国外先进战斗机综合测试系统的发展

国外先进战斗机综合测试系统的发展1.概述现代先进战斗机大量采用各种先进航空电子系统来保证飞机具有全天候的探测能力、精确的武器投放能力和强大的电子对抗能力，从而使飞机变得越来越复杂，价格越来越高，一架现代隐身战斗机航空电子系统的出厂价格占全机出厂价格的39.9%。

现代战斗机大量采用复杂的先进电子设备，还给测试、维修和保障带来严重的问题， 特别是各种微型电路的应用，使机载航空电子设备的故障检测与诊断成为影响战备完好性、使用和保障费用的主要问题，引起了美英等国军方的关注。

先进战斗机测试系统指的是诸如F-15、F-16、F/A-18战斗机上使用的机内测试（BIT）设备和地面测试系统（也称自动测试系统）组成的测试系统。

F-22、F-35和EF-2000等现役和新研战斗机上使用的综合测试系统，通常包括机载测试系统（也称嵌入式测试系统）和地面测试系统（也称自动测试系统）。

对于F-22、F-35、EF-2000等第四代先进战斗机而言，综合测试系统实际上是一种综合测试、维修与保障系统，包括机载综合预测、测试与诊断系统和地面综合维修与保障系统。

2.现役先进战斗机测试系统的现状2.1现役先进战斗机测试系统的特点目前世界各军事大国现役的主力战斗机，如美英的F-14D、F-15C/D/E、F-16C/D、F-18C/D/E/F、F-117A、“狂风”等，以及法国的“幻影”2000、俄罗斯的苏-27、苏-30等第三代战斗机都属于当前世界上已服役的先进战斗机，这些战斗机的测试系统的共同特点如下：a.飞机的机载航空电子设备大部分都有采用机内测试（BIT）设备，用来自动检测和隔离机载航空电子设备的故障；b.这些飞机的发动机和航空电子设备大都采用三级维修方案：第一级为基层级维修（也称外场级维修）、第二级为中继级维修（也称野战级维修）、第三级为基地级维修（也称后方级维修）。

在基层级，BIT 作为检测并隔离故障到一个外场可更换单元（LRU）的基本工具；在中继级，采用航空电子设备中继维修级车间（也称自动测试设备ATE），对故障的LRU进行检测并隔离到车间可更换单元（SRU）；在基地级，采用自动测试设备或更精确的专用测试设备将故障隔离到元器件。

c.在基地级和中继级维修所需的LRU和SRU的备件，通常由设在空军基地的备件库提供，而基地级所需的修理设备通常由设在后方的备件库或由产品生产商提供。

2.2现役先进战斗机测试系统存在的问题现役先进战斗机的测试系统在战斗机研制过程中、使用过程中及战场修理中，存在着各行其是的问题，各自按照传统的思路发展自己的技术，缺少综合考虑。

（1）飞机研制过程的研制试验与评价和使用试验与评价（DT&E and OT&E）a. 缺乏综合的系统研制试验与评价和使用试验与评价机制；b. 没有计划的数据库来跟踪研制试验与评价数据，以支持使用试验与评价；c. 机载系统不能为战场决策和后勤保障规划评价战斗机的工作状态；d. 高的虚警率、不能复现率和重测合格率，高的维修费用和维修训练费用；e. 缺少对设计验证性能参数的跟踪能力。

（2）使用过程中的维修测试a.缺少综合的系统诊断和预测能力；b.机载系统不能为战场决策和后勤保障规划评价战斗机的工作状态；c. 高的虚警率、不能复现率和重测合格率，高维修费用和维修训练费用；d. 战斗机的平均修复时间（MTTR）长、战备完好性低；e. 故障定位时间长、交互式电子技术手册（IETM）不足，而且测试程序集（TPS）开发费用高；f. 零部件定货时间长而且错误率高。

