Hallo!
Während meiner Arbeit in der Flugzeugindustrie haben meine Kollegen und ich viel Erfahrung in der Entwicklung und Erstellung von naturnahen Modellierständen für Bordgeräte für Flugzeuge (Hardware-In-the-Loop, HIL) und Rapid-Prototyping-Ständen (Model-In-the-Loop, MIL) gesammelt. Diese Veröffentlichung ist ein Versuch, unsere Erfahrungen in einer Veröffentlichung zusammenzufassen. Der resultierende Text erwies sich als ziemlich detailliert, aber die Hand erhebt sich nicht, um etwas zu schneiden. Außerdem kann bei einer Verkürzung an einigen Stellen ein Kausalzusammenhang verschwinden. Also wird es hier erklärt:
- Informationen zu den Tools zur Automatisierung der Entwicklung des Standes und seiner Unterstützung;
- Auf der Software und Hardware des Simulationskomplexes;
- Ansätze für den Bau der HIL- und MIL-Stände;
- Über verschiedene Techniken, die die Erstellung eines Standes beschleunigen und dessen Modernisierung und Bedienung vereinfachen.
Wen kümmert es - willkommen bei Katze.
Hintergrund des Problems
Wir sind eine Gruppe von Ingenieuren mit umfassender Erfahrung in der zivilen Flugzeugindustrie.
Wir arbeiten an der Entwicklung von Bordgeräten, Ständen und Simulatoren für die Flugzeuge SSJ-100 Sukhoi Superjet, MC-21, DA-42T und L-410UVP-E20.
Vom ersten Stand an waren wir mit einem Mangel an Richtlinien für diejenigen konfrontiert, die einen Teststand mit Zehntausenden von Drähten, Hunderttausenden von Signalen und einer sich ständig ändernden Struktur bauen werden. Aufgrund dieser alten Sehnsucht nach Wissen haben meine Kollegen und ich beschlossen, unsere Best Practices auszutauschen - was ist, wenn gerade jemand auf unserem Lieblingsrechen herumläuft?
Aus heutiger Sicht weist jeder Stand folgende Merkmale auf:
- Die Stände bestehen aus Geräten - Testobjekt, Kabelnetz, Simulationskomplex, Software für den Simulationskomplex;
- Optional können Geräte wie ein Modell eines Cockpits, ein Visualisierungssystem, Kontrollladesysteme usw.;
- Das Testobjekt ändert sich ständig, während sich das Produkt entwickelt.
- Die Testanforderungen ändern sich ständig.
- Die technische Aufgabe für den Stand enthält nicht alle Anforderungen, die meisten Funktionen müssen im laufenden Betrieb erledigt werden.
- Damit ein Prüfstand wirklich nützlich ist, muss er sich schneller ändern als das Prüfobjekt.
Angesichts der Flüchtigkeit von Tests haben wir Folgendes erkannt:
- Alle "Eisen" -Teile des Ständers (Kabelnetz, Cockpit-Layout usw.) sollten leicht zu modifizieren sein.
- Die Architektur des Imitationskomplexes, die Struktur von Modellen und Simulatoren sollten ebenfalls leicht modifiziert und gesteuert werden können.
- Sie können nicht ohne Tools und Entwicklungsumgebung auskommen.
Daher beginnen wir unsere Präsentation mit einer Beschreibung der Entwicklungswerkzeuge und der Architektur des Simulationskomplexes.
Teil 1. Entwicklungswerkzeuge
In diesem Abschnitt beschreiben wir zwei der drei Hauptwerkzeuge: die dBricks-Software und die ADS2R4-Simulationsumgebung. Das dritte Element der Werkzeugkette, Simulink, muss wahrscheinlich nicht vorgestellt und beschrieben werden. Es ist auch wichtig zu erwähnen, dass diese drei Produkte bei korrekter Handhabung eng miteinander integriert werden können und die meisten Standentwicklungsprozesse vereinfachen.
- dBricks ist ein russisches Software - Tool für den Entwickler des Avionik - Komplexes , entwickelt von PIRSS LLC
- ADS2R4 - Umgebung des von TechSAT entwickelten Simulationskomplexes
dBricks wird verwendet für:
- Entwicklung von Protokollen für die Informationsinteraktion von Bordgeräten - Testobjekt;
- Automatisierte Bildung der Architektur mathematischer Modelle;
- Entwicklung der Konstruktionsdokumentation für das Kabelnetz des Standes;
- Automatisierte Generierung von Konfigurationsdateien, die die Ein- und Ausgänge im Format der komplexen ADS2R4-Simulationsumgebung beschreiben.
