随着民机机载成品件数量的不断增加和系统结构的不断复杂化，机载成品件测试技术的重要性日益凸显。
民机机载成品件是飞机上的重要设备，是飞机自动控制与综合化的关键部件，在飞机控制系统中占有重要地位。机载成品件测试是飞机制造的重要环节， 其产生的任何微小差错都会影响飞行任务的完成甚至会造成飞行事故。因此，对机载成品件进行充分鉴定和测试验证，成为保障飞机安全性、可靠性和适航性的重要手段。
机载成品件测试技术可以按测试对象类型（如系统控制部件类、传感器类、电气元器件类、机载软件类等）进行分类。图1为民机机载成品件测试技术分类。表1为机载成品件的主要测试对象。在表1中列出了不同类型测试对象的典型机载成品件名称。
图1 民机机载成品件测试技术分类
目前，国外一些制造商针对机载成品件测试已有了成熟的测试技术和体系，而国内针对机载成品件的测试体系尚未健全，技术发展还不成熟。故此，有必要开展机载成品件测试技术的研究，从而促进国内民机实现制造流程的优化，实现产品交付质量的提升。
国外机载成品件测试技术概述
1、系统控制部件测试技术
为确保飞机总装阶段的生产进度和控制系统的可靠性，国外飞机制造商对系统控制部件在装机前均需进行入厂接收检验和故障检测。
以综合性强、高度模块化的航电系统成品件为例，法国宇航ATEC6通用自动测试平台已被空客、波音飞机制造商进行了广泛测试应用。ATEC6自动测试平台采用SMART系统，应用虚拟仪器技术，可快速实现系统的集成和TPS的移植；由于采用网络技术，使其具备了远程故障诊断/维修的能力；该平台还使用了ARINC-608A接口，使其具备可扩展的功能，可以将外场可更换单元（LRU）故障迅速隔绝到内场可更换单元（SRU）。ATEC6通用自动测试平台如图2所示。
图2 ATEC6通用自动测试平台
2、传感器测试技术
全球机载传感器供应商主要是美国的克瑞、霍尼韦尔、古德里奇和法国的高诺斯等公司。这些公司已经实现了传感器产品系列化的研发，可进行抗电磁干扰能力强、工作温度范围广的传感器产品的研制。在测试技术方面，国外生厂商基于工业CT技术研发出了一套基于X射线的高分辨率微焦点工业CT系统。该系统具有300 kV微焦点定向式X射线管，细节分辨率低于1 μm，可以获得各种大小传感器设备的高精度3D信息。图3为全能型X射线微焦点工业CT系统。
图3 全能型X射线微焦点工业CT系统
3、继电器测试技术
继电器的电寿命指的是在规定的正常工作条件下，继电器不需要修理或更换零件而承受的负载操作次数。继电器的可靠性寿命试验是该类成品件最为重要的一种试验形式。
20世纪60年代，美国制定了军用的可靠性标准。20世纪80年代，日本发布了日本工业标准JIS-C-5440《有可靠性要求的控制用小型继电器通则》。美国开发的RT160型继电器可靠性寿命试验装置，采用微处理器进行控制，能自动测量接触压降、介质耐压、线圈直流电阻、线圈电流、吸合时间。该设备可以一次进行一个或多个已选定好的项目的测定工作，并能在试验结束时显示试验数据报表。
4、机载软件测试技术
机载软件是一个综合复杂性、多样性、实时性、反应性、嵌入性、安全性、可靠性等属性于一体的大型复杂系统。软件安全性是其测试中的重中之重，这需要通过各种技术进行分析、建模、评估和保障。随着机载软件安全性不断被重视，各国相继进行了研究。
国外针对机载软件的建模技术与故障分析技术进行了深入研究。美国洛克希德马丁公司（Lockheed Martin，LMT）提出在单元测试阶段可进行灰盒测试。该方法可提高测试效率，节约测试成本。其主要应用于针对代码测试的单元测试阶段，并且主要利用“灰盒”概念进行功能测试用例设计，灰盒测试方法能更有效地结合黑盒测试和白盒测试的要素，能够发现容易被黑盒测试和白盒测试忽视的问题。
国内机载成品件测试技术概述
1、系统控制部件测试技术
在国内民机制造体系中，对于系统控制部件测试技术方面的研究起步较晚，基础较为薄弱。在测试系统开发方面，如华力创通研制出了HRT2000综合验证平台。该平台主要应用于航空领域，可用于系统综合验证，支持设备测试、单系统测试、多系统综合测试、集成验证及地面试验，图4为HRT系统实物图。
图4 HRT系统实物图
国内某航空制造商自主研发的高频收发机测试台、甚高频收发机测试台、甚高频导航接收机测试台、测距仪测试台和大气数据计算机测试台，能够对航电系统主要的成品件进行全面的性能测试，开创了国内民机系统件测试领域的先河。
2、传感器测试技术
随着传感器在飞机上的大量应用以及传感器技术的更新换代，国内高校、科研院所等单位在固定翼飞机传感器类成品件测试技术及测试装备的研制上开展了很多研究，并取得了一定成果。
