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測(cè)試技術(shù)是航空維修的重要組成部分，不僅使飛機(jī)的作戰(zhàn)性能提高，而且直接關(guān)系到軍機(jī)維修思想、維修方式、甚至維修體制的變革。故對(duì)測(cè)試技術(shù)與軍機(jī)維修體制變革進(jìn)行研究。 1 測(cè)試技術(shù)概述 測(cè)試技術(shù)是指應(yīng)用測(cè)試設(shè)備、工具和方法，按照標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)裝備的狀況進(jìn)行判斷。內(nèi)涵如圖1，包含嵌入式測(cè)試支持技術(shù)、測(cè)試設(shè)備和測(cè)試程序等。 測(cè)試技術(shù)分外部測(cè)試和內(nèi)部測(cè)試，分別由自動(dòng)測(cè)試設(shè)備(ATE)和機(jī)內(nèi)測(cè)試設(shè)備(BIT)來(lái)體現(xiàn)。 1.1 ATE技術(shù) 據(jù)統(tǒng)計(jì)，采用ATE技術(shù)能夠使測(cè)試效率提高10倍以上，故障隔離效率提高30％，并可在裝備壽命周期內(nèi)節(jié)省20％以上的測(cè)試費(fèi)用。因此，ATE技術(shù)已成為保持裝備戰(zhàn)斗力的高效設(shè)備。 早在20世紀(jì)50年代美國(guó)就開始了ATE的開發(fā)研制，其發(fā)展經(jīng)過(guò)了4個(gè)階段：20世紀(jì)60年代以前主要以人工或?qū)Ｓ脺y(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)試的早期階段；60～70 年代中期發(fā)展成由計(jì)算機(jī)控制的專用化半自動(dòng)、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備的發(fā)展階段；80年代中期則以微型計(jì)算機(jī)、獨(dú)立操作系統(tǒng)、IEEE2488、CAMAC、 RS2232總線結(jié)構(gòu)為標(biāo)準(zhǔn)，多功能、易組合、可擴(kuò)展式ATE階段；80年代中期至今進(jìn)入以VXI總線為標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能、便攜式ATE的完善期階段。 現(xiàn)在航空裝備設(shè)計(jì)中廣泛采用外場(chǎng)可更換單元(LRU)技術(shù)，LRU種類、數(shù)量不斷增多。由于部件的自檢測(cè)能力有限，導(dǎo)致多種類別和結(jié)構(gòu)形式的ATE大量出現(xiàn)，測(cè)試過(guò)程變得復(fù)雜。美國(guó)空軍在1985年提出ATE的研制要求，即體積小、成本低、性能高、可移動(dòng)、模塊化、多用途和標(biāo)準(zhǔn)化的ATE。 1.2 BIT技術(shù) BIT 技術(shù)是指系統(tǒng)設(shè)備依靠?jī)?nèi)部專設(shè)的自檢測(cè)電路和軟件，來(lái)完成自身工作參數(shù)的檢測(cè)和故障自診斷，然后執(zhí)行故障隔離的一種綜合能力。由于BIT能夠監(jiān)控主要工作參數(shù)、向操作和維修人員報(bào)告工作狀態(tài)、預(yù)測(cè)未來(lái)可能發(fā)生的故障，已成為現(xiàn)代裝備不可缺少的組成部分，主要用于維修和維護(hù)檢測(cè)，對(duì)于裝備的安全可靠運(yùn)行和維修具有重要意義。 1)BIT的發(fā)展歷程 20世紀(jì)60年代，隨著半導(dǎo)體集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，航空電子設(shè)備日趨復(fù)雜，維修工作量迅速增加。為了改善設(shè)備的維修性，減少故障隔離時(shí)間，美軍開始研究BIT技術(shù)。70年代初，測(cè)試、檢測(cè)和故障診斷困難成為制約裝備發(fā)展的一個(gè)主要原因，軍機(jī)維修重點(diǎn)也從以往的拆卸和更換逐漸轉(zhuǎn)向故障檢測(cè)和隔離，這一現(xiàn)象在電子裝備上表現(xiàn)得更為突出。現(xiàn)在BIT技術(shù)已經(jīng)開始向綜合化和智能化發(fā)展，并開始與ATE融合，但ATE存在著費(fèi)用高、種類多、操作復(fù)雜、人員培訓(xùn)困難和只能離線檢查等方面的不足，所以BIT的地位越來(lái)越突出。 