ADS2R4 ist eine Echtzeit-Test- und Simulationslaufzeit, die speziell für die Entwicklung, das Testen und die Validierung einer Avionikarchitektur entwickelt wurde, die sowohl Integritäts- als auch Vielseitigkeitsanforderungen erfüllt.
Über das dBricks-Tool
dBricks ist das wichtigste Werkzeug, um die Entwicklung und Integration komplexer Avionik zu beschleunigen. Das Tool ist eine Datenbank zur Verarbeitung der folgenden Konstruktionsdaten:
- Kommunikationsprotokolle;
- Strukturelle und konzeptionelle Diagramme;
- Verbindungsdiagramme und Tabellen;
- Montagezeichnungen und Kabelbaumtische;
- Anforderungsspezifikationen für Softwareentwickler.
Die Verwendung des Tools bietet die folgenden Vorteile:
- Ein einziges Tool für die Arbeit mit Daten garantiert die Kompatibilität aller Arbeitsergebnisse.
- Über die Mehrbenutzerschnittstelle kann ein großes verteiltes Entwicklungsteam gleichzeitig arbeiten.
- Integrierte Steuerung von Verbindungen und Softwarekonfigurationen;
- Automatisierte Datenausgabe in Form verschiedener Berichte, Tabellen, Diagramme, Dokumente und Dateien in einem für Menschen lesbaren Format;
- Automatisierte Datenausgabe in maschinenlesbarem Format, einschließlich für die Konfiguration des ADS2-Systems, Netzwerkausrüstung;
- Interaktion mit anderen CAD-Systemen, falls erforderlich.
Es ist klar, dass sich das Format der automatisch generierten Dateien an die Anforderungen des Projekts anpasst.
Das dBricks-Tool selbst verfügt über API-Zugriffsfunktionen, mit denen benutzerdefinierte Skripts zum Generieren von Dokumenten generiert und der Inhalt der Datenbank gefüllt und aktualisiert werden kann.
Die Verwendung von dBricks garantiert Standentwicklern:
- Schnelle automatisierte Generierung von ADS2-Konfigurationsdateien, die keine 100% manuellen Kopierfehler enthalten („menschlicher Faktor“);
- Die Standverkabelung kann basierend auf Daten im Bordkabelnetz eines in dBricks gespeicherten Objekts (z. B. eines Flugzeugs) entwickelt werden.
Details zur Architektur des dBricks-Tools
dBricks .
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dBricks . . .
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Informationen zum Anschließen von Geräten in dBricks auf physischer Ebene
dBricks .
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dBricks
dBricks . . .
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Informationen zu einem auf ADS2 basierenden Simulationskomplex
ADS2 ist eine umfassende, hochgradig anpassbare Softwareumgebung und Echtzeit-Hardwareplattform für Prototyping, Integration, Test, Validierung und Verifizierung der Avionik in der Luft- und Raumfahrtindustrie, die von TechSAT entwickelt wurde.
Die Grundstruktur des ADS2-Systems umfasst folgende Komponenten:
- Der Hardwareteil, der spezielle AWPs (basierend auf Windows oder Linux), Eingabe-Ausgabe-Karten, Kommunikationsleitungs-Vermittlungsgeräte (einschließlich der Steuerung der OI- Verbindung ) usw. umfasst.
- Die ADS2 Core-Softwareumgebung ist ein verteiltes Echtzeitsystem, das alle ADS2-Komponenten integriert.
- Inhärente Hardware-Support-Software auf niedriger Ebene, z. B. Gerätetreiber, die auf dem ADS2-Kern ausgeführt werden.
- Das grafische ADS2-Shell-Modul ist ein Dienst, mit dem der Bediener das ADS2-System in Echtzeit steuern kann.
Das heißt, die obligatorische Mindestzusammensetzung des ADS2-Systems umfasst den ADS2-Softwarekern (Echtzeitcomputer und Steuerungsarbeitsstation), einen beliebigen Satz von Standardkomponenten (wie E / A-Karten und entsprechende Treiber) sowie zusätzliche Module und Erweiterungssysteme, die vom Kunden benötigt werden.
Über ADS2-Geräte
Ein typisches ADS2-System besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
- ADS2 ( Windows Linux). ADS2, , , ADS2.
- , - . :
- ( ADS2)
- - , AFDX, CAN, ARINC 429, MIL-STD-1553 (), RS-485, Ethernet ..
- - - (FAST) , Ethernet (TCP/UDP).
- «Timemaster» ADS2.
