測試技術(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。故對測試技術(shù)與軍機(jī)維修體制變革進(jìn)行研究。

1 測試技術(shù)概述

測試技術(shù)是指應(yīng)用測試設(shè)備、工具和方法，按照標(biāo)準(zhǔn)，對裝備的狀況進(jìn)行判斷。內(nèi)涵如圖1，包含嵌入式測試支持技術(shù)、測試設(shè)備和測試程序等。

測試技術(shù)分外部測試和內(nèi)部測試，分別由自動(dòng)測試設(shè)備(ATE)和機(jī)內(nèi)測試設(shè)備(BIT)來體現(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年代美國就開始了ATE的開發(fā)研制，其發(fā)展經(jīng)過了4個(gè)階段：20世紀(jì)60年代以前主要以人工或?qū)Ｓ脺y試儀器進(jìn)行測試的早期階段；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)，測試過程變得復(fù)雜。美國空軍在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)備依靠內(nèi)部專設(shè)的自檢測電路和軟件，來完成自身工作參數(shù)的檢測和故障自診斷，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)測未來可能發(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，對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，測試、檢測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的地位越來越突出。

2)BIT技術(shù)的應(yīng)用

航空裝備研制過程中，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、測試性和自診斷能力的BIT技術(shù)，不斷暴露出自身無法克服的診斷能力差、虛警率高、不能識別間歇故障等不足。所以，80年代以來，美、英等國相繼開展智能BIT研究，利用計(jì)算機(jī)模擬人的思維過程和處理問題的方法對基本BIT的輸出結(jié)果進(jìn)行分析、推理和判斷，以提高BIT的故障診斷檢測與隔離能力，減少BIT虛警，并能測試和隔離問歇故障。智能BIT技術(shù)已在美國空軍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體制、直接維修與基地結(jié)合的兩級維修體制，最后形成了基層級、中繼級和基地級的三級維修體制。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，對維修的要求較低，所以由使用單位進(jìn)行單級維修就可完成。

隨著飛機(jī)復(fù)雜程度的增加，單級模式不再適應(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)合的兩級體制。再后來，由于美軍海外基地增多、戰(zhàn)線延長、飛機(jī)復(fù)雜性增加，導(dǎo)致維修工作量增大，需要增加中繼級維修以提高維修工作的及時(shí)性并緩解對維修基地的壓力。美軍嘗試采用三級和四級維修體制，經(jīng)過使用中的總結(jié)，最終穩(wěn)定在以基層級、中繼級和基地級為代表的三級體制，并廣泛應(yīng)用于現(xiàn)役的如飛機(jī)中。

2.2 固定模式

三級維修體制的確定，對航空裝備的發(fā)展起到了重要作用。目前，國外大多軍用飛機(jī)都采用這種維修體制。

基層級維修是直接使用飛機(jī)的單位對其編制內(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)斗的需要對航空裝備所進(jìn)行的維修，相比基層級有較高的維修能力，承擔(dān)基層級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)備的測試和校驗(yàn)，改裝，以及較大的周期性工作。

基地級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、測試設(shè)備，并配有高水平的人員。三級維修的維修過程如圖2。

2.3 最新發(fā)展

通過海灣戰(zhàn)爭等實(shí)戰(zhàn)檢驗(yàn)，美軍越來越感到三級維修存在著人力物力消耗大、維修周期長、費(fèi)用高等缺點(diǎn)。例如，要保掙中級維修能力所需的測試設(shè)備，其運(yùn)轉(zhuǎn)保障費(fèi)每年要占到設(shè)備購置費(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，中級維修的作用已日趨減弱。為此，90年代初，美軍又開始對維修體制進(jìn)行改革，以兩級維修逐步取代三級維修，但現(xiàn)在的兩級維修并不是簡單回歸，而是螺旋式進(jìn)步。

所謂兩級維修，就是將外場不能修理的零部件直接送到空軍基地修理，而不經(jīng)過飛行作戰(zhàn)部隊(duì)修理廠這一級，它要求部件快速傳送與修理。外場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)取消了中間級維修，減少了中間級保障設(shè)備、人員以及零備件的儲備等，從而節(jié)約了大量經(jīng)費(fèi)；

2)基地級維修供應(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 測試技術(shù)與軍機(jī)維修體制的關(guān)系

測試技術(shù)在飛速發(fā)展，一并對軍機(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，其中測試技術(shù)就是很重要的一項(xiàng)，即依賴于測試設(shè)備的檢測能力。也就是說，飛機(jī)維修體制的變革建立在測試技術(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)裝備比較簡單，測試技術(shù)也停留在較低的水平上，主要靠五官來感覺機(jī)件、系統(tǒng)的狀態(tài)和狀況是否正常，是否符合標(biāo)準(zhǔn)。后來逐漸發(fā)展了簡單的測試工具，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模式就足以完成任務(wù)。

四五十年代，機(jī)上設(shè)備和測試技術(shù)都有了很大發(fā)展，為擴(kuò)大檢查內(nèi)容和深度，出現(xiàn)了一定的測試設(shè)備、檢查儀等，這就迫切地需要一種新的維修體制來替代原來的單級維修模式，開始探索兩級維修，后來又逐漸嘗試了三級和四級維修。

80年代，地面故障檢測設(shè)備電子化，自動(dòng)化日益發(fā)展，自動(dòng)測試設(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)在仍然適用的三級維修體制，但此時(shí)的測試主要是一些外部設(shè)備，或者較簡單的BIT，存在著高虛警率，故障診斷模糊等問題。

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題。測試技術(shù)的日趨完善，使得原來的一線維修不再依賴地面檢測設(shè)備，形成了一般性故障利用機(jī)上自檢設(shè)備和一線檢測設(shè)備，可以完成故障件的隔離與換件，而對于復(fù)雜故障、大型系統(tǒng)故障則必須依賴更復(fù)雜的檢測設(shè)備，所以中繼級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)測試功能或設(shè)備，能自動(dòng)進(jìn)行故障的檢測、隔離、監(jiān)控和報(bào)警；地面上也有自動(dòng)測試設(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)施兩級維修，就證實(shí)了這一點(diǎn)。

3.2 維修體制變革促進(jìn)測試技術(shù)的發(fā)展

維修體制變革要求有高水平的測試技術(shù)為基礎(chǔ)，所以必定會(huì)促進(jìn)測試技術(shù)的發(fā)展。

例如，三級維修體制確定后，現(xiàn)役的測試設(shè)備存在模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和系列化水平較低等問題，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)代裝備提倡兩級維修，就必須提高基層級故障診斷能力、提高系統(tǒng)或設(shè)備的故障診斷與隔離能力、減少檢測和隔離時(shí)間，這也成為各種測試設(shè)備的設(shè)計(jì)目標(biāo)。實(shí)行兩級維修后，基層級故障診斷職能的加強(qiáng)和基地級維修工作量的加大，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)等一系列測試技術(shù)的發(fā)展作為保證，促進(jìn)了測試性及測試技術(shù)的改進(jìn)和革新。

兩級維修的實(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)的測試技術(shù)來支持故障檢測，減少虛警的出現(xiàn)，可見維修體制對測試技術(shù)的重要拉動(dòng)作用。測試技術(shù)與維修體制的關(guān)系如圖3。

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4 結(jié)論

測試技術(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)施兩級維修的事實(shí)表明，測試技術(shù)是兩級維修的關(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穩(wěn)定的三級維修向更加先進(jìn)的兩級維修轉(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。