Средства предупреждения критических режимов полета и контроля работы оборудования
Курсовая работа
по дисциплине: «Пилотажно-навигационные комплексы»
Тема
Средства предупреждения критических режимов полета и контроля работы оборудования
Студента
Медведева М.Ю.
1. Средства предупреждения критических режимов полета
полет режим контроль оборудование
Схема средств предупреждения критических режимов полета включает в себя:
сбор и обработку пилотажно-навигационной информации;
формирование пороговых значений пилотажно-навигационных параметров;
формирование сигналов для предупреждения экипажа;
преобразование этих сигналов в удобную для экипажа форму.
Задача сбора и обработки пилотажно-навигационной информации решается информационно-измерительными системами КСПНО: БИНС, СВС, СП/ИСП, МСП, РСБН, РВ. Задача формирования пороговых значений в автоматических режимах выполняется ВСУП и ВСУТ, а в режиме штурвального управления - ВСУУ. Формирование сигналов предупреждения осуществляется системами СПКР и СППЗ. Преобразование этих сигналов производят СЭИ, КИСС и САС.
ВСУУ обеспечивает:
регулировку искусственной загрузки колонки и баранки штурвала;
ограничение по углу атаки и вертикальной перегрузке;
автоматический выпуск и уборку закрылков и предкрылков при достижении определенной приборной скорости.
ВСУП и ВСУТ обеспечивают защиту режимов от выхода параметров полета - крена, тангажа, угла атаки, перегрузок и т. д. - за границы полей допусков.
СППЗ осуществляет:
формирование предупредительного сигнала при приближении земли;
формирование звуковых, речевых и визуальных сигналов;
контроль и обеспечение минимального количества ложных срабатываний.
СППЗ предотвращает:
превышение максимальной вертикальной скорости снижения и допустимой вертикальной скорости сближения с землей;
полет вблизи земной поверхности с невыпущенными шасси;
уход под глиссаду;
опасное расхождение между истинной высотой по радиовысотомеру и относительной высотой по системе СВС.
СППЗ имеет встроенный синтезатор речи, который формирует команды: «Тяни вверх», «Земля», «Шасси», «Закрылки», «Опасно спуск», «Снижайся», «Глиссада».
Вычислитель СППЗ выполнен по второму типоразмеру, масса - 3,5 кг, наработка на отказ - 10000 ч.
СПКР осуществляет:
выдачу информации о достижении контролируемых параметров границ допуска;
вычисление пороговых значений;
выдачу информации двоичным кодом в СЭИ;
формирование разовых предупредительных сигналов;
обнаружение сдвига ветра.
Ввод исходных данных в СПКР осуществляется с пульта ПУИ. В состав СПКР входят два вычислителя, масса каждого около 5,5 кг, наработка на отказ - 5000 ч. Устойчивые отказы вычислителей индицируются на КИСС.
Преимуществами СПКР являются:
возможность формирования изменяемых пороговых значений под действием других ограничений (перекрестные связи между ограничениями);
соблюдение единого приоритета выдачи предупредительных сигналов по этапам полета;
оптимизация загрузки вычислителей;
унификация алгоритмов обработки информации (различаются лишь пороги для разных типов самолетов).
Предполетная подготовка СПКР включает расширенный тест-контроль, ввод исходных данных (может осуществляться автоматически по радиоканалу ВСС). Необходимо ввести скорость принятия решения при разбеге, характеристики ВПП, температуру воздуха, давление, взлетный вес и т. д. Некоторые параметры (располагаемая дистанция разбега, угол наклона ВПП) вводятся автоматически от ВСС. По этим данным ведутся расчеты и формируется признак готовности, который выдается экипажу.
На разбеге осуществляется контроль за достижением заданной приборной скорости, индицируется минимальная скорость отрыва и расстояние до точки отрыва. При отказах выдаются сигналы на прекращение взлета: «Скорость мала», «Прекрати разбег».
При достижении заданной скорости отрыва СПКР переключается на контроль углов траектории для выдачи сигналов на увеличение тяги двигателей. СПКР позволяет существенно снизить вероятность субъективных ошибок о прекращении взлета, осуществить взлет с пониженной тягой, что приводит к экономии в 1,5 раза ресурса двигателей. На режиме прерванного взлета индицируется максимальная приборная скорость, чтобы к концу ВПП самолет успел остановиться.
В крейсерском полете осуществляется контроль основных пилотажно-навигационных параметров. При обнаружении сдвига ветра выдается сигнал «Сдвиг ветра» и команда на уход на второй круг.
2. Особенности эксплуатационного контроля БКСЦПНО
.1 Особенности систем ЦПНО как объектов контроля
На современном этапе развития АТ технический уровень аналогового ПНО уже не позволяет отвечать растущим требованиям по безопасности, регулярности и экономичности полетов. Поэтому использование цифровой техники является естественным шагом на пути совершенствования ПНО позволяет существенно повысить безотказность оборудования и снизить затраты на его ТЭ. Унификация и стандартизация протоколов обмена информации между системами БКСЦПНО позволяет расширить возможности бортового контроля, применять большое разнообразие методов аппаратного и программного контроля. Роль бортового контроля в ЦПНО существенно возрастает. Так, доля вычислений и объема памяти при решении задач контроля в цифровых САУ самолетов Боинг-757 и -767 составляет соответственно 51 % от общего объема вычислений и 54 % от общего объема памяти, а для цифровой САУ самолета Л-1011 соответственно 64 % и 74 %.