Das grundlegende ADS2-System ist leicht von einem kleinen Desktop-System auf ein großes verteiltes System skalierbar. Wenn die Funktionalität erweitert oder die Konfiguration des ADS2-Systems geändert werden muss, muss die Software des Systems selbst aufgrund der Verwendung einer einheitlichen Hardware- und Softwareumgebung nicht geändert werden. Es ist sehr wichtig, dies zu Beginn der Standerstellung zu berücksichtigen. Nach unserer Erfahrung tritt die Notwendigkeit einer Änderung der Systemkonfiguration während des Betriebs im ungünstigsten Moment auf. Unterschätzen Sie diesen Aspekt daher nicht.
Details zur ADS2R4-Umgebungsarchitektur
ADS2.
. 4: ADS2
:
CVT – , , , ( ADS2). CVT — , , . CVT CVT — , . CVT , , . :
, CVT, , . CVT , A B. , , , - A, B . A B ; (, , ). , CVT, ( ) . - .
, , . . ADS2 , . CVT, , : , , , , , .
ADS2 CVT . - CVT, - .
. 5: CVT
ADS2 ( .. ) - (I/O channels). . CVT. CVT - ADS2. (I/O map configuration). ADS2 /:
- :
. 6: - ( )
- , CVT . :
dBricks , ADS2:
CVT dBricks.
CVT .
: «Flight Warning Application» «1» :
. 7: CVT
CVT dBricks. , «In_IRU1_Roll» «Flight Warning Application» «Out_Roll_Angle» «Main» «IRU1»:
. 8: CVT
/ « » dBricks. , Out_Roll_Angle ARINC429 325, BNR ( ), 11, 14, 90, , 10. -.
. 9:
, dBricks , ADS2, -, 1 .
CVT CVT. .
ADS2
ADS2.
. 4: ADS2
:
- ADS2 RT Core – , ADS2. ADS2 « » (Current Values Table, CVT) . ADS2 , ADS2 .
- - ADS2 – - , ADS2. - ADS2.
- ADS2 GUI Tools Suite – ADS2, , , , ADS2. : , , ..
- ADS2 API – API , ADS2 -.
CVT
CVT – , , , ( ADS2). CVT — , , . CVT CVT — , . CVT , , . :
- – integer, floating point, string, ;
- – sampling queuing (FIFO);
- – , , , , integer strings.
, CVT, , . CVT , A B. , , , - A, B . A B ; (, , ). , CVT, ( ) . - .
, , . . ADS2 , . CVT, , : , , , , , .
ADS2 CVT . - CVT, - .
. 5: CVT
-
ADS2 ( .. ) - (I/O channels). . CVT. CVT - ADS2. (I/O map configuration). ADS2 /:
- ARINC 429, AFDX, CAN, MIL-STD-1553 (), .. ;
- RS-232, RS-485, RS-422 ..;
- ;
- ;
- Ethernet.
- :
- (, 16- - : );
- (, CVT , CVT, ).
. 6: - ( )
- , CVT . :
- AFDX (ARINC 664);
- ARINC 429;
- CAN (ARINC 825);
- MIL-STD-1553 ();
- ;
- ;
- (RS232, RS422, RS485);
- RVDT/LVDT;
- ;
- , .
dBricks ADS2
dBricks , ADS2:
- CVT;
- CVT;
- -.
CVT dBricks.
CVT .
: «Flight Warning Application» «1» :
- In_IRU1_Roll ( №1)
- In_IRU2_Roll ( №2)
- In_IRU3_Roll ( №3)
- Out_Excessive_Roll_Warning ( )
. 7: CVT
CVT dBricks. , «In_IRU1_Roll» «Flight Warning Application» «Out_Roll_Angle» «Main» «IRU1»:
. 8: CVT
/ « » dBricks. , Out_Roll_Angle ARINC429 325, BNR ( ), 11, 14, 90, , 10. -.
. 9:
, dBricks , ADS2, -, 1 .
CVT CVT. .
Wie Simulink in ADS2 verwendet wird
Simulink ist ein leistungsstarkes Software-Tool, das in der Luft- und Raumfahrtindustrie weit verbreitet ist. Das ADS2-System implementiert eine bequeme und verständliche Interaktion mit Simulink für die Entwicklung von Computermodellen von Komponenten. In Kombination mit der Verwendung von dBricks zum Speichern von Daten von Kommunikationsprotokollen ist es möglich, eine integrierte Werkzeugkette zu erstellen, die den Entwicklungs- und Debugging-Prozess erheblich beschleunigt.
