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从广州航新航空与NI合作案例,把脉航电测试需求和创新趋势

2018-12-21
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今年10月下旬,中国国产首款大型水陆两栖飞机——“鲲龙”AG600在湖北漳河机场成功进行水上首飞。这一非凡成就的背后,离不开航空工业北控所的AG600铁鸟试验团队在100天的时间里、攻克270多项试验难关的巨大贡献!通常来说,大型飞机的传感节点多、数据类型复杂,加上可靠性的严苛要求,若采用传统的测试方案,会导致整体的试验周期较长,因此100天内完成270多项测试任务近乎不可能。这是如何做到的呢?


这一疑问在不久前结束的National Instruments(以下简称NI) 公司年度盛会——“NIDays 2018”上得到了解答。据NI技术市场工程师屠方泽介绍,NI公司与航空工业北控所有着长期的合作,AG600测试团队在设计测试系统时,正是选择了具备可拓展性、灵活性、软硬件复用性于一体的NIPXI平台,来应对整个飞机试验中复杂度最高耗时最长的铁鸟试验。不了解的筒子自己戳链接复习哦👉AG600水上首飞成功,PXI平台助力其搭建铁鸟试验系统


屠方泽讲述航空航天领域测试新趋势

 

“国防与航空航天领域是NI重点关注的应用领域之一。”屠方泽表示,“数十年来,NI一直作为这一领域客户最值得信赖的顾问,帮助客户优化测试策略,以满足严苛的技术和业务需求。除了铁鸟试验系统,NI领先的测试测量技术也在航空测试的另一关键应用上成功落地,这就是航电系统的测试。”

 

借NI之力,小型综合化仪器应对航电大挑战


航电系统通常指飞机上所有电子系统的总成。一个最基本的航空电子系统由通信、导航和雷达等多个系统构成。自飞机诞生以来,飞机与地面之间的通信就不可或缺。经过数十年的发展,航空从业者不断将新的通信协议加入其中,这推动了远程通信的爆发式增长,也意味着飞机在使用时必须携带较多数量的专用通信设备,比如包括关乎乘客安全的空地通信系统等。


同时,为了飞行过程的安全性,研究者开发了导航传感器来辅助飞行员进行精确定位与导航等。因此,除了众多通信设备,飞机驾舱又添加了一大批无线电导航和雷达设备。


航空电子系统示意图

 

所以,面对愈发复杂的航电系统,工程人员应当如何开展测试? NI公司合作伙伴——广州航新航空科技股份有限公司(以下简称航新公司)副总设计师陈洪雨在NIDays的演讲中这样说道:“航电系统,包括航空通信、导航、监控系统的测试维护,一直以来以所需专用测试仪器设备多而‘著称’,这其中涉及了信号源、信号交互式模拟器,综合测试仪器等。


早期,航新公司的ATE设备只有功能单一的台式测试仪器,要完成多种类型的测试任务,则需要通过GPIB总线来搭建,这在体积、重量和成本等方面不具备优势,可以说是航电测试的一大痛点。”


伴随外部的客户对航新公司产品的价格、体积、重量、交货周期、维护升级等方面提出越来越高的要求,以及公司内部对提高产品性能、降低系统成本,实现可持续盈利等目标,航新公司开始选用NI基于PXI技术的产品来替代常规化的测试设备,如万用表、示波器等,帮助实现自身ATE产品的小型化与低成本化。


航电测试仪器发展趋势:体积更小、功能更强

 

陈洪雨补充道:“尽管如此,受制于当时的技术瓶颈,航新在通信、导航测试等方面的产品仍然采用十多种专用的模拟仪器。直到2012年,航新在参加NIWeek大会时,了解到基于NI技术,如合成仪器、SDR、可编程FPGA实现医疗器械小型化与完成复杂测试的案例。受此启发,航新决定采用NI VST(矢量信号收发仪)产品来研发通信、导航方面的仪器设备,将原本功能复杂的众多仪器、整合到一台设备中。得益于NI一流的VST硬件和功能不断加强的LabVIEW软件系统,这一研发过程十分迅速,最终产品体积较小、性能突出、易于升级扩展且成本具有竞争力,很快就得到了市场的认可。”


