監(jiān)控器、高寒環(huán)境翼型積冰高準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)系統(tǒng)、結(jié)冰綜合探測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)、旋翼氣動(dòng)噪聲測(cè)量與預(yù)測(cè)系統(tǒng)、基于自發(fā)電技術(shù)的旋翼變矩拉桿測(cè)量系統(tǒng)等產(chǎn)品。機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)研發(fā)需求主要指型號(hào)急需研制及前沿測(cè)試技術(shù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，例如機(jī)電綜合地面試驗(yàn)測(cè)試、超聲波流量檢測(cè)、旋翼綜合參數(shù)激光多普勒輪廓測(cè)量、旋翼全姿態(tài)旋轉(zhuǎn)軌跡高精度測(cè)量、基于光纖光柵的飛機(jī)管路振動(dòng)監(jiān)測(cè)、傳動(dòng)系統(tǒng)滑油碎屑定量檢測(cè)及槳葉變形、槳軸拉力實(shí)時(shí)精確測(cè)量等標(biāo)準(zhǔn)。

民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試體系如圖1所示。

圖1 民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試體系

3 國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

從國(guó)外航空機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展來(lái)看，機(jī)電系統(tǒng)在綜合化方面已經(jīng)取得了明顯進(jìn)展，從多電飛機(jī)到能量?jī)?yōu)化飛機(jī)，國(guó)外實(shí)現(xiàn)了機(jī)電系統(tǒng)能量、功能、物理和控制方面的綜合，機(jī)電系統(tǒng)的綜合意味著各個(gè)系統(tǒng)不再是獨(dú)立運(yùn)行的，而是交叉關(guān)聯(lián)的，復(fù)雜程度極高，是從量變到質(zhì)變的轉(zhuǎn)換[2]。機(jī)電系統(tǒng)綜合化發(fā)展已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國(guó)家發(fā)展下一代機(jī)型的重要技術(shù)領(lǐng)域。在此形勢(shì)下，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)機(jī)電系統(tǒng)的綜合試驗(yàn)相當(dāng)重視，專門開發(fā)了整體綜合試驗(yàn)設(shè)施，以及各個(gè)機(jī)電子系統(tǒng)甚至零部件的核心試驗(yàn)設(shè)備，能進(jìn)行模擬試驗(yàn)、地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)等全部試驗(yàn)科目。

從整體上看，國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)逐步向自動(dòng)化、綜合化、虛擬化、智能化、非接觸式等方向發(fā)展。通過(guò)對(duì)國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)發(fā)展進(jìn)行調(diào)研和分析，主要結(jié)論包括以下8個(gè)方面：① 高功率、高可靠性、不中斷發(fā)電電氣系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)不斷成熟，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工程化；② 不斷發(fā)展非接觸測(cè)試、多線程并行測(cè)試、無(wú)線臺(tái)測(cè)試的液壓系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)；③ 燃油系統(tǒng)的污染油液測(cè)量技術(shù)、燃油流量精確測(cè)量技術(shù)、極限環(huán)境試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、虛擬試驗(yàn)測(cè)試與驗(yàn)證技術(shù)、自動(dòng)稱重測(cè)試技術(shù)、分布式壓力/流量測(cè)試技術(shù)和非接觸式感知測(cè)試技術(shù)等方面不斷熟化；④ 防火系統(tǒng)的滅火劑濃度探測(cè)、煙霧探測(cè)、高低溫環(huán)境模擬、防火系統(tǒng)高精度探測(cè)及快速響應(yīng)等先進(jìn)測(cè)量技術(shù)已實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用；⑤ 照明系統(tǒng)的智能功效試驗(yàn)測(cè)試分析及處理技術(shù)將是未來(lái)重要發(fā)展方向；⑥ 旋翼錐體試驗(yàn)測(cè)試向光學(xué)、非接觸、輕巧易安裝的方向發(fā)展；⑦ 旋翼系統(tǒng)動(dòng)平衡試驗(yàn)向?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)和全自動(dòng)智能動(dòng)平衡調(diào)整方向發(fā)展；⑧ 傳動(dòng)系統(tǒng)測(cè)試逐步集成到機(jī)載實(shí)時(shí)檢測(cè)，并隨著傳感器無(wú)線通信技術(shù)的發(fā)展，向遠(yuǎn)程監(jiān)控的方向發(fā)展。