Details zur Simulink- und ADS2-Integration
Simulink ADS2 :
, C++, Windows, Linux. , Windows Linux, .
Simulink :
. , () ( ) . , ( , , ..) . ADS2 . , . Simulink ADS2, . Simulink ADS2, ARINC 429 . , , , (). , , Simulink ADS2. , Simulink Windows, , , , .
. 10 Simulink ADS2
- ADS2 CVT ADS2, Windows;
- CVT ADS2;
- ADS2 API C++;
- Simulink C++ (S-);
- S- - ;
- S- Simulink.
, C++, Windows, Linux. , Windows Linux, .
Simulink :
- Simulink;
- ( ) S- Simulink;
- - S- . ADS2 S-;
- Simulink. , , S-;
- ADS2 Simulink;
- ;
- C++ Simulink;
- C++ Linux;
- .
. , () ( ) . , ( , , ..) . ADS2 . , . Simulink ADS2, . Simulink ADS2, ARINC 429 . , , , (). , , Simulink ADS2. , Simulink Windows, , , , .
. 10 Simulink ADS2
Teil 2. Ständer
Stand für die naturnahe Modellierung des Bordanlagenkomplexes (HIL Testing)
Entsprechend den Anforderungen des Programms kann der Stand eine, mehrere oder alle der folgenden Aufgaben lösen:
- Unterstützung für die Entwicklung der Avionik;
- Umfassende Tests der Bordausrüstung, einschließlich Tests in einem geschlossenen Regelkreis mit einem Piloten, Interaktion mit Simulatoren der Bordausrüstung, Nachahmung der Flugdynamik von Flugzeugen und äußere Bedingungen;
- Durchführung einer ersten Bewertung des Betriebs der Bordausrüstung durch die Flugbesatzung;
- Zertifizierungstests, einschließlich Tests zur Beständigkeit der Avionik gegen mögliche Ausfälle; Arbeiten im Start- und Landemodus bei minimaler Sicht, Erarbeiten von Bodenannäherungsmodi usw.;
- Entwicklung der Betriebsdokumentation;
- Schulung von Linienpiloten in einer technischen Schulungseinrichtung, die beispielsweise FTD Level 4 entspricht.
Welcher Imitationskomplex zu verwenden
Als Simulationskomplex schlagen wir vor, eine auf dem ADS2-System basierende Lösung zu verwenden, da diese die folgenden Funktionen bietet:
- , ;
- ;
- Simulink ;
- . ;
- ;
- ;
- .
Die Verwendung einer auf dem ADS2-System basierenden Lösung ist am effektivsten, wenn die automatisierte Generierung von Konfigurationsdateien (Konfigurationstabellen und CVT-Punkte, Systemmodelle) mit dem dBricks-Tool verwendet wird.
Eine der zeitaufwändigsten Aufgaben bei der Entwicklung eines Avionikstandes ist die Konfiguration von Systemmodellen und E / A-Karten. Mit dBricks dauert diese Aufgabe eine Stunde. Das einzige, was getan werden muss, ist zuzuweisen, welche der ADS2-E / A-Karten für welchen Kanal der simulierten Ausrüstung verantwortlich ist. Danach können alle notwendigen Konfigurationsdateien automatisch generiert werden.
Typischer Simulationskomplex eines modernen Flugzeugs
| № | |||
| 1 | 3 — 6 | ADS2.
: ADS2; , ..; . |
|
| 2 | 1 | ADS2. Windows.
: ; ; Simulink ; /. |
|
| 3 | 1 — 3 | Windows . . ADS2 UDP . | |
| 4 | - (FAST ADS2) | 1 — 10 | - () |
| 5 | - | 10-40 | - . , . :
|
Integration von Simulatoren von Drittanbietern
Einige Systemanbieter sind besorgt über ihr Know-how und lehnen es ab, die Daten bereitzustellen, die zum Erstellen von Modellen ihrer Systeme erforderlich sind. Ingenieure sind ein gutes Beispiel. In der Regel stellen Motorenhersteller ihre Simulatoren zur Verfügung, um den Stand zu betreiben. Diese Simulatoren sind normalerweise über Ethernet oder im schlimmsten Fall über einige spezielle Schnittstellen wie "Reflective Memory" mit einem zentralen Bench-Simulationssystem verbunden. In jedem Fall kann ADS2 jede Schnittstelle unterstützen.