Бортовые средства контроля БКСЦПНО строятся по иерархической структуре. Первым уровнем этой структуры являются встроенные средства контроля (ВСК) систем-датчиков. Особенностью этих систем является их обоюдная информационная независимость, т. е. они являются лишь источником информации, но не потребителями. Поэтому задача ВСК первого уровня - выходной информационный контроль. Вторым уровнем бортового контроля является ВСК информационно-вычислительных и управлящих систем. Эти системы являются потребителями информации систем-датчиков, поэтому их ВСК осуществляют входной контроль получаемой информации, а также контроль линий связи. Кроме того, эти ВСК осуществляют контроль собственных цифровых вычислителей и обеспечивают работоспособность оборудования после отказов и сбоев путем исключения отказавших элементов из контуров управления и максимального использования запаса работоспособности, обеспеченного резервированием. Третьим уровнем бортового контроля является автономное средство контроля - система сбора и локализации отказов ССЛО (рис. 2).
Основным преимуществом ЦПНО, по сравнению с аналоговым, с точки зрения его ТЭ является более высокая безотказность. По зарубежным источникам среднее время наработки на отказ цифрового блока превышает наработку аналогового блока в 1,5÷ 3 раза. Для цифрового оборудования вменьшей степени характерны явления старения, износа, разрегулирования. Поэтому доля таких отказов существенно ниже по сравнению с долей отказов аналогового оборудования. Следствием этого является отсутствие роста или незначительный рост интенсивности отказов цифрового оборудования. В связи с этим уменьшается доля профилактических восстановительных работ при ТО.
Цифровая технология позволяет создавать отказоустойчивые вычислительные системы. Понятие отказоустойчивости является более широким по отношению к понятию резервирования. Отказоустойчивые цифровые системы позволяют не только выявлять возникшие в системе отказы и сохранять работоспособность за счет подключения резервных элементов и исключения отказавших элементов из тракта управления, но и более гибко управлять резервированием; перераспределять функции между отдельными вычислителями; осуществлять временное исключение сбоивших элементов с последующим восстановлением утраченной информации и т. д. Отказоустойчивость - важное новое качество цифровых вычислительных систем.
Другим достоинством цифрового оборудования является его высокая контролепригодность. Хотя сложность цепей, содержащихся в блоке цифрового оборудования, значительно возросла, внутрення компоновка блоков значительно улучшилась за счет размещения элементов на печатных платах книжного типа с собственными внутренними разъемами. Количество доступных контрольных точек увеличилось и это позволило. за счет сочетания аппаратных и программных методов контроля, достичь глубины контроля до уровня съемного блока в 95 ÷ 98 % случаев. Цифровое оборудование обладает более высокими характеристиками эксплуатационной технологичности: доступностью, легкосъемностью, взаимозаменяемостью.
Вместе с тем, цифровому оборудованию присущи и определенные недостатки. Хотя степень зависимости цифрового оборудования от внешней среды меньше, чем для аналогового оборудования, все же велика доля отказов, которые проявляются в полете, но не подтверждаются на земле. В связи с этим велика вероятность таких ситуаций, когда ВСК в полете фиксирует отказ, отключает оборудование, запоминает факт отказа и выдает эту информацию наземному обслуживающему персоналу, а при послеполетном наземном контроле отказ не подтверждается. Поэтому вновь возникает проблема: заменять блоки или нет. Поэтому важно обеспечить наземные службы ясными и однозначными рекомендациями по проявлению и устранению неподтвердившихся отказов. В цифровом оборудовании одной из основных проблем являетсчя проблема сбоев. Особенно трудными предполагаются проблемы, связанные с отказами программного обеспечения. По зарубежным данным при опытной эксплуатации бортового цифрового оборудования количество отказов программного обеспечения в несколько раз превосходит количество отказов аппаратуры. Ясности в том, как устранять отказы программ в эксплуатации, пока нет.
Недостатком бортового контроля с помощью ВСК в полете является его недостаточная эффективная полнота. Вследствие ограниченного быстродействия входящих в состав комплекса ПНО бортовых ЦВМ, полнота контроля, определяемая отношением времени контроля в цикле вычислений к общему времени, необходимому для полного контроля, не превышает 0,1. Поэтому по-прежнему, как и для аналогового оборудования, одним из основных методов бортового контроля остается метод мажоритарной логики за счет избыточного аппаратного, программного и временного резервирования. В составе блоков ЦПНО сохраняются элементы, обеспечивающие аппаратный мажоритарный контроль особо важных информационных и управляющих цепей.
При послеполетном контроле ограничения на время контроля в цикле вычислений существенно менее строгие (5 ÷ 15 мин). Поэтому эффективная полнота послеполетного контроля выше. Однако контроль элементов памяти также является довольно продолжительной операцией. В связи с этим при возникновении сложных отказов возможны ситуации, когда время на поиск такого отказа превысит время на оперативное ТО самолета.
