ЕвроТехсервис

Автоматизированные контрольно измерительные системы. Нижний Тагил

Автоматизированная контрольно-измерительная аппаратура авиации США

Уделяя значительное внимание развитию авиации как одного нз основных средств проведения стратегических и тактических операций в будущих агрессивных войнах, Пентагон проводит целый комплекс мероприятий по дальнейшему повышению её боевых возможностей. По мнению американских специалистов, одним из путей повышения боеготовности и расширения возможностей авиации является создание совершенной автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуры (КИА), обеспечивающей своевременное выявление и устранение неисправностей узлов и агрегатов самолёта и всех его бортовых систем — двигателей, систем навигации и управления оружием, телевизионной, лазерной и инфракрасной аппаратуры и т. д.

Зарубежная печать сообщает, что применение уже имеющейся автоматизированной КИА позволило не только значительно сократить время, но и повысить качество проверки и подготовки авиационной техники к полётам. Например, использование КИА ATSJEA (Automated Test System for Jet Engine Accessories) фирмы «Рэдио корпорейшн оф Америка», предназначенной для проверки отдельных элементов реактивного двигателя J-79 самолёта F-4 «Фантом». позволило сократить время проверки системы подачи топлива с 18,5 до 6,5 ч, а форсажной системы — с 7,4 до 4 ч.

По мнению американских специалистов, автоматизированная КИА проста в эксплуатации, позволяет сократить число обслуживающего персонала и свести его функции только к наблюдению за индикаторными устройствами и замене выявленных неисправных элементов.

Считается также, что эта аппаратура обладает высокой гибкостью (возможностью расширять круг решаемых задач) за счёт модульной конструкции, позволяющей вводить в её состав новые составные компоненты, и применения ЭВМ. Эта особенность автоматизированной КИА позволяет избежать больших расходов, связанных с разработкой новой специализированной аппаратуры после снятия старых и принятия на вооружение новых образцов авиационной техники. К другим достоинствам такой аппаратуры относятся: работа в реальном масштабе времени, представление результатов контроля в графической форме и возможность использования различного вспомогательного периферийного оборудования.

Применяемые в американской авиации образцы автоматизированной КИА хотя и отличаются друг от друга конструктивно, но, как свидетельствует иностранная печать, имеют общий принцип работы, который сводится к генерации по специальной программе тестовых сигналов, измерению выходных сигналов и сравнению их с эталонными. При нормальном функционировании проверяемой аппаратуры параметры выходных сигналов должны лежать в заданных пределах.

В американской авиации используется наземная и бортовая автоматизированная КИА.

Наземная автоматизированная КИА создана на базе неавтоматизированных средств контроля функционирования самолётного оборудования. Как отмечается в американской печати, её первые образцы, обеспечивающие проверку отдельных параметров бортового оборудования, представляли собой довольно громоздкие комплексы. Однако на основе достижений в области создания совершенного радиоэлектронного оборудования американские специалисты разработали наземные автоматизированные системы КИА значительно меньших габаритов, обладающие большими возможностями. К ним относятся, например, автоматизированная система контроля параметров двигателей самолётов, а также системы DACS, VAST и AN/GSM-204(V).

Автоматизированная система контроля параметров двигателей самолётов создана на базе малогабаритной ЭВМ PDP-11 американской фирмой «Тетроник» для диагностики поршневых двигателей и газовых турбин. В иностранной печати сообщалось, что по данным, отображённым на осциллографе, она обеспечивает контроль таких параметров, как крутящий момент, частота вращения роторов, вибрация, относительная деформация и шум. Значения контролируемых параметров снимаются с помощью специальных датчиков, преобразуются в цифровую форму, обрабатываются с помощью ЭВМ и выдаются на осциллограф. Отображение результатов измерений производится в цифровой или аналоговой форме.

Система DACS (Dala Aquisilion And Control System) (рис. 1) разработана фирмой «Интернэшнл бизнес машин» для испытания самолётных ЭВМ серии 4Р, которые широко применяются в истребительной и бомбардировочной авиации США .

Рис. 1. Система автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуры DACS

Эта система создана на базе ЭВМ IBM-1800, в её состав входят: устройство управления, адаптер, внешнее запоминающее устройство на магнитных дисках, устройство считывания с перфокарт. По высказыванию американских специалистов, она обеспечивает проверку функционирования всех элементов самолётной ЭВМ: вычислителя (процессора и оперативного ЗУ), устройства ввода-вывода данных, а также встроенной схемы контроля.