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Das Kabelnetz ist eine der wichtigsten Komponenten eines jeden Standes. Die Ansätze und Werkzeuge, die zum Entwerfen und Herstellen einer Verkabelung verwendet werden, können erhebliche Auswirkungen auf den Entwurfs- und Fertigungsplan eines Standes haben. Wir verwenden einen Ansatz, der sich in einer Reihe verschiedener Projekte bewährt hat. Hier sind seine Grundprinzipien:
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WAGO 2002-1871 ( ) DIN .
. 12: WAGO
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. 13.: WAGO
. 13.: WAGO
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:
. 14:
- dBricks. :
— , , ..;
— , dBricks , 100% (« »);
— .
1-2 - ( ).
So erstellen Sie ein Cockpit-Layout
Das Layout des Cockpits sollte in der Regel:
- Stellen Sie einen Platz für die Installation der Ausrüstung des Testobjekts bereit, der sich normalerweise im Cockpit befindet.
- Bieten Sie (wenn möglich) bequemen Zugang zum Testobjekt, zur Verkabelung dieser Geräte, Mechanismen usw.;
- Wiederholen Sie das Cockpit-Layout.
- Wiederholen Sie den Blick auf die Umgebung vom Cockpit aus.
Das Layout des Cockpits unterliegt häufigen Änderungen, insbesondere vor dem ersten Flug des Flugzeugs. Daher beginnen wir die Entwicklung der Avionik mit einem Modell des Cockpits und fahren dann mit der endgültigen Entscheidung fort.
Anfängliches Cockpit-Layout
Aus der anfänglichen Cockpit-Ansicht kann ein anfängliches Cockpit- Layout entwickelt werden. Gleichzeitig dürfen geringfügige Änderungen am Standardlayout nicht auf das ursprüngliche Cockpit-Layout angewendet werden. Gleichzeitig sollte das Design der ursprünglichen Kabinenanordnung einen technologischen Zugang zu den Rückwänden der Geräte ermöglichen. Im Folgenden finden Sie ein Beispiel für eine ähnliche anfängliche Anordnung des Cockpits. Es ist zu beachten, dass alle Seitenwände leicht abnehmbar sind und der Aufbau im Allgemeinen modular aufgebaut ist.
Zahl: 15: Erstes Layout des Cockpits
Wann immer möglich, empfehlen wir, die erhöhte Plattform nicht zu verwenden, obwohl es mindestens zwei gute Gründe gibt, sie für das Layout des Cockpits zu verwenden:
- Einige Visualisierungssysteme benötigen freien Platz unter dem Kabinenboden. Um ein zylindrisches Visualisierungssystem zu verwenden, muss normalerweise die Anordnung der Kabine auf eine Höhe von 1,2 bis 1,5 Metern angehoben werden. Ein Kollimator, ein sphärisches Projektions- oder Visualisierungssystem, das auf einfachen Monitoren basiert, erfordert dies nicht.
- Bei Verwendung von Pedalpfosten oder anderen mechanischen Bedienelementen ist etwas Platz unter dem Kabinenboden erforderlich. In diesem Fall muss die Kabinenanordnung auch in einer Höhe von etwa 50 Zentimetern über dem Boden installiert werden.
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–
Das endgültige Cockpit-Layout muss mit den Abmessungen des tatsächlichen Flugdecks übereinstimmen, um die Zertifizierungsanforderungen zu erfüllen. Abhängig von der Zusammensetzung der Inspektionen und dem Vorgehen der Behörden kann es erforderlich sein, ein zusätzliches „endgültiges“ Cockpit-Modell zu erstellen, das das tatsächliche Cockpit reproduziert. Für diese Aufgabe wird empfohlen, reale Teile des Rumpfes mit realen Installationsorten, Pilotensitzen usw. zu verwenden. Für den Electronic Bird-Stand des SSJ-100-Programms wurde beispielsweise ein Beispiel eines echten Cockpits verwendet, das ursprünglich zum Debuggen einer Montagelinie verwendet wurde. Es konnte nicht in einem echten Flugzeug eingesetzt werden, da es nicht den formalen Anforderungen der Produktion entsprach, aber für die Aufgaben des Prüfstands voll geeignet war.
Wenn Sie vorhaben, ein Cockpit-Layout als Teil eines Simulators mit einer Ebene zu verwenden, sagen Sie FTD-Ebene 4
4 CFR, 60. 1b Table B1A «Minimum FTD Requirements – General FTD Requirements QPS REQUIREMENTS» : «The FTD must have equipment (e.g., instruments, panels, systems, circuit breakers, and controls) simulated sufficiently for the authorized training/checking events to be accomplished. The installed equipment must be located in a spatially correct location and may be in a flight deck or an open flight deck area. Additional equipment required for the authorized training/checking events must be available in the FTD, but may be located in a suitable location as near as practical to the spatially correct position. Actuation of equipment must replicate the appropriate function in the airplane. Fire axes, landing gear pins, and any similar purpose instruments need only be represented in silhouette.» .