Требования к глубине контроля до уровня съемного блока заставляет разработчика объединять недиагностируемые элементы в громоздкие блоки. При этом формально требование по глубине контроля выполняется, а реально это приведет к значительным эксплуатационным издержкам в связи с необходимостью обеспечения значительного количества ЗИПа дорогостоящих блоков в обменном фонде, трудностям организации контроля в лабораториях АТБ. Вместе с тем для цифрового оборудования существует техническая возможность поиска места отказа на борту с точностью до сменного модуля, например, платы процессора, платы памяти или блока питания. Реализация такого подхода существенно снизила быиздержки.
.2 Надежность элементной базы и программного обеспечения цифрового оборудования
Надежность БКСЦПНО определяется надежностью его аппаратной части и программного обеспечения.
Основными причинами отказов аппаратуры являются загрязнение и коррозия соединительных контактов, изгиб контактов, неправильное соединение, короткие замыкания в схемах, запирание элементов схем.
Запирание транзистора интегральной схемы происходит в том случае, когда при его переходе из режима насыщения в режим отсечки коллекторное напряжение не снижается до уровня напряжения питания. Вместо этого достигается устойчивое состояние транзистора в области лавинного прибоя. Запирание может произойти и в том случае, когда после случайного перехода транзистора в любой устойчивый режим не удается вернуть транзистор в исходное состояние после устранения причины перехода. Возможны запирания схемы в двух устойчивых состояниях и они фактически скрыты от контроля. Без всестороннего анализа схемы сбои такого рода обнаружить трудно. В схеме может случайно образоваться цепь обратной связи, которая при определенном наборе входных параметров может привести к непредусмотренной выдаче выходных сигналов.
В каждом из рассмотренных случаев отключение и повторная подача питания могут устранять сбои. При этом возникает ошибочное впечатление, что сбой ликвидирован. Однако схема продолжает устойчиво работать до появления нового нежелательного набора условий, приводящих к повторному сбою.
Многие полупроводниковые элементы могут переходить в режим запирания из-за превышения допустимых значений напряжения, излучения, избыточного нагрева и других факторов, вызывающих смещение двух или более p-nпереходов в прямом направлении. Запирание активных элементов обычно приводит к нарушению функционирования интегральной схемы.
Сбой обычно происходит из-за возникновения в интегральных схемах паразитных управляемых диодных структур. При этом положительная обратная связь может открыть диод, который затем продолжит свою работу даже при отсутствииупроавляющего сигнала до тех пор, пока приложенное анодное напряжение не будет отключено, уменьшено или не станет противоположным по знаку.
Паразитными компонентами в интегральных схемах являются конденсаторы и диоды, которые формируются во время обработки между запланированными элементами схем и подложкой. Такие схемные элементы называюь «помеховыми». Наличие многих возможностей отпирания схем и распределенный характер паразитных элементов затрудняют предсказание запираний. Паразитные элементы активизируются при неправильной эксплуатации схемы.
При запирании схемы увеличивается ток, в результате этого - тепловой перегрев, что может привести к необратимому повреждению устройства. Однако схема может и сохраниться, что затруднит анализ причины отказа, так как при проверке схемы не обнаружится никаких аномалий. В таких случаях при попытке определить причину или механизм отказа можно прийти к ошибочным выводам.
В схемах с очень большим уровнем интеграций, где расстояния между элементами крайне малы, запирание схемы в одном месте управляемым диодом быстро распространяется и индуцирует запирание в некотороых других частях схемы. Это приводит к смещению соседних переходов.
В сложных цифровых логических схемах возможен еще один вид запирания, связанный с появлением непредусмотренных цепей обратной связи. Тогда определенный набор входных параметров может привести к появления сигнала обратной связи через непредусмотренную цепь. В результате может прекратиться подача полезного входного сигнала, что заблокирует все остальные входы схемы. Условия блокировки или запирания могут также создаваться определенным набором одновременных ложных сигналов (выбросы напряжения, шум, излучение, неправильное согласование сигналов во времени и т. д.).
Чтобы избежать этих явлений, необходим тщательный анализ схем, позволяющий обнаруживать любой из перечисленных видов отказов.
К негативным последствиям могут привести повышение быстродействия и уменьшение уровней напряжения цифровых систем. Ожидается переход от тактовых частот 1 ÷ 10 МГц к тактовым частотам до 100 МГц и уменьшение логического уровня напряжения 5 В до 1 В. Общий результат этих двух явлений - снижение энергии, заключенной в электрическом сигнале. Это ведет к повышению чувствительности к помехам и может привести к ростуотказов и сбоев. Уже сейчас по зарубежной статистике количество сбоев в цифровом авиационном оборудовании превышает количество отказов на порядок. Лишь 25 % отказов подтверждаются при ТО и 30 % цифровых блоков, направленных в лаборатории по подозрению в отказе, оказываются годными.
Отказы и сбои ПО часто ошибочно интерпретируются как отказы аппаратуры. При проверке аппаратуры никаких неисправностей, естественно, обнаружить не удается, а замена плат и модулей приводит к потере информации. Отказы и сбои ПО могут приводить к появлению бесконечных циклов, когда программа «зависает». При оперативном ТО программное обеспечение не контролируется и у персонала возникает представление о его полной безотказности. Отказы ищутся только в аппаратере, что значительно проще.