（3）战争环境下的战伤评估与修理a. 缺少战伤评估（BDA）技术手册，而且缺少系统级的交互式电子技术手册（IETM）；b. IETM与训练教材没有正式综合在一起；c. 没有计划的数据库来跟踪BDA数据以支持战伤评估手册与战伤评估与修理手册的编制；d. 机载系统不能为战伤评估和有关的后勤要求评价战斗机的工作状态；e. 高的战伤评估费用和高的修理培训费用；f. 缺少对设计验证性能参数的跟踪能力以支持战伤评估。

3.新研战斗机综合测试系统的特点分析美国空军先进战术战斗机F-22A“猛禽”、美国联合攻击战斗机F-35、欧洲战斗机EF-2000“台风”以及法国多用途超音速战斗机“阵风”等战斗机统称为第四代战斗机，它们代表了世界上新研制的先进战斗机。

这些飞机的主要共同特点之一是大量采用现代信息技术来实现飞机的测试、维修和保障，其技术特点如下：a.采用机载综合测试（诊断）系统。

所有这些第四代战斗机的共同特点是机上各系统的测试与诊断功能不是由独立的BIT来实现，而是把设备BIT、测试性、技术资料和人员等综合考虑采用综合化的测试（诊断）系统，提高飞机快速出动能力，减少地面保障设备，并对飞机各系统进行实时监控。

b.建立地面维修信息系统。

所有这些飞机都有在地面上建立通用的维修和保障信息系统，为地面维修人员快速准确维修飞机提供必要的信息。

c.具有强的机载自保障能力。

为了减少飞机地面保障设备，提高快速出动能力，这些飞机都装有机载辅助动力装置和机载制氧、制氮系统。

d.实现两级维修。

F-22和F-35战斗机都将采用两级维修体制，以取消中继级维修机构，减少地面保障设备和维修人员，改进飞机的部署能力，减少部署运输量。

e.不同程度地采用智能BIT技术。

F-22A与F-35战斗机机载综合测试（诊断）系统设计中，采用了智能BIT技术，提高了故障检测与隔离精度，减少虚警，不能复现和重测合格问题。

f.采用故障预测与状态监控和自主式保障技术。

F-35战斗机通过采用故障预测与状态监控，以及预先维修等先进技术，实现自主式后勤保障，大大推动飞机的自动化测试、维修和保障管理，显著地提高飞机的快速出动能力、大大地减少了维修时间以及使用和保障费用。

4.下一代战斗机综合测试系统的发展目标、能力、途径、效益与趋势随着现代信息技术的飞快发展，特别是在过去的十多年中，软件技术得到了革命性的发展，面向对象的程序设计、客户机服务器软件、开放式体系结构、综合数据环境、平台独立软件、互联网与内联网通信以及可视编程等技术的出现及应用。

据估计在今后十年中，大多数的军用软件将利用这些技术成就进行改进，为下一代战斗机综合测试系统的发展创造条件，为战斗机研制过程中的试验与评价、使用过程中的测试与维修以及作战环境下的战伤评估与修理三个领域提供一种满足战斗机测试要求、由信息推动的通用综合测试系统的途径。

4.1 目标及能力下一代战斗机综合测试系统的主要目标是确保服役的战斗机必须满足其作战任务、性能和保障要求。

战斗机试验与评价和维修测试之间共同的测试范围包括系统设计的工程分析，低层次产品性能参数的测试，各功能单元的描述和综合，包括传感器、测量仪器和数据采集的测量科学，基于仿真的早期设计等。

在综合测试系统设计中，应有效利用这些共同要素来满足战斗机测试要求，建立基于设计的模型，把设计要素（硬件/软件）与系统功能和任务性能参数之间建立关系，包括各设计要素与测试性、性能监控、机内测试及传感器等所有测试与诊断特性的关系，使系统具有跟踪性能参数的功能。

