王 晶1，张凯1，张海鹰1，张庆华2
（1．海军航空工程学院控制工程系，山东烟台264001；2．中国人民解放军91115部队，浙江舟山316000）
摘要：根据某型飞机电源系统的自检测和控制的需求，设计了一套电源指示和告警系统仿真器系统。介绍了仿真器的硬件设计和软件设计，该仿真器能够用于实现该型飞机在供配电系统地面模拟试验时，替代真实的航空电子EICAS和其他的飞机相关系统，以指示电源系统的状态和参数、驱动信号灯，并为电源系统的自检测和控制提供帮助。
关键词：飞机电源；仿真器；告警系统
中图分类号：TP391文章编号：1006 - 2394( 2016) 02 - 0033 - 03
0引言
随着科学技术的不断发展，仿真技术已广泛用于武器研究、作战、训练等国防领域。该技术凭借其允许多次重复且实验中的可控制性、无破坏性、可靠性和经济性等优点，在科研工程中得到广泛地应用。
发动机指示和机组警告系统( Engine Indicationand Crew Alerting System，EICAS)不但包括了全部发动机指示仪表，而且还包括了飞机的有关安全飞行和地面维护信息。本文研制了一套飞机电源告警系统仿真器（以下简称“该系统仿真器”），替代真实的航电EICAS和其他的飞机相关系统，当飞机在供配电系统地面模拟试验时，显示电源系统的状态和参数等。
1 系统总体设计
该系统仿真器主要由计算机系统、ARINC 429通信模块、模拟量采集模块、数字量采集模块、时统系统模块、数据采集与处理模块等组成，主要用来实现对飞机供配电电源指示与告警功能，如图1所示。
2 系统硬件设计
计算机系统采用台湾凌华工控机，主板配置为P42.4 GB/内存1 GB/硬盘160 GB，计算机底板选用支持多个PCI插槽的无源底板，显示器为19英寸液晶显示器。系统配置两块SBS公司的ARINC 429通信接口卡A429-PCI-8，用于与EPS进行通信，通信速率为12.5 kbit/s。每块板卡有8个独立的可编程通道，能够实现任意设定通道为接收或发送模式，以及高速或低速收发功能。系统采用NI公司的32路高性能PCI总线模拟量采集卡来实现对EPS的模拟信号的监测，该采集卡输入分辨率为16位，采样速度为250 kHz，而且采集卡上的模拟量输出可以用于为EPS提供飞机其他系统的模拟信号。系统配置了一块64路的PCI总线数字量输入输出卡，用于实现对EPS的开关量信号以及控制两块导光板的指示灯的监测，具体实现思路是：EPS开关量信号通过信号调理输入到数字量输入输出卡，然后通过继电器转换控制导光板指示灯。
2.1 普通模拟输入调理电路
交流115 V以及直流28 V信号都通过图2所示通用调理电路调理后送入数据采集卡采样。根据输入信号的幅值范围选择不同的分压电阻。对于交流电压，调理电路的作用是去除交流信号中的直流分量，起到滤波的作用，得到所需的电压值；同样对于直流电压也是起到滤波的作用得到相应的输出电压。瞬态电压抑制器( TVS)是一种高品质的突波吸收器，并联在电路中，当电路产生瞬态电压时候，利用雪崩原理，能够瞬间开始起到分流作用、保护负载，滤除电压纹波。频率测量由输入的电压信号根据采样数据进行计算得到。
2.2差分模拟输入调理电路
为了防止在断路器断开时，测量电路不会悬浮，通常采用差分输入方式对输入信号进行调理，输入信号通过图3电路中的IN+和IN -引脚输入到AD620仪表放大器中。由于输入信号幅值很小（通常为50 mV和100 mV），故通过外接精密电阻R来设定其增益，AD620输出接到数据采集板采样数据。
2.3模拟输出调理电路
模拟量输出信号用于仿真飞机左右发动机上的测速发电机输出的N2信号，信号由PCI-6229的模拟量接口输出。板卡的输出电流为5 m V，而N2信号的负载可能为1 kΩ 电阻，故需要对板卡输出增加一级驱动，通常直接采用AD711接成跟随器，并设计有相应的输出保护，后级输出经信号变压器隔离输出，如图4所示。
3软件设计
本系统采用LabVIEW作为编程语言，对ARINC429总线进行编程，实现高速信息通信。ARINC 429编程是与SBS公司的A429-PCI-8数据卡相配套使用的，首先安装并配置好A429-PCI-8数据采集卡，安装相应的驱动程序，这样，计算机就可以识别数据采集卡，可以使LabVIEW软件找到数据采集卡的采集通道。对ARINC 429的编程大致可分为发送和接收两
部分，发送部分流程图如图5所示。
由图5可以看出，首先是初始化429装置，对发送通道编号、传输数据通道号等参数进行设置，如果初始化设置错误，系统将会出现错误信息提示；然后进入下一步，设置发送端控制字、传输控制字等，在设置传输控制字时，由于是传输9个ARINC字，所以要分别对传输字控制字节、ARINC的低16位字节、高16位字节设定数值；每一步如果出现错误都会出现错误信息提示。设置完这些参数之后系统会开启总线端口并停止几秒查看数据，确保正确后开始按照429总线的字格式进行传输，直到用户结束信息输入，数据传送完就会自动关闭各个通道，等待接收端接收数据，进入信息接收过程。429接收过程与发送过程的编程原理同理，是用于对429装置进行初始化和设置，进而接收总线信息。两者的区别是在最后多了一个显示的过程，系统会将接收到的数据显示出来。在LabVIEW软件中编程如图6所示。
4结论
本文主要研究了某型飞机电源指示和告警系统仿真器的硬件和软件部分的设计，以及系统的配置，并通过电路调试验证部分电路设计的正确性。
