一种飞机维护告知系统教学平台

1.本发明属于飞机维护检测技术领域，特别是涉及一种飞机维护告知系统教学平台。


背景技术：

2.随着航空技术和飞机维护技术的发展，飞机维护在民航飞机中起到越来越重要的作用。其中飞机维护教学系统可以提供与适航性和系统信息有关的信息，对提高飞机维护效率具有重要意义，其包括状态信息模块、维护数据模块、维护控制模块。其中维护数据模块需要与众多的电子系统之间完成信息交换，数据的形式包括三种：arinc429形式、模拟信号的形式或者离散信号的形式。据此完成一套模拟mas(移动代理服务器)的系统并且实现以上功能，要根据飞机维护手册amm、部件维修手册cmm和线路图手册wdm，完成飞机电子设备信息交互实现，模拟维护与管理技术，实现界面上的操作。高效实现为飞机应用维护提供必要的设计信息与操作方法,提高飞机维护效率,降低维护成本。
3.目前飞机电子设备维护是民航机务维修的重要建设专业，随着民航技术和机务一体化内容的不断提高，工作岗位对民航电子设备维修专业人才的素质要求特别是实际操作能力的要求越来越高，实践性教学的地位作用更加显著。
4.由于国内飞机电子设备维修的实践教学都是以真实的航材件作为操作对象，实现电子设备内部电路板的测试、排故和修理，对于飞机维护人员教学大多费时费力，而且目前能够满足实现飞机系统状态和维护信息的调用、识别和控制，完成对于典型信号测量和测试、典型故障的定位和分析的教学大都使用真实的航材件，其价格昂贵、数量较少，对于学习者来说要重复使用，且初学者操作不规范易造成损耗，因此该实践教学有着不可忽视的局限性。


技术实现要素：

5.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种飞机维护告知系统教学平台。
6.为了达到上述目的，本发明提供的飞机维护告知系统教学平台包括信号源组件、传感器组件、显示处理计算机组件、显示器组件、扩屏器、显示选择面板组件、电子飞行仪表系统控制面板组件、界面选择控制器组件、维护与故障模拟发生器和电源组件；
7.其中，显示处理计算机组件包括彼此相连的微处理器模块和微计算机模块；
8.信号源组件包括温度调节器、可控真空气泵和三自由度机械转台；
9.传感器组件包括分别与微处理器模块电连接的温度传感器、气压高度传感器、空速传感器和姿态传感器；教学平台正常工作时，温度传感器需要放置在温度调节器的内部；气压高度传感器、空速传感器与可控真空气泵的高压管路相连接；试验时姿态传感器安装在三自由度机械转台上；
10.显示器组件包括四台显示器；
11.扩屏器分别与微计算机模块和显示器组件电连接；
12.显示选择面板组件、电子飞行仪表系统控制面板组件、界面选择控制器组件和维护与故障模拟发生器分别与微处理器模块电连接；
13.电源组件用于将工作电源的电能提供给本平台中各用电部件。
14.所述温度调节器采用高低温测试箱；所述可控真空气泵为adts505大气数据动静压测试仪；所述温度传感器为热电阻式传感器；气压高度传感器为谐振式压力传感器；姿态传感器为电子陀螺仪。
15.所述微处理器模块为stm32系列的arm处理器及其电路；微计算机模块为树莓派。
16.所述显示器组件上的四台显示器分别为主飞行仪表pfd(机长)显示器、导航nd(机长)/维护告知系统mas显示器、导航nd(副驾驶)/发动机指示与机组警告系统eicas显示器和主飞行仪表显示界面pfd(副驾驶)显示器。
17.所述显示选择面板组件包括第一控制旋钮、第二控制旋钮、第三控制旋钮、第四控制旋钮和第五控制旋钮，其中第一至第四控制旋钮分别用于四台显示器上显示界面的切换，第五控制旋钮用于生成显示界面的逻辑信号。
18.所述电子飞行仪表系统控制面板组件7包括外旋钮、中间旋钮、内旋钮；其中外旋钮用于设定以英寸水银柱或百帕斯卡表示的气压，中间旋钮用来调整气压值，内按钮用于选择标准大气压。
19.所述界面选择控制器组件上设有界面选择旋钮和确定按键，用于生成控制信号，以实现显示器组件上组件维护告知系统mas显示界面菜单的选择和确定。
20.所述维护与故障模拟发生器包括工作开关、停止开关、高低电平开关、常态开关、故障开关、测试端口、测试通道指示灯和示波器。
21.所述电源组件包括总电源开关、总电源暂停开关、总电源急停开关和电源转换电路板；其中，电源转换电路板分别与工作电源和本平台中各用电部件相连接；总电源开关、总电源暂停开关和总电源急停开关安装在电源转换电路板与各用电部件之间的电缆上。