При проверке функционирования вычислителя система DACS проводит испытания включения-выключения источника питания, теплового режима, загрузки памяти и правильности её работы, отработки тестовой программы, схемы зашиты данных и цепей связи. Устройство ввода-вывода данных проверяется на правильность работы при заданной скорости, обеспечении приоритета обслуживания каналов связи и других условиях.

Функционирование встроенной схемы контроля проверяется автоматизированной системой DACS в двух режимах: предполётном и полётном. Основная цель контроля в обоих режимах — определение возможностей схемы по выявлению и устранению отказов (на уровне модуля) бортовой ЭВМ перед полётом и в полёте.

Система VAST (Versatile Avionics Shop Test Equipment) предназначена для контроля за работоспособностью бортового радиоэлектронного оборудования самолётов и вертолётов авиации ВМС США. Разработано два типа этой системы: AN/USM-247 — для проверки радиоэлектронного оборудования палубных самолётов F-14, А-7Е и Е-2С; ANAJSM-335 — для проверки радиоэлектронного оборудования вертолётов СН-46 и СН-53.

ВМС США заключили с фирмой «Хэррис» контракт на изготовление 93 комплектов аппаратуры AN/USM-247. По данным зарубежной печати, уже поставлено 46 комплектов, которые установлены на авианосцах «Энтерпрайз» и «Саратога», в центре испытания авиационного оборудования в Патаксент-Ривер (штат Мэриленд), центре ракетного оружия в Мугу (штат Калифорния) и других подразделениях ВЛАС.

Как отмечается в иностранной печати, использование системы VAST позволило значительно снизить затраты сил и средств на проверку бортовой аппаратуры самолётов и вертолётов. В её состав входят: ЭВМ, блок передачи данных, аппаратура имитации сигналов и измерения параметров самолётного оборудования, а также источники питания (рис. 2).


Рис. 2. Система автоматизированной контрольно-измерительной аппаратуры VAST

ЭВМ управляет работой всего измерительного комплекса (путём отработки тестовых программ), а также проводит расчёты, связанные с контролем функционирования радиоэлектронной аппаратуры самолётов (вертолётов), и диагностику отказов. Кроме того, она производит обработку данных проведённых измерении и выдаёт результаты испытаний на печать. Программы проверки хранятся в двух внешних запоминающих устройствах на магнитных лентах.

Блок передачи данных предназначен для связи оператора с ЭВМ, синхронизации работы ЭВМ и аппаратуры имитации сигналов, измерения параметров самолётного оборудования. Для этих целей на переднем стенке блока имеются индикатор на электронно-лучевой трубке и клавиатура, позволяющая оператору подключаться к любому элементу системы VAST. Кроме того, на блоке есть панель, на которой отображаются результаты автоматической самопроверки работоспособности отдельных элементов системы.

Аппаратура имитации сигналов и измерения параметров самолётного оборудования осуществляет непосредственный контроль за функционированием оборудования. По данным иностранной печати, в её состав входят генераторы сигналов в диапазонах частот 0,1-50 кГц, 10 кГц- 40 МГц, 20-500 МГц и 4-8 ГГц, синхронизатор, анализаторы спектра, импульсный и функциональный генераторы, коммутаторы сигналов, генератор давления и другие устройства.

Система AN/GSM-204(V) (упрощённый вариант системы VAST) предназначена для проверки радиоэлектронного оборудования самолётов ВВС. Она включает ЭВМ, различные генераторы сигналов, коммутаторы, согласующие устройства и источники питания. Характерными особенностями системы являются: возможность изменять состав аппаратуры для приспособления к измерению различных параметров, наличие универсальных декодирующих запоминающих устройств для сопряжения работы оборудования, возможность самопроверки работоспособности элементов самой системы. По мнению американских специалистов, AN/GSM-204(V) останется на вооружении ВВС США до конца 80-х годов.

Бортовая автоматизированная КИА разрабатывается в США с начала 60-х годов. По взглядам американских специалистов, необходимость создания и принятия на вооружение такой аппаратуры объясняется тем, что наземная КИА не позволяет осуществлять контроль за функционированием бортового оборудования самолёта (вертолёта) в полёте при выполнении им боевой задачи, а это снижает вероятность своевременного обнаружения и устранения отказов авиационной техники и, следовательно, вероятность успешного решения боевой задачи. Считается, что применение бортовой автоматизированной КИА позволит выполнять качественный контроль за работой оборудования в полёте в истинном масштабе времени, снизить затраты сил и средств на его проверку перед полётом, повысить вероятность выполнения боевой задачи.

Первые образцы этой аппаратуры контролировали работу отдельных элементов бортового радиоэлектронного оборудования (например, автопилота и вычислителя аэродинамических параметров). Возможности последних образцов шире — они контролируют работу двигателей и большинства бортовых систем самолёта (вертолёта). К таким образцам относятся, например, аппаратура контроля работы реактивных двигателей и автоматизированная КИА CITS.