Анализ надежности аппаратуры и ПО цифровых систем заставляет критически отнестись к процессу выбора методов ТЭ и стратегии ТО для этих систем. Можно предположить существование отдельных видов эффективных работ по ТО, повышающих надежностные характеристики аппаратуры и ПО (замена наиболее ответственных и менее надежных элементов по ресурсу, перезапись программ, ТО аналоговых компонентов схем и т. д.).
Однако недостаточный на сегодняшний день объем стратегической информации по надежностным и эксплуатационным характеристикам цифрового оборудования не способствует достижению определенности в этом вопросе. Значительный объем контрольных работ для существующих БЦВМ на тяжелых формах (для БЦВМ «Орбита-20М» суммарнаятрудоемкость по форме Ф3 составляет 11 чел.-1ч при отсутствии сбоев и 20 ÷ 30 чел.-ч при наличии сбоев) требует дополнительного анализа их обоснованности и эффективности.
.3 Особенности ТЭ аналогового и цифрового ПНО
За последние годы достигнут значительный прогресс в повышении качества и надежности элементов ПНО. Однако эти достижения слабо отразились на снижении затрат на ТЭ. В большинстве случаев увеличение сложности оборудования повлекло за собой увеличение затрат на аппаратуру контроля, оплату технического персонала, эксплуатационно-техническую документацию.
Тем не менее, можно предполагать, что широкое внедрение цифровой техники, высоконадежных интегральных схем, модульное конструирование аппаратуры с функциональной группировкой электрических цепей, использование универсальных БЦВМ и микропроцессоров позволяет существенно расширить функции встроенного контроля в ПНО при небольшом увеличении стоимости систем. Это позволяет использовать выгодные стратегии ТО, снизить расходы на ТЭ, уменьшить время восстановления, число ложных замен и отказов, вносимых обслуживающим персоналом.
Все работы по ТО систем ПНО можно разбить на несколько видов: контроль, поиск и устранение отказа, монтажно-демонтажные работы, регулировка. С помощью контроля определяется работоспособность или неработоспособность системы. Поиск и устранение отказа - составляющие процесса диагнстирования с целью идентификации отказа с точностью до модуля или элемента в лаборатории. Монтажно-демонтажные работы осуществляются при снятиях и заменах блоков. Тем самым проводится восстановление системы путем замещения отказавшего элемента на запасной. Регулировка - это процесс совмещения замененного элемента с остальной аппаратурой.
До последнего времени контроль работоспособности и обнаружение отказов в системах ПНО производится с использованием контрольно-проверочной аппаратуры (КПА) в виде большого разнообразия переносных чемоданов, тестеров и т. д. Основой процесса поиска неисправности является ручная трассировка сигналов. Даже при наличии богатого арсенала КПА и опытного персонала процесс поиска является очень медленным и трудным. В результате часть отказов неправильно диагностируется: возникают ложные схемы и необнаруженные отказы. Широко используется метод проб и ошибок - замена предполагаемого отказавшего элементана заведомо исправный. Это также приводит к большому количеству неоправданных снятий блоков с самолета, необходимости повышенного уровня многономенклатурного запаса ЗИП, увеличивает загрузку лабораторий, повышает вероятность внесения отказов при заменах.
С появлением в системах ПНО более развитого встроенного контроля наметились тенденции к частичной автоматизации процессов контроля и диагностирования на земле при ТО. Однако достичь большой глубины поиска места отказа (с точность до блока) все же не удалось, в результате чего процедура обнаружения отказа выглядит в виде перечня необходимых контрольных операций, перечня возможных причин отказа и рекомендованных замен. Этот подход не намного лучше, чем метод проб и ошибок. Процесс обнаружения неисправности, таким образом, был и остается наиболее трудной проблемой в обслуживании ПНО.
За последние годы в конструкции блоков аналогового ПНО произошли определенные улучшения за счет совершенствования конструкции разъемов и устройств крепления. Типовой блок массой от 5 до 20 кг является сейчас основным заменяемым типовым элементом замены системы (ТЭЗС). Хотя сложность цепей, содержащихся в блоке, выросла на два порядка, внутренняя компоновка ТЭЗС значительно улучшилась за счет размещения элементов на печатных платах и книжной конструкции их размещения. Такие платы и модули являются типовыми элементами замены блока (ТЭЗБ), они доступны при снятии кожуха блока, достаточно легко снимаются и заменяются.
В аналоговых системах ПНО регулировка является обязательным элементом ТО. Она производится после замены ТЭЗС. Использование цифровой элементной базы в ПНО позволяет внедрить автоматическую самокалибровку критических функций. Это позволяет надеяться ликвидировать регулировки ПНО в целях компенсации эффектов старения и исключить необходимость большого объема периодического ТО.