國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試產(chǎn)品方面，國(guó)外MOOG、GE、Bauer和TEST-FUCHS GmbH等公司都研制出了相應(yīng)的機(jī)電綜合試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，并在B787、A380等先進(jìn)飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)綜合試驗(yàn)中得到應(yīng)用。德國(guó)HBM公司研制的飛機(jī)電氣系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備也在大型民機(jī)上得到應(yīng)用。此外，國(guó)外在油液污染顆粒在線檢測(cè)、機(jī)翼活動(dòng)面作動(dòng)器測(cè)試、液壓管路流量超聲波非接觸測(cè)量等技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。

國(guó)外機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面，SAE、ASTM、ISO、ANSI等機(jī)構(gòu)和協(xié)會(huì)頒布了大量試驗(yàn)測(cè)試方面的標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了飛機(jī)各個(gè)子系統(tǒng)，尤其是電氣系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范最為全面和詳細(xì)，為國(guó)外民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)證提供了重要支撐。例如SAE ARP 6200(商用飛機(jī)液壓系統(tǒng)的測(cè)試要求和方法)、SAE ARP 1532(飛機(jī)氧氣系統(tǒng)管路裝配、測(cè)試和安裝方法)、SAE ARP 4103(商用飛機(jī)駕駛艙照明設(shè)計(jì)中的影響因素和驗(yàn)證測(cè)試方法)、SAE ARP 1185C(液壓油管接頭和配件的彎曲測(cè)試方法)、SAE ARP 1383C(液壓元件的沖擊試驗(yàn)測(cè)試方法)、SAE ARP 5945A(I型飛機(jī)除冰/防冰液的耐久時(shí)間測(cè)試程序)、SAE ARP 5485B(II/III/IV型飛機(jī)除冰/防結(jié)冰液的耐久時(shí)間測(cè)試程序)等，都是國(guó)外近期頒布的與試驗(yàn)測(cè)試相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)外未來(lái)重點(diǎn)發(fā)展的機(jī)電系統(tǒng)前沿測(cè)試技術(shù)主要包括機(jī)載燃油流量的超聲波在線測(cè)量技術(shù)[3-5]、小型光學(xué)機(jī)載旋翼軌跡在線傳感器技術(shù)[6]、高溫高壓氣缸內(nèi)壓力和溫度測(cè)試技術(shù)、基于立體視覺的旋翼槳葉三維動(dòng)態(tài)變形測(cè)量技術(shù)[7-9]、旋翼槳軸拉力在線實(shí)時(shí)精確測(cè)量技術(shù)、復(fù)雜環(huán)境下機(jī)載旋翼噪聲在線測(cè)試及噪聲源分離測(cè)試技術(shù)[10]以及傳動(dòng)系統(tǒng)智能感知技術(shù)[11-12]等。

4 國(guó)內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)測(cè)試技術(shù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)研和分析，主要結(jié)論包括8個(gè)方面：① 機(jī)電綜合測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化、集成化程度與國(guó)外相比有一定差距，測(cè)試數(shù)據(jù)管理手段在智能化方面相對(duì)不足；② 地面性能測(cè)試在自動(dòng)化、數(shù)字化和集成化方面與世界先進(jìn)測(cè)試技術(shù)相比仍有一定欠缺；③ 測(cè)試設(shè)備方面主要為自行設(shè)計(jì)或與供應(yīng)商開展合作，在測(cè)試核心資源、關(guān)鍵測(cè)試模塊方面大多依賴進(jìn)口，存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，國(guó)產(chǎn)相關(guān)資源和模塊可靠性、穩(wěn)定性有待提高；④ 故障診斷大多依賴人工經(jīng)驗(yàn)判讀，故障定位難度大，某些測(cè)試手段和準(zhǔn)確性受環(huán)境限制，有些只能在外場(chǎng)進(jìn)行，且耗時(shí)較長(zhǎng)，極其消耗人力；⑤ 總裝地面功能測(cè)試仍以單系統(tǒng)手動(dòng)測(cè)試為主，測(cè)試周期長(zhǎng)，效率低下，系統(tǒng)化、網(wǎng)絡(luò)化控制手段不足；⑥ 直升機(jī)旋翼系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試精度有待提高，測(cè)試工具與手段尚需進(jìn)一步改進(jìn)和提高；⑦ 我國(guó)飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)非接觸測(cè)試技術(shù)和關(guān)鍵測(cè)試儀器基本靠進(jìn)口，大量的先進(jìn)儀器靠引進(jìn)，國(guó)產(chǎn)化水平低，這種局面嚴(yán)重制約了我國(guó)民機(jī)機(jī)電系統(tǒng)的技術(shù)進(jìn)步；⑧ 國(guó)內(nèi)機(jī)電試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備供應(yīng)商很多，技術(shù)水平不一，標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，大多只依據(jù)需求進(jìn)行集成，嚴(yán)重影響了測(cè)試數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享、數(shù)據(jù)挖掘等能力的進(jìn)一步提升。