22.所述飞机维护告知系统教学平台还包括箱体，箱体由外壳及水平安装在外壳内部的两块隔板构成；显示处理计算机组件安装在箱体的底板上；维护与故障模拟发生器和电源组件分别安装在两块隔板上。
23.本发明提供的飞机维护告知系统教学平台具有如下有益效果：以飞机维护告知技术为工作原理，结合自动化装置技术、现代电子技术、信号分析与处理技术和无线网络技术，可实现飞机系统状态和维护信息的调用、识别和控制，完成对于典型信号测量和测试、典型故障的定位和分析。可以有效地锻炼培训人员的操作熟练度，便于机务人员对相关飞机系统加深理解，学习相关技术，以便以后在此基础上进行改进，从而学以致用。
附图说明
24.图1为本发明提供的飞机维护告知系统教学平台结构立体图。
25.图2为本发明提供的飞机维护告知系统教学平台中构成部件示意图。
26.图3为本发明提供的飞机维护告知系统教学平台中电器部件构成框图。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
28.如图1-图3所示，本发明提供的飞机维护告知系统教学平台包括信号源组件1、传感器组件2、显示处理计算机(dpc)组件3、显示器组件4、扩屏器5、显示选择面板组件6、电子飞行仪表系统(efis)控制面板组件7、界面选择控制器组件8、维护与故障模拟发生器9和电源组件10；
29.其中，显示处理计算机组件3包括彼此相连的微处理器模块18和微计算机模块19；
30.信号源组件1包括温度调节器11、可控真空气泵13和三自由度机械转台16。所述的温度调节器11为一个温度可调节和保持恒定的容器；可控真空气泵13为一个能够提供可调节气压和输出的气源；三自由度机械转台16为一个可实现绕三个相互垂直坐标轴转动的机械平台。
31.传感器组件2包括分别与微处理器模块18电连接的温度传感器12、气压高度传感器14、空速传感器15和姿态传感器17；教学平台正常工作时，所述温度传感器12需要放置在温度调节器11的内部,用于测量温度调节器11所产生的环境温度，并产生485工业级串口总线信号，然后传输给显示处理计算机组件3中的微处理器模块18；气压高度传感器14、空速传感器15与可控真空气泵13的高压管路相连接，可控真空气泵13用于为气压高度传感器14、空速传感器15提供相应的静压、动压、全压，气压高度传感器14、空速传感器15通过气压的变化来测量高度和空速，并产生485工业级串口总线信号，然后传输给显示处理计算机组件3中的微处理器模块18；试验时姿态传感器17安装在三自由度机械转台16上，三自由度机械转台16为高精度飞行器飞行姿态半物理仿真设备，俯仰角度范围：
±
30
°
，横滚角度范围
±
30
°
，航向角度范围：0～360
°
，角度控制精度：0.1
°
，转动速率控制精度：1
°
/s，为姿态传感器17提供俯仰、横滚、偏航状态；姿态传感器17用于测量x、y、z三轴姿态，并产生485工业级串口总线信号，然后传输给显示处理计算机组件3中的微处理器模块18；
32.显示器组件4包括四台显示器；
33.扩屏器5分别与微计算机模块19和显示器组件4电连接，用于接收显示处理计算机组件3的全部仪表显示界面和参数的视频信号，并按真实飞机仪表显示格式分成四台显示器上显示界面的视频信号；
34.显示选择面板组件6、电子飞行仪表系统控制面板组件7、界面选择控制器组件8和维护与故障模拟发生器9分别与微处理器模块18电连接；
35.电源组件10用于将工作电源的电能提供给本平台中各用电部件。
36.所述温度调节器11采用高低温测试箱，温度范围：-70℃～ 150℃，温度控制精度：0.1℃，升温速率：3～5℃/min，温度均匀度：
±
2℃，用于模拟飞机飞行的环境，为温度传感器12提供相应的环境温度。
37.所述可控真空气泵13为adts505大气数据动静压测试仪，含有内置式压力/真空泵，是飞机维护、修理、定检和航空飞行器研制过程中进行动静压测试的必需工具，通过在地面模拟飞机在空中飞行的空速、真空速、高度、马赫、爬升率、静压、动压等跟大气系统相关的参数，核查和校准飞机仪表的准确性，为气压高度传感器14、空速传感器15提供相应的静压、动压、全压。
38.所述温度传感器12为热电阻式传感器；气压高度传感器14为谐振式压力传感器；姿态传感器17为电子陀螺仪，包含三轴加速度计、三轴角速度传感器和运动处理器，稳定性：0.003
°
/s、陀螺仪量程：
±
300
°
/s，加速度量程：
±5°
/s^2。