Zahl: 16: Aufbau des SSJ-100-Cockpits am Stand von Electronic Bird
Welches System zur Nachahmung der externen visuellen Umgebung soll verwendet werden?
Es gibt eine große Anzahl kommerziell erhältlicher visueller Umgebungslösungen für Flugsimulatoren und Prüfstände. Die Lösungen reichen von einfachen Displays bis hin zu High-End-Kollimatorsystemen. Nach unserer Erfahrung kann die Verwendung eines Systems zur Simulation einer externen visuellen Umgebung in nur zwei Situationen erforderlich sein:
- Verwenden des Ständers als Simulator (z. B. FTD Level 4),
- Einige Zertifizierungstests.
CFR 60 Table B1A section 6.a : «The FTD may have a visual system, if desired, although it is not required. If a visual system is installed, it must meet the following criteria...». , FTD Level 4. , , 6.a.1-6.a.7 CFR 60.
Die meisten Zertifizierungstests werden unter den schlechtesten Sichtbedingungen durchgeführt, was im Allgemeinen die Anwendung von Instrumentenflugregeln und Nullsicht bedeutet. Die einzige Art von Zertifizierungstest, bei der die Qualität des externen Simulationssystems für die visuelle Umgebung wirklich wichtig ist, ist die Bewertung der Start- / Anflugminima. Durch die Durchführung dieser Tests am Stand werden 20 bis 40 Testflüge eingespart. Nach unserer Erfahrung benötigten die Behörden kein High-End-Simulationssystem, um die Ergebnisse von Prüfstandstests als Mittel zur Validierung zu verwenden. In jedem Fall sollten die Zertifizierungsstellen konsultiert werden, wenn diese Tests am Stand durchgeführt werden sollen.
Im wirklichen Leben verwenden Ingenieure kaum ein Visualisierungssystem, da sie sich auf das Verhalten der Geräte konzentrieren. Testpiloten sind normalerweise mit dem einfachsten System zur Simulation der externen visuellen Umgebung zufrieden. Das Visualisierungssystem des externen Umfelds kann für die Marketingaktivitäten des Unternehmens und die Bildung verschiedener Veröffentlichungen in der Presse nützlich sein.
Daher erscheint es logisch, eine Lösung mit einem zylindrischen oder sphärischen Projektionssystem zu wählen, die Folgendes bietet:
- Feld mit einem Sichtfeld von 120x60 Grad.
- Moderate Anschaffungskosten des Systems und Betriebskosten.
So platzieren Sie Testobjekte auf der Bank
Wir schlagen vor, handelsübliche Telekommunikations-Racks (Server-Racks) zu verwenden, um Geräte aufzunehmen, die sich normalerweise außerhalb des Cockpits befinden. Die einzige Schwierigkeit kann durch die Notwendigkeit verursacht werden, Geräte zu lokalisieren, die eine erzwungene Kühlung erfordern. Dieses Problem kann auf verschiedene Arten gelöst werden:
- Die Entwicklung eines speziellen Kühlsystems, bei dem es sich um einen Hochdruckventilator mit Schallabsorber und Luftkanälen handelt;
- Installation einfacher Niederdruckventilatoren in speziellen Rahmen unter dem gekühlten Gerät. Niederdruckventilatoren bieten jedoch nicht immer die erforderliche Leistung.
- Installation von Hochdruckventilatoren in speziellen Rahmen unter dem gekühlten Gerät. Diese Lösung hat eine hohe Leistung, erzeugt jedoch viel Rauschen.
- Installation einer speziellen Tür mit integrierter Klimaanlage in einem Telekommunikationsregal, zum Beispiel Rittal SK.
So erstellen Sie ein Stromverteilungssystem
Das Stromverteilungssystem dient zur Verteilung der Stromversorgung an das OI. Es kopiert das im Flugzeug installierte SES-System.
Die Umwandlung von 115 VAC in 28 VDC und 115 VAC und 400 Hz ist unkompliziert, da auf dem Markt viele Standardlösungen erhältlich sind. Daher ist dies nicht Gegenstand dieser Beschreibung.
Wir verfolgen folgenden Ansatz:
- Zunächst wird ein spezielles Layout des Verteilungssystems verwendet;
- Vor Beginn der Zertifizierungstests wird das Modell durch ein echtes Vertriebssystem ersetzt.
