隨著民機機載成品件數量的不斷增加和系統結構的不斷復雜化，機載成品件測試技術的重要性日益凸顯。
民機機載成品件是飛機上的重要設備，是飛機自動控制與綜合化的關鍵部件，在飛機控制系統中占有重要地位。機載成品件測試是飛機制造的重要環節， 其產生的任何微小差錯都會影響飛行任務的完成甚至會造成飛行事故。因此，對機載成品件進行充分鑒定和測試驗證，成為保障飛機安全性、可靠性和適航性的重要手段。
機載成品件測試技術可以按測試對象類型（如系統控制部件類、傳感器類、電氣元器件類、機載軟件類等）進行分類。圖1為民機機載成品件測試技術分類。表1為機載成品件的主要測試對象。在表1中列出了不同類型測試對象的典型機載成品件名稱。
圖1 民機機載成品件測試技術分類
目前，國外一些制造商針對機載成品件測試已有了成熟的測試技術和體系，而國內針對機載成品件的測試體系尚未健全，技術發展還不成熟。故此，有必要開展機載成品件測試技術的研究，從而促進國內民機實現制造流程的優化，實現產品交付質量的提升。
國外機載成品件測試技術概述
1、系統控制部件測試技術
為確保飛機總裝階段的生產進度和控制系統的可靠性，國外飛機制造商對系統控制部件在裝機前均需進行入廠接收檢驗和故障檢測。
以綜合性強、高度模塊化的航電系統成品件為例，法國宇航ATEC6通用自動測試平臺已被空客、波音飛機制造商進行了廣泛測試應用。ATEC6自動測試平臺采用SMART系統，應用虛擬儀器技術，可快速實現系統的集成和TPS的移植；由于采用網絡技術，使其具備了遠程故障診斷/維修的能力；該平臺還使用了ARINC-608A接口，使其具備可擴展的功能，可以將外場可更換單元（LRU）故障迅速隔絕到內場可更換單元（SRU）。ATEC6通用自動測試平臺如圖2所示。
圖2 ATEC6通用自動測試平臺
2、傳感器測試技術
全球機載傳感器供應商主要是美國的克瑞、霍尼韋爾、古德里奇和法國的高諾斯等公司。這些公司已經實現了傳感器產品系列化的研發，可進行抗電磁干擾能力強、工作溫度范圍廣的傳感器產品的研制。在測試技術方面，國外生廠商基于工業CT技術研發出了一套基于X射線的高分辨率微焦點工業CT系統。該系統具有300 kV微焦點定向式X射線管，細節分辨率低于1 μm，可以獲得各種大小傳感器設備的高精度3D信息。圖3為全能型X射線微焦點工業CT系統。
圖3 全能型X射線微焦點工業CT系統
3、繼電器測試技術
繼電器的電壽命指的是在規定的正常工作條件下，繼電器不需要修理或更換零件而承受的負載操作次數。繼電器的可靠性壽命試驗是該類成品件最為重要的一種試驗形式。
20世紀60年代，美國制定了軍用的可靠性標準。20世紀80年代，日本發布了日本工業標準JIS-C-5440《有可靠性要求的控制用小型繼電器通則》。美國開發的RT160型繼電器可靠性壽命試驗裝置，采用微處理器進行控制，能自動測量接觸壓降、介質耐壓、線圈直流電阻、線圈電流、吸合時間。該設備可以一次進行一個或多個已選定好的項目的測定工作，并能在試驗結束時顯示試驗數據報表。
4、機載軟件測試技術
機載軟件是一個綜合復雜性、多樣性、實時性、反應性、嵌入性、安全性、可靠性等屬性于一體的大型復雜系統。軟件安全性是其測試中的重中之重，這需要通過各種技術進行分析、建模、評估和保障。隨著機載軟件安全性不斷被重視，各國相繼進行了研究。
國外針對機載軟件的建模技術與故障分析技術進行了深入研究。美國洛克希德馬丁公司（Lockheed Martin，LMT）提出在單元測試階段可進行灰盒測試。該方法可提高測試效率，節約測試成本。其主要應用于針對代碼測試的單元測試階段，并且主要利用“灰盒”概念進行功能測試用例設計，灰盒測試方法能更有效地結合黑盒測試和白盒測試的要素，能夠發現容易被黑盒測試和白盒測試忽視的問題。
國內機載成品件測試技術概述
1、系統控制部件測試技術
在國內民機制造體系中，對于系統控制部件測試技術方面的研究起步較晚，基礎較為薄弱。在測試系統開發方面，如華力創通研制出了HRT2000綜合驗證平臺。該平臺主要應用于航空領域，可用于系統綜合驗證，支持設備測試、單系統測試、多系統綜合測試、集成驗證及地面試驗，圖4為HRT系統實物圖。
圖4 HRT系統實物圖
國內某航空制造商自主研發的高頻收發機測試臺、甚高頻收發機測試臺、甚高頻導航接收機測試臺、測距儀測試臺和大氣數據計算機測試臺，能夠對航電系統主要的成品件進行全面的性能測試，開創了國內民機系統件測試領域的先河。
2、傳感器測試技術
隨著傳感器在飛機上的大量應用以及傳感器技術的更新換代，國內高校、科研院所等單位在固定翼飛機傳感器類成品件測試技術及測試裝備的研制上開展了很多研究，并取得了一定成果。