Для большинства эксплуатируемых систем ПНО сейчас реализуется обслуживание на трех уровнях. Первый уровень - обслуживание в цехе оперативного ТО - объединяет работы, выполняемые на оборудовании, находящемся на самолете. Контроль ПНО состоит в выявлении отказа с точностью до одного или группы ТЭЗС с помощью встроенных средств контроля и КПА. Система ПНО восстанавливается, как правило, заменой ТЭЗС, который затем направляется на второй уровень обслуживания - в лабораторию АТБ. Второй уровень объединяет работы на демонтированном сборта ТЭЗС. Поиск отказа в ТЭЗС производится с помощью ручных или полуавтоматических стендов. Отказавшие ТЭЗБ заменяются в ТЭЗС на исправные. Однако в большинстве случаев отказавший ТЭЗС при подтверждении в нм отказа на втором уровне направляется на следующий - третий уровень обслуживания. Ремонт ТЭЗС заменой ТЭЗБ осуществляется редко. Основная задача второго уровня - подтверждение или неподтверждение результатов контроля системы ПНО на первом уровне и целесообразности снятия с борта того или иного ТЭЗС. Третий уровень обслуживания объединяет работы на ТЭЗС, выполняемые на ремонтном заводе или заводе-изготовителе. Здесь определяется и заменяется дефектный ТЭЗБ и, при возможности, дефектный элемент. Восстанавливаемый субблок проверяется на работоспособность и используется для замены.
Достижения в цифровой технике определяющим образом повлияли на технологию обнаружения и устранения отказа. Очень высокая сложность современных цифровых систем ПНО сделала невозможным ручной поиск неисправности. Поэтому в основное оборудование включается аппаратура генерации стимулирующих сигналов и система мультиплексирования данных контроля. Для обработки данных контроля и выполнения логических операций, необходимых для поиска и устранения неисправности, могут использоваться либо собственные цифровые вычислители систем ПНО, либо автономная система контроля. Следует иметь в виду, что при выполнении наземного контроля вычислители свободны от решения основных технических задач. Следовательно, использование их для ТО не увеличивает объем требований к ним. В самих цифровых ТЭЗС предусматриваются контрольные разъемы с мультиплексорами для подключения к наземным автоматизированным средствам контроля (НАСК). Использование НАСК позволяет диагностировать ТЭЗС с точность до ТЭЗБ.
Таким образом, задача выбора количества уровней обслуживания цифрового ПНО представляется достаточно актуальной, а возможности цифрового ПНО и средств автоконтроля позволяют предположить экономическую целесообразность частичного или полного отказа от третьего уровня. Как следует из зарубежных источников, при одинаковых характеристиках безотказности ПНО эксплуатационные расходы при трехуровневом обслуживании вдвое превышают расходы приТО на двух уровнях.
Отказ системы обычно связан с отказом одного или нескольких мелких элементов. Однако при существующей технологии восстановления с борта необходимо снять ТЭЗС, содержащий подчас несколько тысяч элементов. Это требует большого числа дорогостоящих запасных ТЭЗС. В зарубежных источниках предлагается искать отказ на борту с точностью до ТЭЗБ (печатной платы или субблока). Там же показано, что отправка на третий уровень (на завод) ТЭЗС экономически неприемлема из-за чрезмерно больших расходов на запасные ТЭЗС. Достижение двухуровневой системы ТО полностью зависит от возможности обнаружения и устранения отказа на самолете и от расходов на аппаратуру контроля для этих целей. Использование внешней КПА исключается, поэтому необходимо исследовать стоимость и возможность получения этих функций с помощью встроенных средств контроля.
.4 Организация эксплуатационного контроля
При эксплуатационном контроле БКСЦПНО решаются следующие задачи:
оценка технического состояния как отдельных систем, так и всего комплекса при всех видах ТО и в полете, включая проверку готовности к работе или выполнению режимов полета, отсутствие или наличие устойчивых (несамоустраняющихся) отказов и установление достоверности вырабатываемой, хранимой и передаваемой в пределах комплекса информации;
поиск места отказов с точностью до конструктивно-сменной единицы (легкосъемного блока) и линии связи;
сбор зафиксированных в полете сбоев цифровых вычислительных машин;
формирование и отображение обобщенного сообщения о техническом состоянии ПНК с указанием оказавших блоков и линий связи (для технического персонала) и исправности режимов работы (для экипажа);
формирование и выдача сигналов для ручного и автоматического изменения (реконфигурации) структуры (или алгоритма работы) ПНК в случае появления отказов;
хранение информации об отказах и сбоях в течение нескольких полетов;
формирование и выдача сигналов для документирования результатов контроля.
Эти задачи на всех видах ТО и в полете решаются с помощью ВСК и ССЛО. Информация от ВСК и ССЛО выдается в информационную систему сигнализации КИСС и систему индикации СЭИ для отображения кадра по отказам ПНК и выдачи рекомендаций экипажу.
Информация от ВСК и ССЛО выдается в бортовое устройство регистрации МСРП для обеспечения временной привязки отказов оборудования к параметрам движения и положения самолета в пространстве; документирования информации по отказам и регистрации параметров, необходимых для расследования происшествий; регистрации параметрической информации от резервированных систем ПНК для решения задач прогнозирования их предотказного состояния.
Кроме того, информация с ВСК и ССЛО выдается в систему автоматического обмена данными (САОД) с землей для осуществления в полете передачи на землю данных по отказам ПНК.