Das anfängliche Layout des SPP erfolgt mit handelsüblichen Elementen wie WAGO-Klemmen, Relais, Sicherungen usw. Alle diese Geräte sind auf einer DIN-Schiene oder einer ähnlichen leicht zugänglichen Oberfläche montiert. Die Diagramme für alle Verbindungen müssen den "echten" SES des Flugzeugs wiederholen. Festkörperschaltanlagen können von Anfang an eingesetzt werden. Der SES eines realen Flugzeugs unterliegt in der Regel mehreren Änderungen und Aktualisierungen, insbesondere in den frühen Entwurfsphasen. All diese Änderungen können mit einem leicht zu ändernden Layout viel einfacher umgesetzt werden als mit „echten“ kompakten Flugzeugschaltanlagen.
Das Layout des Verteilungssystems kann vor dem Zertifizierungstest durch ein echtes Muster ersetzt werden.
Rapid Prototyping Stand für Luftfahrzeuge (MIL Testing)
Entsprechend den Anforderungen des Programms kann der Stand eine, mehrere oder alle der folgenden Aufgaben lösen:
- Bewertung der Flugkontrollgesetze;
- Vorläufige Bewertung oder Anordnung von Dashboards (Indikatoren, Kontrollen);
- Debugging von Informationsaustauschflüssen von Geräten;
- Bewertung der Hardwareanforderungen vor ihrer Übergabe an die für die Hardwareproduktion und Softwareentwicklung zuständigen Abteilungen;
- Durchführung frühzeitiger Bewertungen und Überprüfungen der Systemfehlertoleranz.
Welcher Imitationskomplex zu verwenden
Als Simulationskomplex für den Rapid-Prototyping-Stand schlagen wir aus den gleichen Gründen wie für den naturnahen Simulationsstand vor, eine auf dem ADS2-System basierende Lösung zu verwenden.
Typischer Nachahmungskomplex des Standes:
| № | |||
| 1 | 1 | ADS2.
:
|
|
| 2 | 1 | ADS2. Windows.
:
|
|
| 3 | 2-3 | ADS2. Windows. , | |
| 4 | 1 | Windows . . ADS2 UDP |
Wie man mathematische Modelle entwickelt
Jeder Prüfstand entwickelt sich im Verlauf des Projekts weiter. Daher kann niemand einen "vollständigen" oder "besten" Satz von Entwicklungsmodellen anbieten. Damit ein Rapid Prototyping-Stand während der gesamten Projektlaufzeit nützlich ist und dennoch eine angemessene Investition erfordert, müssen Sie flexibel sein und versuchen, einen Pareto-Ansatz zu verwenden. Wir werden jedoch versuchen, Beispiele für einen „anfänglichen“ und einen „erweiterten“ Satz von Modellen bereitzustellen, um den Durchschnittsfall zu veranschaulichen.
Der erste Satz von Modellen in unserem Beispiel soll die folgenden Arbeiten unterstützen:
- Entwicklung und Überprüfung von Gesetzen zum Testen von Kontrollsystemen;
- Demonstration und Überprüfung des ursprünglichen Layouts des PFD- Indikators .
In der ersten Testphase müssen keine komplexen Modelle der Flugsteuerungselektronik implementiert werden, die Redundanz, Rekonfiguration, Verzögerung usw. umfassen. Komplexe Anwendungen wie FMS müssen nicht getestet werden . Daher kann die folgende vorläufige Liste von Modellen verwendet werden:
Vorläufige Liste der Modelle
| № | ||||
| 1 | Simulink | . , , XPlane, . Simulink . | ||
| 2 | Simulink | , , . | ||
| 3 | Simulink | . | ||
| 4 | Simulink | , , (, ). | ||
| 5 | Simulink | ( ), | ||
| 6 | Simulink | , . | ||
| 7 | PFD simulation | C++ Python | , , , , TAWS TCAS |
Ein "fortgeschrittener" Satz von Modellen sollte die folgenden Arbeiten unterstützen:
- Erweiterte Überprüfung der Flugsteuerungsgesetze, einschließlich Redundanz, Verspätung, Fehlerbehandlung usw.;
- Die Fähigkeit, die Gesetze und die Logik der Autopilotsteuerung zu überprüfen;
- Vollständige Simulation und Bewertung der Cockpit-Informationsumgebung, einschließlich PFD-, ND- , FMS-, CAS- Nachrichten , Übersichtsseiten und Steuerelementen;
- Debuggen von Informationsaustauschflüssen von Geräten, einschließlich Analyse des Pfads jedes Parameters von der Quelle zum Endbenutzer;
- Analyse der Folgen von Ausfällen;
- Überprüfen Sie die Softwareanforderungen, bevor Sie mit der arbeitsintensiven Softwareentwicklungsphase gemäß DO-178 fortfahren.