如在温度传感器测试方面，黄向华等采用基于自联想神经网络技术对航空发动机温度传感器传感器的故障诊断进行了研究应用，这种方法完成了自动识别估计误差与传感器故障识别；赵永平采用稀疏最小二乘支持向量机算法和支持向量回归快速在线近似方法完成了样本在线学习的能力。
3、继电器测试技术
国内高校院所针对继电器可靠性寿命测试装置进行了研究与开发。随着科研能力的不断提升，科研工作的不断深入，我国电子产品的可靠性得到了很大的提升，如河北工业大学开发的RTDML-2型、沈阳工业大学研究开发的电磁继电器寿命试验台等。这些测试装置主要采用中间检测法，主要检测静态接触电阻值是否超标，机械或电气是否失效。根据这些指标来判断整体继电器是否失效。西安交通大学提出的继电器平均开断电弧持续时间的数学模型具有很重要的理论指导作用。
4、机载软件测试技术
航空机载软件属于典型的安全关键系统，随着科学技术的进步和航空领域的发展，国内知名学校与企业加大了对机载软件实时性、反应性、安全性等测试技术的研究力度。
赵跃华等提出了基于故障树对机载软件进行安全性分析得到对系统安全性影响较大的模块，最后利用分析结果解决安全性风险剖面开发的问题；丁锐等从对并行工程的研究入手，寻求基于并行工程的航空嵌入式软件测试过程，用于解决软件测试面临的质量、进度、成本等问题；白焱等针对机载软件测试的可靠性、安全性和稳定性等要求，提出了一种Y模型，完整地体现了整个机载软件的测试开发和流程，大大缩短了研发周期。
国内外测试技术对比分析
1、系统控制部件测试技术
国外针对系统控制部件的测试已进行了多年的研究，测试体系已经完善，测试技术也比较成熟。而我国对于系统控制类成品件的测试系统仍存在测试标准化不健全、系统集成化度不高、交联测试能力低、缺少故障隔离手段、仍以单系统手动测试为主、缺乏系统化、网络化控制的测试手段、测试周期长、效率低下等问题。
2、传感器测试技术
目前对于传感器的研制与测试仍以国外的厂商为主，他们开发出了一系列的测试设备，大大加强了传感器的测试效率。而国内对于传感器的测试起步较晚，传感器类成品件测试系统仍存在标准制定不规范甚至缺少相应的行业标准、系统或平台接口较少、兼容性与可扩展性能力差、缺少故障排查能力、对于测试数据利用率太低、不能从数据中分析出有效信息等问题。
3、电气类成品件测试技术
国外在电气类成品件上的研究起步较早。如针对继电器的可靠性测试，国外许多公司开发出了一系列可用于实际生产中的测试设备。国内对于电气成品件测试系统存在缺少标准的问题，与其他系统兼容性差，主要以单系统手动测试为主，缺少自动化、多系统测试能力。
4、机载软件测试技术
国外自上世纪开始就不断关注机载软件安全性和稳定性等方面的研究。国内对于机载软件的测试起步较晚，一方面存在现有DFM建模技术及故障树分析技术自动化水平比较低的问题；另一方面，缺乏安全性分析验证措施。以上都将影响飞机产品的安全可靠性能。
国内测试技术发展趋势
随着我国对民机的重视程度与日俱增以及科研能力的不断提升，我国对于机载成品件测试技术的研究不断加强。但与国外相比仍有一定差距。针对测试技术的发展可以在以下3个方面进行研究。
1、开放式系统联试技术
针对机载成品件测试系统单一，不能进行多系统测试的问题，机载成品件测试系统需采用分布式结构，根据专业分工及检测需要，平时检测工作时，系统分散为多个分系统，每个分系统具有独立工作能力；需要整机联试时，可通过网络迅速地组成一套联试设备。
2、便携式原位在线测试技术
针对测试设备过于庞大，单个测试系统过于繁多，便携式测试设备是下一阶段的研究重点。便携式原位测试用于机载产品在线检测，在不拆或者少拆机载产品的条件下，通过在地面进行模拟被测系统工作状态及所需的各种电气环境，实时采集、处理被测系统工作信号，可结合专家排故经验，快速、准确对被测系统进行故障定位。
3、工业无损检测技术
工业无损检测技术能有效提高检测效率，降低测试周期。通过工业无损检测技术能清晰、直观、准确地呈现被检测物体内部的结构。基于无损检测，能够获取存有故障的传感器成品件特定的截面图像，分析其故障原因并提出相应的改进措施。
结束语
目前，国内高新技术产业百花齐放，大飞机事业不断推进，民机机载成品件测试技术也在逐渐走向成熟。借鉴国外先进技术，正视自身差距，有助于促进国内民机机载成品件测试技术走出一条自主发展的路线，实现优化飞机制造流程、提升产品质量、提高产品效率、降低飞机制造成本的目标，最终满足市场的严峻挑战和客户日益增长的需求。
作者：童彦，刘鹏寅，李徐辉，魏士皓
工作单位：上海飞机制造有限公司
来源：测控技术、航电科技圈