國(guó)內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)方面，大多以國(guó)軍標(biāo)、行標(biāo)、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形式存在，與機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)直接相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范較少，一般是在一些通用規(guī)范、試驗(yàn)要求等標(biāo)準(zhǔn)中涉及一些測(cè)試方面的內(nèi)容。國(guó)內(nèi)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)存在體系不完善、標(biāo)準(zhǔn)不健全、標(biāo)準(zhǔn)貫徹不到位等實(shí)際問(wèn)題[13]。上海飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院根據(jù)環(huán)控系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試需求，編制企業(yè)級(jí)規(guī)范《民用飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)試驗(yàn)室試驗(yàn)信號(hào)測(cè)量與采集規(guī)范》和《地面模擬試驗(yàn)環(huán)境中環(huán)控管路流量測(cè)試規(guī)范》等，為環(huán)境系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試的規(guī)范化提供了重要保障，但仍舊無(wú)法在測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的全面性、專業(yè)性、系統(tǒng)性等方面縮小與國(guó)外的差距。

在直升機(jī)旋翼試驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域，對(duì)高精度旋翼軌跡/流場(chǎng)測(cè)試技術(shù)、旋翼噪聲機(jī)理與控制技術(shù)、失速特性(層流、分離或湍流)測(cè)試技術(shù)、槳葉動(dòng)態(tài)模態(tài)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)、槳葉形變?cè)囼?yàn)測(cè)試新方法和新構(gòu)型旋翼系統(tǒng)(包括無(wú)軸承旋翼、剛性共軸式旋翼和萬(wàn)向鉸式旋翼)關(guān)重件疲勞載荷監(jiān)測(cè)等原理性、機(jī)理性和新方法研究不足，還沒有形成完整的旋翼氣動(dòng)和動(dòng)力學(xué)綜合分析軟件，難以開展虛擬試驗(yàn)技術(shù)研究，與國(guó)外相比，還有一定差距。

5 機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展建議

結(jié)合民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)實(shí)際需求和國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，國(guó)內(nèi)必須從提升適航驗(yàn)證能力、突破核心關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)、研制地面試驗(yàn)集成化測(cè)試平臺(tái)、推動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化工作等方面成體系開展工作，為未來(lái)我國(guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展提供重要支撐。

① 繼續(xù)深入剖析適航驗(yàn)證對(duì)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)的測(cè)試需求，提升機(jī)電系統(tǒng)適航驗(yàn)證能力。國(guó)內(nèi)需要進(jìn)一步深入剖析CCAR25、CCAR29等適航標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)的需求，明確對(duì)測(cè)試方法、測(cè)試流程和測(cè)試設(shè)備的需求，尤其應(yīng)重點(diǎn)剖析特殊復(fù)雜環(huán)境下測(cè)試技術(shù)、極限參數(shù)測(cè)試技術(shù)及其適航驗(yàn)證方法，梳理出國(guó)內(nèi)不足之處，并對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行改造或重新研制適航驗(yàn)證試驗(yàn)臺(tái)，為新一代民用飛機(jī)研制提供技術(shù)保障。

② 突破一批地面試驗(yàn)測(cè)試核心關(guān)鍵技術(shù)，提升機(jī)電系統(tǒng)地面研制試驗(yàn)測(cè)試保障能力。通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)深入調(diào)研分析，未來(lái)國(guó)內(nèi)還需重點(diǎn)突破旋轉(zhuǎn)部件測(cè)試及信號(hào)高速傳輸、氣缸內(nèi)壓力和溫度測(cè)試、槳葉軌跡/變形及槳軸拉力精確測(cè)量、旋翼綜合參數(shù)激光多普勒輪廓測(cè)量、旋翼系統(tǒng)非接觸式測(cè)量、旋翼噪聲測(cè)試及噪聲源分離測(cè)試、傳動(dòng)系統(tǒng)滑油碎屑定量檢測(cè)、基于光纖光柵的飛機(jī)管路振動(dòng)監(jiān)測(cè)、高寒環(huán)境翼型積冰高準(zhǔn)確度預(yù)測(cè)、油氣路系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、機(jī)載氧氣實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、滅火器高精度濃度測(cè)量等核心關(guān)鍵技術(shù)，不斷拓展數(shù)字孿生、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)新興技術(shù)在機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試領(lǐng)域中的應(yīng)用[14-17]，重點(diǎn)研制新一代大型客機(jī)和民用直升機(jī)等裝備急需的機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備，以提升機(jī)電系統(tǒng)研制試驗(yàn)測(cè)試保障能力。