2)BIT技術(shù)的應(yīng)用 航空裝備研制過(guò)程中，BIT技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。80年代初期開始服役的F-18飛機(jī)，其80％的電子設(shè)備和系統(tǒng)都設(shè)計(jì)有BIT功能；F-15飛機(jī)的電子設(shè)備中的敵我識(shí)別器和應(yīng)答機(jī)、平視顯示器、中央計(jì)算機(jī)、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)等也都有BIT能力。 BIT 技術(shù)在航空電子設(shè)備和機(jī)電系統(tǒng)上的應(yīng)用，提高了飛機(jī)的戰(zhàn)備完好性和出勤率，降低了維護(hù)費(fèi)用。例如，F(xiàn)-16飛機(jī)在設(shè)計(jì)之初，就對(duì)BIT技術(shù)與其機(jī)載設(shè)備的結(jié)合進(jìn)行了全面考慮，從而使F-16一度成為美軍完好率和出勤率最高的飛機(jī)，且需要的備件很少；F-22飛機(jī)作為最新一代戰(zhàn)斗機(jī)，BIT技術(shù)的應(yīng)用就更加廣泛深入了。 3)智能BIT技術(shù) 智能BIT技術(shù)就是將專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等智能理論和方法引入到BIT的故障診斷之中，以降低BIT虛警率、提高裝備故障診斷能力。 隨著航空裝備復(fù)雜性的增加，用于改善裝備維修性、測(cè)試性和自診斷能力的BIT技術(shù)，不斷暴露出自身無(wú)法克服的診斷能力差、虛警率高、不能識(shí)別間歇故障等不足。所以，80年代以來(lái)，美、英等國(guó)相繼開展智能BIT研究，利用計(jì)算機(jī)模擬人的思維過(guò)程和處理問(wèn)題的方法對(duì)基本BIT的輸出結(jié)果進(jìn)行分析、推理和判斷，以提高BIT的故障診斷檢測(cè)與隔離能力，減少BIT虛警，并能測(cè)試和隔離問(wèn)歇故障。智能BIT技術(shù)已在美國(guó)空軍F-15、F-16的改進(jìn)型和新裝備的F- 22中得到應(yīng)用。 2 維修體制變革 由于維修觀念的更新以及新技術(shù)不斷應(yīng)用于航空維修領(lǐng)域，飛機(jī)維修體制經(jīng)歷了飛機(jī)使用單位直接維修的單級(jí)體制、直接維修與基地結(jié)合的兩級(jí)維修體制，最后形成了基層級(jí)、中繼級(jí)和基地級(jí)的三級(jí)維修體制。大體上可分為探索階段、固定模式和最新發(fā)展3個(gè)階段。 2.1 探索階段 20世紀(jì)二三十年代，航空技術(shù)剛起步，飛機(jī)都是以機(jī)械部件為主，電子設(shè)備、機(jī)種方面的設(shè)備幾近空白，對(duì)維修的要求較低，所以由使用單位進(jìn)行單級(jí)維修就可完成。 隨著飛機(jī)復(fù)雜程度的增加，單級(jí)模式不再適應(yīng)航空裝備發(fā)展要求。60年代初，美軍飛機(jī)維修逐步演化為直接維修與基地維修結(jié)合的兩級(jí)體制。再后來(lái)，由于美軍海外基地增多、戰(zhàn)線延長(zhǎng)、飛機(jī)復(fù)雜性增加，導(dǎo)致維修工作量增大，需要增加中繼級(jí)維修以提高維修工作的及時(shí)性并緩解對(duì)維修基地的壓力。美軍嘗試采用三級(jí)和四級(jí)維修體制，經(jīng)過(guò)使用中的總結(jié)，最終穩(wěn)定在以基層級(jí)、中繼級(jí)和基地級(jí)為代表的三級(jí)體制，并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)役的如飛機(jī)中。 2.2 固定模式 三級(jí)維修體制的確定，對(duì)航空裝備的發(fā)展起到了重要作用。目前，國(guó)外大多軍用飛機(jī)都采用這種維修體制。 基層級(jí)維修是直接使用飛機(jī)的單位對(duì)其編制內(nèi)裝備所進(jìn)行的維修。主要承擔(dān)飛機(jī)的日常維護(hù)、保養(yǎng)和一般保障勤務(wù)，檢查和排除故障，調(diào)整和校正，機(jī)件的更換，小修，以及周期性工作。 