Infolgedessen ist die Liste der endgültigen Modelle viel länger. Die folgende Liste ist weder vollständig noch genau. Wir glauben jedoch, dass dies einen Hinweis darauf geben kann, was noch zu tun ist.
Erweiterte Modellliste
| № | ||||
| 1 | Simulink | |||
| 2 | Simulink | , , , , FAA. | ||
| 3 | Simulink | . | ||
| 4 | Simulink | , , . | ||
| 5 | Simulink | , , . . | ||
| 6 | Simulink | , : . | ||
| 7 | Simulink | : ADC, IRU, GPS, VOR, DME, RA, ILS . . | ||
| 8 | Simulink | , : , , , , , , , , .. | ||
| 9 | Simulink | , , , . | ||
| 10 | C++ Python | PFD, ND, FMS, TAWS, CAS, , CAS .. , , , .. | ||
| 11 | C++ Python | |||
| 12 | C++ Python | - , , / , .. | ||
| 13 | Simulink, C++ Python | :FWS, DCA, SWS, CMS . |
Für einen reibungslosen Übergang zwischen dem ursprünglichen und dem erweiterten Satz von Modellen müssen die folgenden Kriterien für Modellierungssysteme erfüllt sein:
- Skalierbare Architektur von Modellierungssystemen;
- Verwenden von Tools zum Verwalten der Konfiguration von Datenströmen;
- Automatisierte Generierung von Schnittstellenmodellkonfigurationen. Sollte hauptsächlich E / A-Teile von Simulink-Modellen und Teile des E / A-Codes für in C ++ oder Python entwickelte Modelle enthalten.
- Konfigurationssteuerungssystem.
Es sollte separat angemerkt werden, dass, wenn dieselbe Architektur für Rapid-Prototyping-Stände und für naturnahe Modellierungsständer verwendet wird, viele der oben genannten Modelle einmal entwickelt werden und leicht als Teil eines der Stände wiederverwendet werden können.
So erstellen Sie ein Cockpit-Layout
Normalerweise haben wir für das MIL-Standlayout den folgenden Ansatz verwendet:
- Alle Avionik, einschließlich Anzeigen, Bedienfelder usw. sind auf handelsüblichen Touchscreen-Monitoren modelliert. Touch-Control-Funktionen werden hauptsächlich für die Interaktion mit Fernbedienungen benötigt.
- Die primären Bedienelemente, nämlich die Seitenstöcke (oder Handräder), die Pedale und der Traktionsstab, werden unter Verwendung ähnlicher Spielgeräte modelliert.
- Alle Anzeigen sind auf einem Montageständer mit einer Standard-Monitorhalterung vom Typ VESA montiert.
- Primärsteuerungen sind auf speziellen Metalloberflächen befestigt.
Zahl: 17 Cockpit-Layout-Konzept
Ergebnis
Das Design des Standes ist sehr einfach, wenn Sie verstehen, warum diese oder jene Entscheidung getroffen wurde. Dieses Material wurde auf der Grundlage langjähriger Arbeit sowie der Erfahrung mit der Anwendung erfolgreicher und erfolgloser technischer Lösungen erstellt.
Derzeit sind wir aktiv an der Erstellung eines naturnahen Simulationsstandes für ein kleines Flugzeug beteiligt. Für dieses Projekt wurde vorgeschlagen, eine neue inländische Entwicklung von RHYTHM, die von dem gleichnamigen Unternehmen hergestellt wurde, als Grundlage für den Simulationskomplex zu verwenden. Wir haben keine Erfahrung mit RHYTHM, aber alles passiert zum ersten Mal.
Folgendes wissen wir derzeit über diese Entscheidung:
- Die RHYTHM-Kosten sind garantiert niedriger als bei ADS2 von TechSAT.
- Es gibt keine vorgefertigte Lösung für die Skalierung des Systems, aber wir haben bereits Ideen, wie dies bei Bedarf schnell erledigt werden kann.
- Unvermeidliche Kinderkrankheiten werden durch die schnelle technische Unterstützung des Entwicklers kompensiert.
Basierend auf den Ergebnissen unserer Arbeit werden wir auf jeden Fall unsere Erfahrungen mit RHYTHM in einem realen Projekt teilen.