Все устройства ПНК, обеспечивающие измерение, хранение, отображение и переработку информации, а также тракты передачи информации в пределах ПНК охвачены сквозным поучастковым контролем. Для этого отдельные системы ПНК осуществляют контроль собственной работоспособности и исправности входных каналов связи.
Схема передачи сигналов эксплуатационного контроля приведена на рис. 3.
Контроль передаваемой информации осуществляется в системах-приемниках информации. Обмен и передача контрольных, стимулирующих и управляющих сигналов между системами ПНК, а также выдача во внешние средства контроля осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТа 18977-79. Передача контрольной информации внутри ПНК осуществляется по рабочим каналам последовательным кодом. При отсутствии двусторонней связи между системами последовательным кодом допускается использование разовых команд. Информация о техническом состоянии систем, обменивающихся между собой кодовыми сообщениями, передается в матрице состояния информационных слов без использования дополнит ельной разовой команды «Исправность». ВСК по направленности на выявление различных по физической природе отказов (устойчивых несамоустраняющихся отказов и случайных сбоев) осуществляют два вида контроля: инструментальный и информационный. Требования к надежности ВСК определяются, исходя из требований к БП, установленных в НЛГС-3 для функциональных систем. Рассмотрим принципы организации процедуры контроля и алгоритмы взаимодействия ВСК при ТО на оперативных этапах подготовки к полету и в полете. ВСК ПНО структурно образуют три уровня иерархии системы контроля:
нижний уровень - ВСК отдельных систем-датчиков информации;
средний уровень - программные средства ЦВМ вычислительных систем;
верхний уровень - общекомплексная ССЛО.
При проведении автоматизированного контроля на оперативных этапах подготовки к полету начальным моментом является задание непосредственно техническим персоналом или экипажем (дистанционно) режима «Контроль» с помощью органов управления ССЛО. При этом ССЛО выдает управляющие сигналы режима «Контроль» в ЦВМ ВС, СЭИ, а также в ряд систем-датчиков информации, не связанных с указанными ЦВМ двусторонней кодовой связью.
По получении кодового сигнала режима «Контроль» ЦВМ ретранслируют этот сигнал в сопрягаемые системы-датчики информации. Системы ПНК осуществляют сначала контроль собственной работоспособности с одновременной выдачей контрольных (тестовых) значений выходных параметров, а по окончании собственной проверки - контроль исправности входных связей путем оценки входной контрольной информации, после чего осуществляют формирование и выдачу слова-состояния с информацией об исправности блоков и входных связей.
Возможно разделение операций по контролю собственной работоспособности и контролю связей на два этапа. При этом на первом этапе ВСК системы осуществляют контроль собственной исправности с выдачей слов-состояний, а на втором этапе, по получении дополнительной команды из ЦВМ - выдачу контрольных значений выходных параметров и оценку входной контрольной информации с формированием и выдачей слов-состояний, которая осуществляется до снятия режима «Контроль».
ЦВМ ВС и СЭИ по получении слов-состояний от всех сопрягаемых систем и с учетом результатов контроля собственной работоспособности осуществляют формирование слов-состояний сопрягаемого оборудования с выдачей их в ССЛО. ЦВМ ВС на основе полученной информации от систем-датчиков формируют сообщения об исправности режимов работы комплекса и выводят эти сообщения для отображения экипажу на экраны СЭИ.
ССЛО осуществляет обработку содержимого слов-состояний, поступающих из ЦВМ ВС и СЭИ и формирует интегральные сигналы типа «ПНК готов» или «ПНК не готов» с выводом их на экран СЭИ и собственный индикатор, а также формирует и выводит на собственный индикатор информацию о месте отказа ПНК до блока и линий связи.
При проведении контроля в полете ВСК отдельных систем ПНК осуществляют непрерывно автоматический контроль собственной работоспособности и выдают информацию о своем состоянии в виде матрицы состояния информационных слоев в ЦВМ ВС и в сопрягаемые с ним системы комплекса.
ЦВМ ВС и СЭИ осуществляют сбор и обработку результатов контроля от ВСК нижнего уровня; оценку достоверности входной информации от систем-датчиков с определением отказавшего канала; формирование на основе этой информации слов-состояний сопрягаемого оборудования с выдачей их в ССЛО и МСРП и сохранением слов-состояний в памяти ЦВМ до конца полета. ЦВМ ВС на основе анализа указанной выше информации обеспечивают с выдачей в СЭИ и МСРП формирование сообщений об исправности тех режимов работы оборудования, которые реализуются данной ВС; сигналов нв ручное или автоматическое изменение структуры (реконфигурацию) комплекса. ЦВМ ВС и СЭИ осуществляют накопление зафиксированных в полете сбоев путем фиксации срабатывания средств информационного контроля; хранение этой информации в течение полета; выдачу этой информации в ССЛО. ССЛО в полете осуществляет сбор информации по сбоям и слов-состояний от ЦВМ ВС и СЭИ; обработку слов-состояний с определением мест отказов ПНК; запоминание информации по сбоям и отказам (с привязкой к номеру полета и времени отказа) в энергонезависимой памяти, происшедших в течение 10 полетов; выдачу информации об отказах комплекса в МСРП и систему САОД.