39.所述微处理器模块18为stm32系列的arm处理器及其电路，32位flash微控制器基于armcortex-m处理器，为mcu用户提供新的开发自由度，集高性能、实时功能、数字信号处理、低功耗与低电压操作等特性，同时还保持了集成度高和易于开发的特点，用于接收温度传感器12、气压高度传感器14、空速传感器15和姿态传感器17所发送的相关测量参数的485工业级串口总线信号，通过通讯协议将485工业级串口总线信号转换成usb串口总线信号，并发送至微计算机模块19；微计算机模块19为树莓派，其基于arm的微型电脑主板，以sd/microsd卡为内存硬盘，卡片主板周围有1/2/4个usb接口，可连接键盘、鼠标和网线，同时拥有视频模拟信号的电视输出接口和hdmi高清视频输出接口，整合在一张仅比信用卡稍大的主板上，用于接收微处理器模块18的usb串口总线信号，然后转换成视频信号并传输给显示器组件4的相应界面上进行实时显示；同时接收显示选择面板组件6和电子飞行仪表系统控制面板组件7上开关、旋钮或按键所产生的控制电信号并生成相应参数的控制指令，然后传输给显示器组件4上的相应显示界面上进行显示。
40.所述显示器组件4上的四台显示器分别为主飞行仪表pfd(机长)显示器20、导航nd(机长)/维护告知系统mas显示器21、导航nd(副驾驶)/发动机指示与机组警告系统eicas显示器22和主飞行仪表显示界面pfd(副驾驶)显示器23；其中主飞行仪表pfd(机长)显示器20用于显示姿态、表速、马赫数、气压高度、气压基准、升降速度、无线电高度、fma在内的参数；导航nd(机长)/维护告知系统mas显示器21用于显示状态信息界面、维护数据界面、维护控制界面在内的参数；导航nd(副驾驶)/发动机指示与机组警告系统eicas显示器22用于显示外部大气的温度、湿度、发动机状态、襟缝翼位置、飞机各系统状态、油量、飞机总重、告警信息在内的参数；主飞行仪表显示界面pfd(副驾驶)显示器23用于显示航向、航迹、真空速、地速、风速/风向、当前使用导航台呼号和频率、飞行计划航路、tcas信息、气象雷达成像、天线高度、增益在内的参数。
41.所述显示选择面板组件6包括第一控制旋钮24、第二控制旋钮25、第三控制旋钮26、第四控制旋钮27和第五控制旋钮28，其中第一至第四控制旋钮24-27分别用于四台显示器上显示界面的切换，第五控制旋钮28用于生成显示界面的逻辑信号。
42.所述电子飞行仪表系统控制面板组件7包括外旋钮29、中间旋钮30、内旋钮31；其中外旋钮29用于设定以英寸水银柱或百帕斯卡表示的气压，中间旋钮30用来调整气压值，内按钮31用于选择标准大气压。
43.所述界面选择控制器组件8上设有界面选择旋钮和确定按键，用于生成控制信号，以实现显示器组件4上组件维护告知系统mas显示界面菜单的选择和确定。
44.所述维护与故障模拟发生器9包括工作开关32、停止开关33、高低电平开关34、常态开关35、故障开关36、测试端口37、测试通道指示灯38和示波器39；其中工作开关32和停止开关33用来判读飞机仪表是处于工作还是停止状态；高低电平开关34为控制相应端口输出相应的高电平电压(表示逻辑1)和低电平电压(表示逻辑0)；常态开关35和故障开关36用于判读主电源插入件的dpc电源及从电源插入件的dpc电源状态，将状态信息通过显示处理计算机组件3处理后在显示器的显示界面上进行显示；测试端口37用于接收微处理器模块18传输的电信号，并点亮对应的测试通道指示灯38；示波器39用于接收微计算机模块19传输的电信号并进行显示，用于观察信号波形。
45.所述电源组件10包括总电源开关40、总电源暂停开关41、总电源急停开关42和电
源转换电路板43；其中，电源转换电路板43分别与工作电源和本平台中各用电部件相连接，用于将工作电源进行变压、整流，并为各用电部件提供电能；总电源开关40、总电源暂停开关41和总电源急停开关42安装在电源转换电路板43与各用电部件之间的电缆上，总电源开关40用于接通和断开工作电源；总电源暂停开关41用于临时情况下短时间断开工作电源；总电源急停开关42用于在出现故障、市电不稳定以及其它紧急情况下紧急断开工作电源,以避免系统故障继续蔓延和供有关人员进行应急安全处理。
46.所述飞机维护告知系统教学平台还包括箱体44，箱体44由外壳45及水平安装在外壳45内部的两块隔板46构成；显示处理计算机组件3安装在箱体44的底板上；维护与故障模拟发生器9和电源组件10分别安装在两块隔板46上。
47.现将本发明提供的飞机维护告知系统教学平台的工作原理阐述如下：
48.本飞机维护告知系统教学平台具有四种工作模式：