如在溫度傳感器測試方面，黃向華等采用基于自聯想神經網絡技術對航空發動機溫度傳感器傳感器的故障診斷進行了研究應用，這種方法完成了自動識別估計誤差與傳感器故障識別；趙永平采用稀疏最小二乘支持向量機算法和支持向量回歸快速在線近似方法完成了樣本在線學習的能力。
3、繼電器測試技術
國內高校院所針對繼電器可靠性壽命測試裝置進行了研究與開發。隨著科研能力的不斷提升，科研工作的不斷深入，我國電子產品的可靠性得到了很大的提升，如河北工業大學開發的RTDML-2型、沈陽工業大學研究開發的電磁繼電器壽命試驗臺等。這些測試裝置主要采用中間檢測法，主要檢測靜態接觸電阻值是否超標，機械或電氣是否失效。根據這些指標來判斷整體繼電器是否失效。西安交通大學提出的繼電器平均開斷電弧持續時間的數學模型具有很重要的理論指導作用。
4、機載軟件測試技術
航空機載軟件屬于典型的安全關鍵系統，隨著科學技術的進步和航空領域的發展，國內知名學校與企業加大了對機載軟件實時性、反應性、安全性等測試技術的研究力度。
趙躍華等提出了基于故障樹對機載軟件進行安全性分析得到對系統安全性影響較大的模塊，最后利用分析結果解決安全性風險剖面開發的問題；丁銳等從對并行工程的研究入手，尋求基于并行工程的航空嵌入式軟件測試過程，用于解決軟件測試面臨的質量、進度、成本等問題；白焱等針對機載軟件測試的可靠性、安全性和穩定性等要求，提出了一種Y模型，完整地體現了整個機載軟件的測試開發和流程，大大縮短了研發周期。
國內外測試技術對比分析
1、系統控制部件測試技術
國外針對系統控制部件的測試已進行了多年的研究，測試體系已經完善，測試技術也比較成熟。而我國對于系統控制類成品件的測試系統仍存在測試標準化不健全、系統集成化度不高、交聯測試能力低、缺少故障隔離手段、仍以單系統手動測試為主、缺乏系統化、網絡化控制的測試手段、測試周期長、效率低下等問題。
2、傳感器測試技術
目前對于傳感器的研制與測試仍以國外的廠商為主，他們開發出了一系列的測試設備，大大加強了傳感器的測試效率。而國內對于傳感器的測試起步較晚，傳感器類成品件測試系統仍存在標準制定不規范甚至缺少相應的行業標準、系統或平臺接口較少、兼容性與可擴展性能力差、缺少故障排查能力、對于測試數據利用率太低、不能從數據中分析出有效信息等問題。
3、電氣類成品件測試技術
國外在電氣類成品件上的研究起步較早。如針對繼電器的可靠性測試，國外許多公司開發出了一系列可用于實際生產中的測試設備。國內對于電氣成品件測試系統存在缺少標準的問題，與其他系統兼容性差，主要以單系統手動測試為主，缺少自動化、多系統測試能力。
4、機載軟件測試技術
國外自上世紀開始就不斷關注機載軟件安全性和穩定性等方面的研究。國內對于機載軟件的測試起步較晚，一方面存在現有DFM建模技術及故障樹分析技術自動化水平比較低的問題；另一方面，缺乏安全性分析驗證措施。以上都將影響飛機產品的安全可靠性能。
國內測試技術發展趨勢
隨著我國對民機的重視程度與日俱增以及科研能力的不斷提升，我國對于機載成品件測試技術的研究不斷加強。但與國外相比仍有一定差距。針對測試技術的發展可以在以下3個方面進行研究。
1、開放式系統聯試技術
針對機載成品件測試系統單一，不能進行多系統測試的問題，機載成品件測試系統需采用分布式結構，根據專業分工及檢測需要，平時檢測工作時，系統分散為多個分系統，每個分系統具有獨立工作能力；需要整機聯試時，可通過網絡迅速地組成一套聯試設備。
2、便攜式原位在線測試技術
針對測試設備過于龐大，單個測試系統過于繁多，便攜式測試設備是下一階段的研究重點。便攜式原位測試用于機載產品在線檢測，在不拆或者少拆機載產品的條件下，通過在地面進行模擬被測系統工作狀態及所需的各種電氣環境，實時采集、處理被測系統工作信號，可結合專家排故經驗，快速、準確對被測系統進行故障定位。
3、工業無損檢測技術
工業無損檢測技術能有效提高檢測效率，降低測試周期。通過工業無損檢測技術能清晰、直觀、準確地呈現被檢測物體內部的結構。基于無損檢測，能夠獲取存有故障的傳感器成品件特定的截面圖像，分析其故障原因并提出相應的改進措施。
結束語
目前，國內高新技術產業百花齊放，大飛機事業不斷推進，民機機載成品件測試技術也在逐漸走向成熟。借鑒國外先進技術，正視自身差距，有助于促進國內民機機載成品件測試技術走出一條自主發展的路線，實現優化飛機制造流程、提升產品質量、提高產品效率、降低飛機制造成本的目標，最終滿足市場的嚴峻挑戰和客戶日益增長的需求。
作者：童彥，劉鵬寅，李徐輝，魏士皓
工作單位：上海飛機制造有限公司
來源：測控技術、航電科技圈