战斗机综合测试系统基于模型的设计将产生部署的诊断/预测和工作状态管理能力，并利用所有的研制试验与评价和使用试验与评价活动使这种测试、诊断和预测能力达到成熟化，确保实现其目标。

这种综合测试系统还应具有完善的保障能力，包括自动化部件定货能力，以避免烦杂和易错的纸面工作；人员综合训练能力，根据人员技术等级要求自动选用IETM的材料；技能与完好性评估，自动评估和跟踪使用人员的技术水平；维修经历，根据维修历史数据连续改进保障状态；基于动态模型的推理，而无需采用故障树诊断故障；为全资可视化提供序列号跟踪；战伤评估和修理与维修测试及技术信息全面综合；开放式体系结构为各种测量与测试仪表综合留有余地。

4.2 技术途径（1）智能诊断为了实现上述目标并达到综合测试系统的能力，首先必须打破传统的战斗机研制与战斗机维修之间的界限，系统研制过程中采用自动推理的诊断模型，建立所有可能的故障与所有可能的征候和试验结果的关系，为诊断人员提供快速、实时和准确的故障隔离，实现智能化的动态诊断。

（2）设计综合在战斗机研制阶段开展测试、综合诊断和故障预测管理的综合设计，开发各种软件工具，使研制试验与评价、使用试验与评价和使用中维修测试的要求相一致；利用基于设计的数据开发嵌入式诊断与预测、或联机测试程序集，并在开发交互式电子技术手册等过程中，考虑使用过程中的维修测试；在分系统试验与评价中利用诊断和预测测试技术，并对研制试验与评价、使用试验与评价的性能试验进行自动评估和打分。

（3）信息综合为了支持系统的综合设计，必须开发电子化的综合信息资源，把维修测试信息与外场训练、交互式电子技术手册、电子战伤评估与修理信息进行综合，并把研制试验与评价和维修测试的数据、诊断知识库和战伤评估与修理信息进行综合以产生一个操作人员综合训练包。

（4）仿真与训练在研制试验与评估和使用试验与评价中，利用仿真技术建立试验与评价的接口和试验与评价的发射接口。

在系统研制中应把人员训练作为IETM的一部分进行设计，而且训练教材的演变应能与诊断技术和测试技术的发展相协调，综合训练应能适用不同用户的实际需要。

4.3系统效益新一代战斗机综合测试系统的采用将显著节省劳力，降低费用。

用推理机替代测试程序集的诊断流程图，使劳力节省十分之九；故障仿真器将使验证与确认费用减少到五十分之一；利用推理机替代IETM的故障诊断程序将节省90%的费用；采用嵌入式诊断推理机替代故障定位程序的编码与BIT编码，使整个程序工作量节省90%；此外，还大大地节省训练工具的开发费用和人员训练费用。

4.4 发展趋势信息技术和网络技术的迅速发展，促使新一代战斗机综合测试系统向综合化、智能化、网络化和虚拟现实方向发展。

虽然新研战斗机EF-2000和F-22等机载测试系统都实现了各种功能系统测试的综合化，和测试、维修和保障功能的综合化，包括故障诊断、维修决策、维修规划、维修训练和保障策略等多项功能。

但是，测试系统今后还将向着技术综合化和应用综合化发展，技术综合化系指未来的测试系统开发所采用的技术是综合化的，可能包括专家系统、神经网络、模糊逻辑，还可能融合了计算机网络、仿真、虚拟现实等各项技术；应用综合化系指测试系统不仅用于战斗机研制过程中的试验与评价，还用于战斗机飞行训练中的维修测试以及战斗中的战伤评估与修理。

测试系统智能化指的是故障诊断、维修计划与保障策略制定等活动，不是依靠管理人员而是利用专家系统、神经网络等各种人工智能技术辅助进行决策。

网络化则是通过网络，实现智能的远程监控，及时获得设备的状况，发出故障警告，而且相关的维修信息实现网络共享。