航空電子機(jī)載設(shè)備可靠性研究

2018-03-20 23:37張新

數(shù)字通信世界 2018年2期

張新

（交通運(yùn)輸部北海第一救助飛行隊(duì)，煙臺(tái) 264000）

1 航空電子機(jī)載設(shè)備的概念及重要性

現(xiàn)階段，航空電子機(jī)載設(shè)備已廣泛應(yīng)用在民航客機(jī)或軍事飛行器中，可保障航空任務(wù)順利完成。以民航客機(jī)為例，常用的電子機(jī)載設(shè)備主要為機(jī)內(nèi)通信和機(jī)外通信兩部分。部分大型、先進(jìn)的客機(jī)中還裝有報(bào)告系統(tǒng)、衛(wèi)星通信設(shè)備等。其中，機(jī)內(nèi)通信主要負(fù)責(zé)旅客廣播、機(jī)內(nèi)聯(lián)絡(luò)等，而機(jī)外通信負(fù)責(zé)飛機(jī)與飛機(jī)之間的聯(lián)絡(luò)、飛機(jī)與地面指控中心的聯(lián)絡(luò)等，從而合理規(guī)劃航線，或進(jìn)行相應(yīng)的應(yīng)急處理。當(dāng)飛機(jī)處于航行狀態(tài)時(shí)，電子機(jī)載設(shè)備所處的環(huán)境復(fù)雜多變，若其受到內(nèi)外部因素的影響時(shí)，容易發(fā)生安全隱患。因此，提高航空電子機(jī)載設(shè)備的可靠性是十分重要的。一般可從極限溫度、溫度驟變、振動(dòng)三個(gè)方面進(jìn)行研究。需要技術(shù)人員模擬航空電子機(jī)載設(shè)備的真實(shí)工作環(huán)境，并逐漸添加試驗(yàn)應(yīng)力，以觀測(cè)設(shè)備的極限應(yīng)力，但要避免對(duì)設(shè)備造成破壞，便于技術(shù)人員了解設(shè)備中存在的缺陷問(wèn)題。另外，通信系統(tǒng)是飛機(jī)的重要組成部分，隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，所發(fā)射衛(wèi)星的數(shù)量越來(lái)越多，無(wú)線電波在傳輸過(guò)程中會(huì)對(duì)其他信號(hào)造成干擾，使得飛機(jī)通信系統(tǒng)無(wú)法正常工作，容易發(fā)生安全事故。因此，需要提高航空通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性，避免外部電磁波對(duì)航空電子機(jī)載設(shè)備造成影響。

2 航空電子機(jī)載設(shè)備的可靠性研究

2.1 可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)

自上世紀(jì)80年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者對(duì)航空電子設(shè)備的可靠性測(cè)試方法進(jìn)行了分析，認(rèn)為該技術(shù)具備檢測(cè)周期長(zhǎng)、檢測(cè)成本高等缺點(diǎn)，試驗(yàn)中存在很多的的限制性問(wèn)題。對(duì)此，科學(xué)家提出了高加速壽命試驗(yàn)（HALT）、高加速應(yīng)力篩選（HASS）等方法。例如，一是，HALT檢測(cè)方法。主要應(yīng)用在航空電子機(jī)載設(shè)備的設(shè)計(jì)與研發(fā)階段，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品中存在的缺陷問(wèn)題，幫助設(shè)計(jì)人員查找問(wèn)題、分析原因，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。HALT主要包括加速壽命試驗(yàn)和步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)兩部分，在設(shè)置應(yīng)力參數(shù)時(shí)，需要以高溫、隨機(jī)振動(dòng)、溫度循環(huán)等為主，根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)來(lái)逐步增加應(yīng)力，直至設(shè)備達(dá)到破壞極限。在采用步進(jìn)應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)，第一步應(yīng)放低應(yīng)力極限，有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障，了解失效零件出現(xiàn)問(wèn)題的原因，從而修正誤差。當(dāng)這一問(wèn)題處理完畢后進(jìn)行下一步試驗(yàn)，反復(fù)進(jìn)行操作，直至大部分零件都已失效或遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)應(yīng)力范圍時(shí)，可立即結(jié)束試驗(yàn)。二是，HASS檢測(cè)法。實(shí)際上，HASS法是在環(huán)境應(yīng)力篩選法（ESS）基礎(chǔ)上進(jìn)行的增強(qiáng)，利用比設(shè)備實(shí)際受力高得多的應(yīng)力來(lái)激發(fā)環(huán)境篩選，能有效縮短篩選周期。該方法能快速找到產(chǎn)品出現(xiàn)的缺陷問(wèn)題，從而判斷產(chǎn)品在實(shí)際使用時(shí)可能存在的故障，并不會(huì)對(duì)實(shí)際疲勞壽命造成太大的影響。在實(shí)際試驗(yàn)階段，需要對(duì)產(chǎn)品的破壞極限或工作極限進(jìn)行確定，便于選定試驗(yàn)應(yīng)力等級(jí)。通常情況下，兩端溫度應(yīng)力要小于工作應(yīng)力的20%左右，隨機(jī)振動(dòng)要小于實(shí)際振動(dòng)極限的50%左右。當(dāng)這些參數(shù)確定后，需要同時(shí)對(duì)3-5個(gè)已有缺陷的航空電子機(jī)載設(shè)備進(jìn)行篩選檢測(cè)，并要在同一樣品的剖面上反復(fù)進(jìn)行15次左右的試驗(yàn)，確保檢測(cè)結(jié)果的科學(xué)性。