49.a.设置模式：
50.培训人员在信号源组件1上进行飞行参数和系统参数的设置，包括：
51.(1)设置信号源组件1中温度调节器11的温度值，将温度传感器12放置在温度调节器11的内部，利用温度传感器12检测温度调节器11在设定温度值环境下的真实温度并转换为485工业级串口总线，然后传输给显示处理计算机组件3中微处理器模块18的相应接口，微处理器模块18通过通讯协议将485工业级串口总线信号转换成usb串口总线信号，并发送至微计算机模块19；微计算机模块19生成视频信号后经扩屏器5传输至显示器组件4中的主飞行仪表pfd(机长)显示器20上进行显示。
52.(2)设置信号源组件1中可控真空气泵13的气压值，利用气压高度传感器14检测可控真空气泵13在设定气压值环境下的真实气压，通过气压的变化来测量高度，同时利用空速传感器15通过气压的变化来测量空速，并产生485工业级串口总线信号，然后传输给显示处理计算机组件3中微处理器模块18的相应接口，微处理器模块18通过通讯协议将485工业级串口总线信号转换成usb串口总线信号，并发送至微计算机模块19；微计算机模块19生成视频信号后经扩屏器5传输至显示器组件4中的主飞行仪表pfd(机长)显示器20上进行显示。(3)设置信号源组件1中三自由度机械转台16的三轴姿态，将电子陀螺仪17安装在三自由度机械转台16上，利用电子陀螺仪17检测三自由度机械转台16在设定姿态值环境下的x、y、z三轴姿态，并产生485工业级串口总线信号，然后传输给显示处理计算机组件3中微处理器模块18的相应接口，微处理器模块18通过通讯协议将485工业级串口总线信号转换成usb串口总线信号，并发送至微计算机模块19；微计算机模块19生成视频信号后经扩屏器5传输至显示器组件4中的主飞行仪表pfd(机长)显示器20上进行显示。
53.b.故障模拟模式：
54.培训人员在维护与故障模拟发生器9上进行典型信号测量和测试、典型故障的定位和分析。
55.通过常态开关35、故障开关36在维护与故障模拟发生器9上产生模拟飞机仪表、主电源插入件的dpc电源和从电源插入件的dpc电源的正常信号和故障信号，实现典型信号测量和测试、典型故障的定位和分析。维护与故障模拟发生器9将测量的状态信息传输给显示处理计算机组件3中微处理器模块18的相应接口，微处理器模块18再发送至微计算机模块19；微计算机模块19生成视频信号后经扩屏器5传输至显示器组件4中的导航nd(机长)/维
护告知系统mas显示器21上进行显示。之后显示处理计算机组件3中的微处理器模块18将电信号传输至测试端口37，点亮对应的测试通道指示灯38。同时显示处理计算机组件3中的微计算机模块19将电信号传输至示波器39，示波器39再将信号波形显示出来，以便于培训人员进行观察。
56.c.显示与识别模式：
57.培训人员根据显示器组件4显示的参数识别相应参数的含义。
58.显示器组件4用于实时接收扩频器5分配的四个显示界面的视频信号，然后在相应的显示器上出现相应的飞机仪表显示界面，并实时显示飞行参数和控制指令，以实现上述a、b工作模式所述功能。其中主飞行仪表pfd(机长)显示器20用于显示姿态、表速、马赫数、气压高度、气压基准、升降速度、无线电高度、fma在内的参数；导航nd(机长)/维护告知系统mas显示器21用于显示状态信息界面、维护数据界面、维护控制界面在内的参数；导航nd(副驾驶)/发动机指示与机组警告系统eicas显示器22用于显示外部大气的温度、湿度、发动机状态、襟缝翼位置、飞机各系统状态、油量、飞机总重、告警信息在内的参数；主飞行仪表显示界面pfd(副驾驶)显示器23用于显示航向、航迹、真空速、地速、风速/风向、当前使用导航台呼号和频率、飞行计划航路、tcas信息、气象雷达成像、天线高度、增益在内的参数。培训人员能够在上述显示器上识别相应参数的含义。
59.d.操作与调节模式：
60.培训人员通过显示选择面板组件6、电子飞行仪表系统控制面板组件7、界面选择控制器组件8对本平台进行调节与操作。
61.培训人员可通过第一至第四控制旋钮24-27来切换四台显示器上的显示界面，通过第五控制旋钮28生成显示界面的逻辑信号。
62.培训人员可通过电子飞行仪表系统控制面板组件7上的外旋钮29设定英寸水银柱或百帕斯卡，中间旋钮30调整气压值，内按钮31选择标准大气压。
63.培训人员可通过界面选择控制器组件8上的多个旋钮和按键生成控制信号，以实现显示器组件4上组件维护告知系统mas显示界面菜单的选择和确定。