飞行模拟训练设备操纵系统故障诊断技术

摘要：作为一种满足飞行训练需求的大型高科技设备，飞行模拟训练设备的结构组成较为复杂，需要技术人员运用优良的检测诊断、故障维修技术，但仍存在故障检测准确度低、效率低的问题。本文以维护飞行模拟训练设备安全运行为研究目标，先分析设备结构组成，再提出了操纵设备故障技术要点，精准发现设备运行问题。研究结果表明，通过加强对设备操纵系统故障诊断工作的重视程度，以故障树分析法、专家系统为基础，制定故障诊断方案，有助于维护设备稳定运行。

关键词：飞行模拟训练设备；操纵系统；故障诊断

引言：飞行训练过程中，飞行模拟训练设备发挥核心作用，其运行设备、管理措施关系到训练效果，是保护人员安全飞行的基础，其中操纵系统属于关键组成部分。倘若设备操纵系统出现故障问题，将导致训练人员难以精准管控飞行训练姿态、航线、速度以及安全。为此，需深入分析飞行模拟训练设备操纵系统故障诊断技术要点，明确故障诊断注意事项。

1飞行模拟训练设备结构组成

1.1结构组成

结合飞行模拟设备运用技术原理可知，由计算机系统、模拟座舱、视景系统、接口系统、操纵载荷、供电管理系统、教员控制台、模拟器环境系统等组成，各个设备系统之间协调配合。其中，计算机系统具有模拟软件运行、监控与诊断的功能；视景系统，能生成动态化的三维图像，以显示投影设备展现窗口外景象；接口系统，负责处理飞行模拟机仪表、开关、航空电子设备等运行期间产生的数据信息，实现稳定输入与输出；操纵系统，能提供杆操作杆力的动态化体验；供电管理系统，能提供稳定化的交流、直流电源[1]。

1.2操纵系统组成

操纵系统由电源、电机控制、机械、机电部件等组成，分成软件与硬件系统两个部分。具体来说：电源与电机控制部分，由市电向变压器供电，次级电路则形成AC40V的电压，放大器电源由全波整流电路提供，进而向电机提供恒定状态的电流，使得放大器信号与输入信号之间存在反比关系；机械和机电部件，包含驾驶杆、驾驶盘、脚蹬等，主要与固定装置、传动结构、钢索等协调配合，再以传感器为载体，传输并读取操纵输入的数字信号，之后运用放大器部件进行操纵，丰富飞行模拟训练的触觉体验。

2飞行模拟训练设备操纵系统故障诊断技术要点

2.1故障诊断内容

航空领域发展过程中，飞行模拟训练设备属于重要设备，可模拟飞机的多种操控环境，进而有效提升飞行员的专业技能，其中操纵系统作为核心部分，由通信系统、控制系统、导航系统等构成，在多种软件、硬件共同作用下，为飞行员提供真实的飞机操作体验。这就需明确系统故障诊断内容，运用现代化的传感器分析工具、数据采集等多种硬件设备，监测与采集操纵系统运行数据，融合深度学习、模式识别等多种先进算法，精准识别设备运行故障，再建立故障树、故障矩阵等模型，实现系统性分析与推理。

2.2故障诊断流程

飞行模拟训练设备操控系统故障诊断故障排查过程中，应制定清晰化的诊断流程，明确各个环节的侧重点。以CJ1飞行模拟训练设备操纵系统为例，分成主操纵系统、辅助操纵系统两个部分，其中主操纵系统由组件电机、力传感器、伺服驱动组件、铰链杆、计算机构成，以Linux系统为核心，共配备两个网口，一个连接主计算机，一个连接交换机，实现流程如图1所示；辅助操纵系统由伺服驱动组件、控制器、控制设备组成，实现流程如图2所示，先由飞行员输入操作信号，向控制计算机传输，再通过单板机接收SimLAN信号，进而有效管控襟翼指示器、俯仰配平轮。正常运行过程中，若操纵系统出现重大故障，不仅影响飞行员的正常训练，还会产生经济损失，但因设备操纵系统维护难度系数偏高，加之设备使用时间较长，一旦发生故障通常需要较长时间进行停场排故，这就需做好故障诊断与排除工作，减少对模拟机训练的影响。

当飞行模拟训练设备出现左侧方向舵无法正常工作，且脚蹬无反应的现象，故障诊断与排查流程为：（1）左侧方向舵属于主操纵系统部分，技术人员需重点检查机载系统飞控软件及对应接口板卡状态，结果显示未发现故障信息；（2）以左侧方向舵为中心，检查与其连接的执行机构有无断开或松动的情况，严格按照维护手册内容，采取目视的方法紧固机械连接部位；（3）准备万用表，系统性检测电路连接情况；（4）启动控制软件，要求在操纵两侧方向舵过程中记录数值，显示左侧方向舵输出值范围在2-5之间，右侧方向舵输出值为-51，表明可能存在电机故障、伺服放大器故障；（5）更换相关零部件后发现故障仍未消失，需连接计算机系统双脚同时踩下方向舵，发现左侧变化不明显、右侧变化幅度为正常值，存在内控数据值丢失的可能性；（6）操控FCS软件修改GAIN增益值，同步操作脚蹬；（7）重新运行相关QTG科目，核实位置变化量与主QTG测试包线是否相同，若相同则表明飞行模拟训练设备处于安全运行状态，操纵系统故障问题已得到有效解决，满足模拟飞行训练的基本要求。

2.3故障诊断排查方案。

飞行模拟设备操纵系统故障诊断期间，先采集故障基础信息，包含操纵系统异常记录、飞行模拟器状态、用户操作记录；故障识别，解读异常数据，检测系统日志，与常规操作相比较，确定故障类型；查阅故障手册，初步确定设备故障形成原因；实行进一步诊断，重点检测有无高级故障，之后持续分析故障原因、精确故障范围；维修与恢复环节，制定维修与恢复方案，由专业人员落实与执行；评估设备操纵系统维修效果，生成故障报告，包含设备名称、故障初步识别时间、现象描述、故障模块、检测工具、诊断流程、解决方案、处理效果等，确保飞行模拟设备稳定运行[2]。

总结：总而言之，纵观近年来设备研发领域的持续发展与变革，加快了设备故障诊断技术更新、发展速度。鉴于此，诊断飞行模拟训练设备操纵系统故障过程中，应结合设备结构组成，采用故障树分析法、专家系统，建立故障诊断系统，明确桥式整流电路、反馈电路、电源检查要点，设计双重验证试验，精确评估故障位置、形成原因。未来发展过程中，可将人工智能、大数据技术引入操纵系统故障诊断环节，降低设备故障概率。

参考文献

[1]梁毅，赵文斌，何海峰，等.基于大数据的民航供配电系统故障诊断与排除技术研究[J].电气技术与经济，2024（7）：344-346，349.

[2]先文俊.飞行模拟训练设备维护人员培养探究[J].中国宽带，2021（11）：107-108.