Аппаратура контроля работы реактивных двигателей предназначена для контроля и выдачи точных данных о состоянии двигателей F100 и F401. По данным иностранной печати, она используется совместно с гидромеханической системой управления подачи топлива н устанавливается непосредственно на двигателе, рассчитана на работу в условиях высоких температур, больших ускорении и вибрационных нагрузок.

Автоматизированная КИА работы двигателей контролирует (путём сравнения с заданными) следующие параметры: тягу, давление на выходе компрессора высокого давления, температуру на входе в двигатель и турбину двигателя привода вентилятора, частоту вращения роторов вентиляторов и компрессора высокого давления, мощность приводимых двигателем генераторов электроэнергии, положение сопла. При выявлении отклонения от заданных параметров аппаратура выдаёт сигналы в главную гидромеханическую систему управления подачей топлива.

В состав аппаратуры входят: малогабаритная ЭВМ, устройство сопряжения и блок питания. ЭВМ обеспечивает выполнение всех расчётов и представляет собой универсальную машину с арифметическим устройством параллельного действия (выполнено на 11 больших интегральных схемах). Разрядность её 16 бит, тактовая частота 500 кГц. Основное запоминающее устройство ЭВМ состоит из постоянной (ёмкостью 2816 слов) и переменной (ёмкостью 96 слов) памяти. Для хранения постоянных величин в ЭВМ применяется вспомогательное запоминающее устройство на интегральных схемах.

Устройство сопряжения обеспечивает согласование работы ЭВМ с датчиками информации и главной гидромеханической системой управления подачей топлива.

Конструктивно аппаратура контроля работы реактивных двигателей скомпонована в блок размерами 430х330х150 мм и весом около 11 кг (рис. 3). Кожух блока выполнен из алюминия, поглощающего большое количество тепла, он обеспечивает защиту от воздействия окружающей среды. Охлаждение элементов ЭВМ и блока питания производится путём пропускания через них (по специальному трубопроводу) топлива.

Рис. 3. Аппаратура контроля работы реактивных двигателей

Автоматизированная КИА CITS (Central Integrated Test System) предназначена для проведения наземных и полётных испытаний всех бортовых систем создаваемого в США стратегического бомбардировщика В-1. Она обеспечивает выявление отказов и выдачу результатов испытаний на индикаторы членов экипажа.

В её состав входят пять устройств сбора данных, ЭВМ, печатающее устройство, магнитофон и пульт управления. Устройства сбора данных используются для сопряжения работы контрольной аппаратуры с бортовыми системами самолёта. Каждое из них обеспечивает съём данных со 120 источников аналоговых и 112 источников дискретных сигналов и выдачу 30 дискретных сигналов. Изменение формы сигнала из аналоговой на цифровую производится с помощью специальных преобразователей. Для обмена информацией каждое устройство сбора данных имеет 12 входных и 12 выходных последовательных цифровых каналов.

ЭВМ является центральным элементом, осуществляет управление работой КИА и обработку данных испытаний по заданной программе. Она имеет модульную конструкцию, малые габариты, вес и потребляемую мощность. Её быстродействие 200 тыс. операций в секунду, объем памяти около 50 тыс. 16-разрядных слов.

В состав математического обеспечения ЭВМ входит набор программ, обеспечивающих подготовку элементов КИА к работе, управление работой в реальном масштабе времени, проведение самопроверки, ввод-вывод данных, управление и выбор режима испытаний, испытание работоспособности бортовых систем, управление выключением из общей схемы отказавшего элемента, отображение и регистрацию данных.

Ленточное печатающее устройство регистрирует данные, которые используются при послеполётном анализе функционирования бортовых систем самолёта.

На магнитофон во время полёта записываются все команды оператора CITS, данные работы двигателей, отказы и рабочие характеристики бортовых систем.

Через пульт управления осуществляется связь оператора с КИА, отображение данных состояния бортовых систем самолёта, выбор режима работы КИА и т. д. Для решения этих задач на передней стенке пульта выведены индикаторы и органы управления.

В иностранной печати отмечается, что автоматизированная контрольно-измерительная аппаратура находит все более широкое применение в американской авиации. В настоящее время в США проводятся работы по дальнейшему её развитию и созданию новых, более совершенных образцов. Например, по данным американской печати, в ВВС США ведутся большие работы по созданию универсальной автоматизированной системы обслуживания самолётов, которую планируется использовать во всех авиационных частях и подразделениях. Применение такой аппаратуры, по мнению зарубежных специалистов, позволит значительно повысить боевую готовность американских ВВС.