中繼級(jí)維修是在某一個(gè)地區(qū)范圍內(nèi)，為直接保障訓(xùn)練、戰(zhàn)斗的需要對(duì)航空裝備所進(jìn)行的維修，相比基層級(jí)有較高的維修能力，承擔(dān)基層級(jí)所不能完成的維修工作。主要包括：飛機(jī)及其設(shè)備、機(jī)件的中修、大修，部分零件的修配和制作，系統(tǒng)、設(shè)備的測(cè)試和校驗(yàn)，改裝，以及較大的周期性工作。 基地級(jí)維修是由后方固定設(shè)施所進(jìn)行的維修，主要承擔(dān)航空裝備的大修，翻修和飛機(jī)較復(fù)雜的改裝，零備件制造等，可以是修理廠或生產(chǎn)廠，能提供修理所需要的生產(chǎn)設(shè)備、測(cè)試設(shè)備，并配有高水平的人員。三級(jí)維修的維修過(guò)程如圖2。 2.3 最新發(fā)展 通過(guò)海灣戰(zhàn)爭(zhēng)等實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，美軍越來(lái)越感到三級(jí)維修存在著人力物力消耗大、維修周期長(zhǎng)、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。例如，要保掙中級(jí)維修能力所需的測(cè)試設(shè)備，其運(yùn)轉(zhuǎn)保障費(fèi)每年要占到設(shè)備購(gòu)置費(fèi)的15％～30％。另外，由于機(jī)載設(shè)備可靠性的提高和BIT技術(shù)的應(yīng)用，中級(jí)維修的作用已日趨減弱。為此，90年代初，美軍又開始對(duì)維修體制進(jìn)行改革，以兩級(jí)維修逐步取代三級(jí)維修，但現(xiàn)在的兩級(jí)維修并不是簡(jiǎn)單回歸，而是螺旋式進(jìn)步。 所謂兩級(jí)維修，就是將外場(chǎng)不能修理的零部件直接送到空軍基地修理，而不經(jīng)過(guò)飛行作戰(zhàn)部隊(duì)修理廠這一級(jí)，它要求部件快速傳送與修理。外場(chǎng)維修人員的工作就是將故障部件拆下，換上正常部件。這種維修體制主要有以下優(yōu)點(diǎn)： 1)取消了中間級(jí)維修，減少了中間級(jí)保障設(shè)備、人員以及零備件的儲(chǔ)備等，從而節(jié)約了大量經(jīng)費(fèi)； 2)基地級(jí)維修供應(yīng)線上故障維修所耗經(jīng)費(fèi)減少，使供應(yīng)需求大大下降； 3)有限經(jīng)費(fèi)所能采購(gòu)的備件可以保障更多的系統(tǒng)，可用性大大提高，這意味著擁有的設(shè)備更有效或擁有更多的設(shè)備； 4)縮短了維修周期，減少了部隊(duì)管理人員，縮短了后勤保障線。 3 測(cè)試技術(shù)與軍機(jī)維修體制的關(guān)系 測(cè)試技術(shù)在飛速發(fā)展，一并對(duì)軍機(jī)維修變革起到促進(jìn)作用。而軍用飛機(jī)一直在探索最佳維修方式，并且隨著科技水平的提高、各種維修輔助設(shè)備的出現(xiàn)，維修方式和維修體制也在不斷變化。 3.1 測(cè)試技術(shù)是維修體制變革的先決條件 維修體制的變革，必須建立在相關(guān)技術(shù)條件成熟的基礎(chǔ)上，其中測(cè)試技術(shù)就是很重要的一項(xiàng)，即依賴于測(cè)試設(shè)備的檢測(cè)能力。也就是說(shuō)，飛機(jī)維修體制的變革建立在測(cè)試技術(shù)發(fā)展到可以支持新的維修體制的基礎(chǔ)之上。 航空發(fā)展的早期，技術(shù)裝備比較簡(jiǎn)單，測(cè)試技術(shù)也停留在較低的水平上，主要靠五官來(lái)感覺機(jī)件、系統(tǒng)的狀態(tài)和狀況是否正常，是否符合標(biāo)準(zhǔn)。后來(lái)逐漸發(fā)展了簡(jiǎn)單的測(cè)試工具，如放大鏡、千分墊、直尺等，但仍不需要建立復(fù)雜的維修體制，采用使用單位維修的單級(jí)模式就足以完成任務(wù)。 四五十年代，機(jī)上設(shè)備和測(cè)試技術(shù)都有了很大發(fā)展，為擴(kuò)大檢查內(nèi)容和深度，出現(xiàn)了一定的測(cè)試設(shè)備、檢查儀等，這就迫切地需要一種新的維修體制來(lái)替代原來(lái)的單級(jí)維修模式，開始探索兩級(jí)維修，后來(lái)又逐漸嘗試了三級(jí)和四級(jí)維修。 80年代，地面故障檢測(cè)設(shè)備電子化，自動(dòng)化日益發(fā)展，自動(dòng)測(cè)試設(shè)備和嵌入式故障自檢系統(tǒng)得到應(yīng)用。