Процедура проверки комплекса при замене отказавшего оборудования («Автономный контроль») аналогична процедуре контроля на оперативных этапах подготовки к полету со следующими отличиями:
перевод в режим «Контроль» возможен только на тех ЦВМ и системах-датчиках, которые подвергаются замене или непосредственно связаны с отказавшим оборудованием;
слова-состояния, поступающие в ССЛО, обрабатываются только в пределахтех разрядов, которые отведены под кодирование исправности блоков и связей отказавшего оборудования и сопрягаемых с ним систем;
ССЛО в случае успешной замены блока по последнему отказу из числа зафиксированных в полете формирует сообщение «ПНК готов».
Перечень кодов автономной проверки КС ПНО при замене отказавшего оборудования приведен в табл. 5.
Таблица 1
Отказавшая системаКод тест-проверкиСистема для включения123ВСС1Все системы, кроме РВ, МНРЛС, РЛСВВСУП2Все системы, кроме РСДН, ССН, ХАЭ, РЛСВ, МНРЛС, АРКСЭИ3Все системы, кроме АРК, ССН, РСДНВСУТ4ВСС, ВСУП, СЭИ, ИС, СВС, РВ, ВСУТИС5Все системы, кроме ВОР, ДМЕ, ИСП, МСП, СПС, РСБН, СО, ХАЭСВС6Все системы, кроме ВОР, ДМЕ, ИСП, МСП, ХАЭРСБН7ВСС, ВСУП, СЭИ, КПРТС, РСБНВОР10ВСС, КПРТС, СЭИ, ВОРДМЕ11ВСС, КПРТС, СЭИ, ДМЕИСП12ВСС, КПРТС, ВСУП, СЭИ, ИСПМСП13ВСУП, СЭИ, МСПСО14ВСС, КПРТС, СЭИ, СОХАЭ15ВСС, ХАЭАРК16ВСС, КПРТС, РМИ, АРККПРТС17Все системы, кроме РВ, ХАЭ, МНРЛС, РЛСВ, РСДН, ССНРСДН20Все системы, кроме РВ, ХАЭ, МНРЛС, РЛСВ, РСДН, ССНССН21ВСС, ССНСПКР22ВСС, ИС, СВС, РВ, СПКРПУ ВСС23ВСС, ПУ ВССПУ ВСУП24ВСС, ВСУП, СЭИ, ПУ ВСУПСППЗ25РВ, СВС, МСП, ИС, ВСУП, СППЗРВ26СППЗ, ВСУП, СПКР, СЭИ, РВПроверка приводов ВСУП27ВСУПАвтомат проверки посадки30ВСС, ВСУП, РВ, ИСП, МСП, ИС, СВС, РСДН
2.5 Требования к виду контрольной информации и выводу результатов контроля
Информация, необходимая для управления и проведения процедуры контроля ПНК, выдачи сообщения о техническом состоянии оборудования и передачи данных по отказам включает:
управляющий сигнал режима «Контроль» и его подрежимов;
сигнал «Исправность»;
код матрицы состояния информационного слова;
контрольные (тестовые) значения выходных параметров;
слова-состояния;
информацию по сбоям.
Управляющий сигнал режима «Контроль» предназначен для перевода систем комплекса в режим выполнения наземного (расширенного) тест-контроля. Для перевода в режим «Контроль» ЦВМ ВС и СЭИ, а также систем-датчиков в качестве основного сигнала используется командное слово с адресом 277(8)и кодом «10» в 10-м и 9-м разрядах слова. Для радиотехнических систем (РТС), управление которыми осуществляется от ЦВМ ВСС и КП РТС, перевод в режим «Контроль» осуществляется постановкой кода «10» в матрицу состояния управляющего слова РТС.
Форматы информационных слов ПНК приведены в табл. 6.
Таблица 2
Форматы команд режима «Контроль»: - для режима предполетной проверки:31 3029 2827 2021 1110 98 11 00 00 0 …0 … 00 0Адрес 277- для режима проверки при замене отказавшего оборудования:31 3029 2827 2021 1110 98 11 00 1Код тест-проверки0 … 00 0Адрес277- для имитации отказов КП РТС:31 3029 2827 2021 1110 98 11 01 10 0 …0 … 00 0Адрес2772. Форматы информационных слов по отказам и сбоям ПНК: - слова-состояния системы-датчика:31 3029 1110 98 11 1Информационная часть0 0Адрес 371 - слова-состояния ЦВМ ВС:31 3029 1110 98 11 1Информационная часть0 0Адрес** - под слова передачи слов-состояний отводятся адреса 371(8), 155-161(8), 350-354(8).- информация по сбоям:31 3029 1110 98 11 1Информационная часть№ словаАдрес 345
Для отдельных ЦВМ ВС и систем, не имеющих входных (рабочих) кодовых линий связи с ЦВМ ВС, режим «Контроль» от ССЛО может быть запущен разовой командой.
Начало режима «Контроль» определяется по поступлению нескольких подряд приходящих команд, а снятие режима осуществляется подачей команды следующего режима или по окончании определенного промежутка времени после формирования слова-состояния. При переводе системы в режим «Контроль» разовой командой продолжительность режима определяется временем действия разовой команды.