基于NI VST,打造综合化航电测试平台


在测试仪器的发展趋势中,小型化是最直观的体现,而综合化的特性往往容易被忽略。从本文聚焦的航电系统测试出发,航电测试设备一般包括信号源、信号交互式模拟器、综合测试仪器等类型。其中,信号源包括微波着陆、全向信标、ADS-B、GPS信号发生器等,交互式模拟器包括空管应答机、塔康、测距机等,综合测试仪器的种类则更为广泛。综合化,意味着一台测试仪器即可完成上述类型的航电测试,这也是NI对航空航天测试新趋势的看法。


屠方泽表示:“NI正致力于推动综合化合成仪器,以应对航空航天测试的未来挑战。而打造综合化合成仪器的关键,在于灵活的软件开发环境、可拓展的模块化硬件,以及行业解决方案的生态圈。NI与航新公司的强强合作就是其中具有代表性的一个案例。”


据悉,航新公司在NIDays 2018上展示的STAR-1000D(台式)航空仪器无线电综合测试仪就是一款基于NI VST构建的通用化、功能强大的平台,将16种通信导航模拟器和通用仪器功能集成到一台设备中,提供包括塔康、微波着陆等超过十二种专用测试仪器的功能。此外,STAR-1000D还保持部分串通仪器特点,具有可触摸操作的显示屏,支持本地、程控两种操作方式,可满足航空CNS系统设备性能测试要求。


陈洪雨称:“STAR-1000D既可以作为标准设备整合到大型ATE中,也可以作为一个独立的设备在实验室或者维修车间使用,具有很好的灵活性,这得益于NIPXI平台模块化的优势。”


基于NI VST构建的通用化、功能强大的平台——STAR1000D


此外,航新公司还推出了同样基于NI VST的便携式航空无线电综合测试仪STAR-3000,采用与STAR-1000D相同的软硬件架构,可通过天线完成CNS系统功能测试。


由于NI VST、LabVIEW等软硬件对用户开放,航新可使用FPGA构建一个功能可软件定义的平台,进一步开发自定义的通信导航模拟器算法,功能按需配置,内外场兼容使用,实现综合化的航电系统测试方案。”陈洪雨表示,“经过计算,实现相同的功能,航新合成仪器产品在体积、重量和费用上已经不足传统仪器的四分之一!”


基于NI PXI平台的航新公司合成仪器实现大幅度降低成本

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全寿命周期管理,NI助力最小化系统成本


事实上,国防与航空航天测试工程的服役周期已经达到10~15年,这是业内的惯例。根据NI全球市场资深副总裁Ajit Gokhale在公开资料中的陈述:在没有提前预知的核心测试组件停产事件可能导致金额庞大的临时购买替换设备成本,或临时选择增加自研计划而牺牲新产品开发进度,这是被动的选择。因此,有意识地规划并评估测试系统全寿命周期的管理,确保产品技术的领先地位,与整体测试系统不受影响。


STAR-1000D与STAR-3000两款测试设备应用于航电系统测试的全寿命周期

 

例如,上述航新STAR-1000D与STAR-3000两款测试设备应用于航电系统测试的全寿命周期场景中,包括研发、生产制造、使用维护、故障修复等方面。基于NI PXI的优势,在面临新的测试需求时,仪器设备具有良好的拓展性与迭代性,从而发挥测试系统更高的价值和稳定的创新。


NI倡导测试系统的主动式全寿命周期管理

 

“主动式、战略性的全寿命周期管理,覆盖航空航天领域从定义、开发、生产和部署以及运营和支持的整个过程,并通过减少时间进度和预算风险、减少维护和支持成本,同时提供十年保修、八小时快速备件替换的服务,满足行业最苛刻的技术要求,从而帮助客户成功!”屠方泽最后总结道。

 

关于广州航新航空科技股份有限公司

广州航新航空科技股份有限公司(简称:航新科技)创立于1994年,旗下拥有航新电子、上海航新、香港航新、哈尔滨航卫、天津航新、北京航新、爱沙尼亚Magnetic飞机维修公司(MMRO)等多家子公司。航新科技可提供航线维护、飞机大修、飞机涂装、内饰翻新、部件修理、资产管理、飞机拆解、发动机管理、航材管理、设计与制造、工程服务、技术培训等一系列民航服务。


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