③ 深入挖掘新的機(jī)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式對(duì)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的新需求，掌握未來(lái)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展方向。民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)目前正向綜合化、多電化和智能化方向發(fā)展，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)功能、能量、控制和物理4個(gè)方面的全綜合。隨著飛機(jī)性能的不斷提高，機(jī)電系統(tǒng)所承擔(dān)的飛行保障任務(wù)越來(lái)越重，國(guó)外波音B787、空客A380、空客A350等先進(jìn)機(jī)型已逐漸采用航空機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)，使傳統(tǒng)機(jī)電系統(tǒng)從各自獨(dú)立發(fā)展快速向機(jī)電綜合方向發(fā)展，機(jī)電系統(tǒng)綜合技術(shù)已成為未來(lái)航空的重點(diǎn)發(fā)展方向。隨著多電/全電飛機(jī)的不斷發(fā)展，采用高壓直流電源、電動(dòng)作動(dòng)器、電動(dòng)燃油泵、磁懸浮軸承等新型機(jī)載產(chǎn)品及電剎車、電結(jié)冰防護(hù)、電動(dòng)環(huán)境控制、光通信架構(gòu)等新結(jié)構(gòu)形式的機(jī)載系統(tǒng)不斷涌現(xiàn)，必將給機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

④ 研制地面試驗(yàn)集成化測(cè)試平臺(tái)，提升地面試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備通用化、智能化、信息化水平和數(shù)據(jù)共享能力。國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)地面試驗(yàn)階段的測(cè)試設(shè)備種類繁多，由于生產(chǎn)商技術(shù)能力參差不齊、標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，大多采用專用測(cè)試設(shè)備，接口定義沒有規(guī)范約束，造成各種測(cè)試設(shè)備架構(gòu)不統(tǒng)一、接口不兼容、實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享難度大，而且難以解決全壽命周期測(cè)試數(shù)據(jù)互聯(lián)、互通的要求。隨著我國(guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)功能和性能的不斷提升，為提高我國(guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)研發(fā)能力，迫切需要遵循統(tǒng)一的方法、一致的架構(gòu)、相同的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)研制機(jī)電系統(tǒng)地面試驗(yàn)集成化測(cè)試平臺(tái)，為提升地面試驗(yàn)測(cè)試設(shè)備通用化、智能化、信息化水平和數(shù)據(jù)共享能力提供重要保障。

⑤ 重視試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)工作，提升試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化水平。隨著國(guó)內(nèi)新一代大型客機(jī)及民用直升機(jī)研制的不斷開展，國(guó)內(nèi)民機(jī)標(biāo)準(zhǔn)制定工作嚴(yán)重滯后，特別是有關(guān)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試與驗(yàn)證方法的標(biāo)準(zhǔn)尤其落后，國(guó)內(nèi)應(yīng)該在現(xiàn)有機(jī)型機(jī)電系統(tǒng)研制經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，盡快完善相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并發(fā)布，為新型民機(jī)研制提供標(biāo)準(zhǔn)化支撐。

6 結(jié)束語(yǔ)

本文系統(tǒng)闡述了民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)主要試驗(yàn)類型、測(cè)試參數(shù)需求、測(cè)試傳感器需求和測(cè)試儀器需求，明確了綜合化、虛擬化、智能化、非接觸測(cè)試的發(fā)展趨勢(shì)，分析了國(guó)內(nèi)目前還存在核心關(guān)鍵測(cè)試資源依賴進(jìn)口、直升機(jī)旋翼系統(tǒng)精確測(cè)量技術(shù)有待提高、試驗(yàn)驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)化程度不高、測(cè)試數(shù)據(jù)共享難度大等主要問(wèn)題。為了提升國(guó)內(nèi)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)能力和水平，提出了國(guó)內(nèi)必須從提升適航驗(yàn)證能力、突破核心關(guān)鍵測(cè)試技術(shù)、研制地面試驗(yàn)集成化測(cè)試平臺(tái)、推動(dòng)試驗(yàn)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化工作等方面開展工作的建議，希望能夠?yàn)槲覈?guó)民用飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)發(fā)展起到一定的借鑒和指導(dǎo)作用。