Сигнал «Исправность» представляет собой уровень напряжения постоянного тока 27 В или передается замыканием линии связи на «землю». Этот сигнал используется для сообщения о техническом состоянии систем-датчиков, не имеющих кодовых линий связи с ЦВМ ВС и СЭИ. При этом наличие сигнала означает работоспособное состояние, а отсутствие - выход из строя системы.
Матрица состояния информационного слова, представляющая код в 31-м и 30-м разрядах слова, соответствует следующим состояниям системы:
00 - отказ системы;
01 - данные не вычислены или не достоверны;
10 - тестовые значения;
11 - система исправна.
Контрольное (тестовое) значение выходного параметра представляет собой информационное слово с адресом данного параметра, кодом «10» в матрице состояния и константой в информационной части слова.
Слово-состояние отдельной системы-датчика представляет собой информационное слово с адресом 371(8), каждый разряд информационной части которого, начиная с 11-го, отводится под кодирование исправности блоков и выходных линий связи. При этом исправное состояние кодируется цифрой «0», а неисправное - «1».
В словах-состояниях используется три вида бит:
«Исправность линии связи» - для исправности линий связи;
«Исправность информации от системы», под которой понимается достоверность входной информации.
Рассмотрим алгоритм формирования слов-состояний.
Слово-состояние систем-датчиков располагается в разрядах информационного слова с 11 по 29 с адресом 371 и имеет следующий порядок формирования:
первые разряды, начиная с младшего, т. е. с 11 и далее, отводятся под кодирование исправности блоков (ИБ1, ИБ2, …, ИБn);
следующие разряды отводятся под кодирование исправности входных связей системы по два разряда на каждый вход.
Первый бит «Исправность линии связи» (ИЛС) кодируется «1» при физическом прекращении поступления информации. Второй бит «Исправность информации от системы» (ИИС) кодируется «1» в случае отличия входной информации по этому каналу от информации по другим идентичным каналам на величину допуска или в случае получения от системы слова с информацией об ее отказе.
Слово-состояние сопрягаемого оборудования, располагаемое в информационной части нескольких слов с форматом, указанным в табл. 2. включает в себя последовательно располагаемые друг за другом поля-состояния сопрягаемых систем-датчиков. Нумерация разрядов в словах-состояниях и полях-состояниях принята справа налево, т. е. младшие разряды информационного слова-состояния являются первыми, а 29-й разряд - старшим. Также разряды следующего по порядку информационного слова являются старшими относительно разрядов информационной части предыдущего слова-состояния.
Поле-состояние систем-датчиков, включаемое в слово-состояние ЦВМ, включает:
первый разряд - бит «Исправность линии связи ЦВМ с системой-датчиком»;
второй разряд - бит «Исправность информации от системы-датчика»;
третий и далее разряды - слово-состояние, формируемое и передаваемое системой-датчиком в соответствующую ЦВМ.
Поле-состояние систем-датчиков, сопрягаемых с ЦВМ, но не отмеченных для включения в слово-состояние ЦВМ, содержит два бита: бит исправности линии связи и бит исправности информации. При этом информация матрицы-состояния об отказе системы также отражается в бите исправности информации.
Поле-состояние пультов формируется в ЦВМ и состоит из трех разрядов:
первого, отведенного под кодирование исправности линии связи ЦВМ с пультом;
второго, отведенного под кодирование информации от пульта;
третьего, отведенного под кодирование исправности самого пульта по информации матрицы-состояния.
Поле-состояние одиночной системы состоит из двух бит: бита исправности линии связи и бита исправности блока, которые формируются в ЦВМ-приемнике по значению кода матрицы-состояния слова.
Поля-состояния других ЦВМ ВС и СЭИ, имеющих связь с данной ЦВМ, состоят из двух бит: бита ИЛС и бита ИИС, формируемых по значению матрицы-состояния или из сравнительного анализа информации от однородных ЦВМ.
Собственное поле-состояние ЦВМ имеет количество разрядов по числу блоков и содержит информацию по их исправности.
Для трижды резервированных входных каналов при обнаружении сравнением отказавшего канала ЦВМ значение ИИС последнего должно быть равно «1». При обнаружении расхождения информации в дважды резервированных каналах ЦВМ должна формировать значение ИИС, равное «1» для обеих систем.
Слова-состояния сопрягаемого оборудования, формируемые ЦВМ ВС и СЭИ, количество разрядов которых превышает длину информационной части одного информационного слова, должны состоять из нескольких подряд формируемых информационных слов с адресами, соответственно располагаемыми друг за другом: 371(8), 155-161(8), 350-354(8).
Вывод слов-состояний из ЦВМ ВС и СЭИ в ССЛО, МСРП и другие системы осуществляется по параллельным каналам от каждой из ЦВМ.
Информация по сбоям из ЦВМ ВС и СЭИ выдается информационным словом с адресом 345(8) в 1-8-м разрядах, идентификатором (порядковым номером слова) - в 9-м и 10-м разрядах и содержимым - в 11-29-м разрядах. При этом порядковые номера слов имеют следующее кодирование в 9-м и 10-м разрядах: 01 - первое, 10 - второе, 11 - третье, 00 - четвертое слово.
Список используемой литературы
1. «Основные принципы построения базовых комплексов стандартного цифрового пилотажно-цифрового оборудования»