2.2 航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)

近幾年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者不斷加大了航空數(shù)據(jù)總線技術(shù)的研究力度，現(xiàn)已獲得了顯著的成就。主要是因?yàn)橹悄芑夹g(shù)的發(fā)展，使得航電系統(tǒng)向模塊化、智能化方向發(fā)展，從而提高了航空通信系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性?，F(xiàn)有的航空數(shù)據(jù)總線包括ARINC429總線、ARINC629總線、STANAG3910總線、RS485總線、MIL-STD-1773總線等，能有效提高航空電子機(jī)載設(shè)備的可靠性。例如，ARINC429總線是一種接口型數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)，雖然總線上有兩種設(shè)備，但實(shí)際上只能應(yīng)用一種發(fā)送設(shè)備，對(duì)于接收設(shè)備沒(méi)有特殊的要求。無(wú)論是發(fā)送設(shè)備還是接收設(shè)備，都采用了屏蔽雙絞線，并利用單向廣播式來(lái)傳輸信息，其傳輸速率可達(dá)到100kb/s。由于ARINC429總線具備抗干擾能力強(qiáng)、性能穩(wěn)定、可靠性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在A310、B-737等民航客機(jī)中得到了廣泛使用。而ARINC629總線是基于ARINC429總線基礎(chǔ)上而開(kāi)發(fā)的，該總線的傳輸速率可達(dá)到2Mb/s，基本可以滿足現(xiàn)代航空高速傳輸?shù)囊?。ARINC629總線集合了1533B總線的優(yōu)點(diǎn)，采用了雙向傳輸模式，能有效提高通信傳輸效果。同時(shí)，該總線對(duì)1533B總線進(jìn)行了創(chuàng)新，擺脫了集中式控制的限制，不需要總線控制器即可運(yùn)行操作，能有效降低風(fēng)險(xiǎn)隱患。因此，ARINC629總線具備連接簡(jiǎn)便、雙向傳輸、兼容性好、自主控制等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用在B-777等民航客機(jī)中，并在航空通信系統(tǒng)、航空動(dòng)力系統(tǒng)、航空電子系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的價(jià)值，可確保飛機(jī)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。

3 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)上述分析可知，隨著航空電子科技領(lǐng)域的發(fā)展，電子機(jī)載設(shè)備將廣泛應(yīng)用在飛機(jī)或飛行器中，并向智能化、復(fù)雜化、集成化方向發(fā)展，有利于推動(dòng)航空領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程。對(duì)此，要求相關(guān)人員加大航空電子機(jī)載設(shè)備的研究力度，縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，豐富設(shè)備功能，提高產(chǎn)品性能。同時(shí)，還需要對(duì)產(chǎn)品的可靠性進(jìn)行全方位研究，及時(shí)找出存在的缺陷，確保航空電子機(jī)載設(shè)備可以順利運(yùn)行。