所有這些技術(shù)都為維修體制的固定提供了條件，形成了現(xiàn)在仍然適用的三級(jí)維修體制，但此時(shí)的測(cè)試主要是一些外部設(shè)備，或者較簡(jiǎn)單的BIT，存在著高虛警率，故障診斷模糊等問(wèn)題。 智能BIT和高性能ATE的研制成功，以及人工智能的應(yīng)用，較好地解決了上述問(wèn)題。測(cè)試技術(shù)的日趨完善，使得原來(lái)的一線維修不再依賴地面檢測(cè)設(shè)備，形成了一般性故障利用機(jī)上自檢設(shè)備和一線檢測(cè)設(shè)備，可以完成故障件的隔離與換件，而對(duì)于復(fù)雜故障、大型系統(tǒng)故障則必須依賴更復(fù)雜的檢測(cè)設(shè)備，所以中繼級(jí)維修的必要性大大降低。另外，機(jī)載設(shè)備上設(shè)置了機(jī)內(nèi)測(cè)試功能或設(shè)備，能自動(dòng)進(jìn)行故障的檢測(cè)、隔離、監(jiān)控和報(bào)警；地面上也有自動(dòng)測(cè)試設(shè)備，能縮短故障的查找和隔離時(shí)間。這些技術(shù)為兩級(jí)維修的實(shí)現(xiàn)提供了前提條件，美軍在F-16飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和航電系統(tǒng)、以及新機(jī)F-22上成功實(shí)施兩級(jí)維修，就證實(shí)了這一點(diǎn)。 3.2 維修體制變革促進(jìn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展 維修體制變革要求有高水平的測(cè)試技術(shù)為基礎(chǔ)，所以必定會(huì)促進(jìn)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展。 例如，三級(jí)維修體制確定后，現(xiàn)役的測(cè)試設(shè)備存在模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化水平較低等問(wèn)題，為更好地進(jìn)行維修，必須考慮減少維修費(fèi)用，在不影響效能的前提下簡(jiǎn)化工作內(nèi)容。這就促使人們探索更加先進(jìn)的技術(shù)，而事實(shí)也證明這期間測(cè)試技術(shù)，如ATE、BIT等得到了快速發(fā)展。 另外，現(xiàn)代裝備提倡兩級(jí)維修，就必須提高基層級(jí)故障診斷能力、提高系統(tǒng)或設(shè)備的故障診斷與隔離能力、減少檢測(cè)和隔離時(shí)間，這也成為各種測(cè)試設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)行兩級(jí)維修后，基層級(jí)故障診斷職能的加強(qiáng)和基地級(jí)維修工作量的加大，需要機(jī)載狀態(tài)監(jiān)控技術(shù)和故障診斷技術(shù)、ATE和BIT技術(shù)等一系列測(cè)試技術(shù)的發(fā)展作為保證，促進(jìn)了測(cè)試性及測(cè)試技術(shù)的改進(jìn)和革新。 兩級(jí)維修的實(shí)現(xiàn)要求減少故障虛警，如果出現(xiàn)故障誤指示，維修人員將會(huì)把好的部件拆下來(lái)并送到后方維修基地修理，這是既費(fèi)時(shí)又費(fèi)錢的工作。所以必須有先進(jìn)的測(cè)試技術(shù)來(lái)支持故障檢測(cè)，減少虛警的出現(xiàn)，可見維修體制對(duì)測(cè)試技術(shù)的重要拉動(dòng)作用。測(cè)試技術(shù)與維修體制的關(guān)系如圖3。 4 結(jié)論 測(cè)試技術(shù)與軍機(jī)維修體制的發(fā)展是相互依賴和促進(jìn)的，美軍成功實(shí)施兩級(jí)維修的事實(shí)表明，測(cè)試技術(shù)是兩級(jí)維修的關(guān)鍵技術(shù)之一。如今，智能化、虛擬儀器、VXI、 PXI等已在軍用測(cè)試領(lǐng)域內(nèi)采用，并朝著通用、多功能、抗干擾、小型化和模塊化的方向發(fā)展。航空維修體制正在從相對(duì)穩(wěn)定的三級(jí)維修向更加先進(jìn)的兩級(jí)維修轉(zhuǎn)變，應(yīng)該在探索裝備維修體制的同時(shí)，保證航空維修工作的協(xié)調(diào)發(fā)展。 |
