إن نظام اختبار الأجهزة داخل الحلقة (HIL) لوحدة التحكم في المحرك هو عبارة عن منصة تحقق من الجيل التالي مصممة لأنظمة التحكم الرقمي الكامل في المحرك (FADEC). ومن خلال دمج المحاكاة عالية الدقة في الوقت الحقيقي مع أجهزة التحكم المادية، فإنه يوفر بيئة اختبار كاملة لوحدات التحكم الإلكترونية في المحرك (EEC) ووحدات إدارة صحة المحرك (EMU). وباعتباره مرحلة لا غنى عنها في تطوير FADEC، يتيح النظام إمكانية التحقق المتعمق من صحة استراتيجيات التحكم، وآليات تحمل الأعطال، وخوارزميات التشخيص، ودوائر الواجهة، مع دعم عمليات محاكاة الحلقة المغلقة لتشغيل المحرك وعمليات الاختبار الآلي. وهذا يضمن موثوقية وسلامة أنظمة دفع الطائرات المستقبلية.

ضمن إطار عمل HIL، يتم وضع وحدات التحكم الحقيقية مثل وحدة الطاقة الكهربائية أو وحدة الطاقة الكهروميكانيكية في حلقة اختبار، بينما يتم نمذجة الكائنات التي يتم التحكم فيها - مثل المحركات أو المستشعرات أو أنظمة الوقود - على كمبيوتر محاكاة في الوقت الحقيقي. ومن خلال دمج واجهات الإدخال/الإخراج المادية، تقوم المنصة بتحويل النماذج الرقمية إلى بيئات محاكاة متوافقة مع العالم الحقيقي. يسمح هذا النهج للمهندسين بتكرار ديناميكيات نظام الوقود، وإشارات المستشعرات، واستجابات المشغلات، وسيناريوهات الطيران الكامل، مما يتيح التحقق الدقيق من صحة الحلقة المغلقة في ظل ظروف شبه واقعية.

تتمثل المهمة الأساسية للنظام في توفير تحقق شامل من تقنيات FADEC. فهو يتحقق من صحة قوانين التحكم والمنطق، ومتانة الاختبار المدمج (BIT) واستراتيجيات استرداد الأعطال، بالإضافة إلى موثوقية الدوائر البينية. وبفضل هذه القدرة، يمكن للمطورين إجراء التحقق من صحة المفهوم وتقييم النظام بسرعة في المراحل المبكرة من التصميم، مما يقلل من المخاطر والتكاليف في دورة التطوير.

من الناحية التقنية، يُظهر النظام مزايا كبيرة. فهو مبني على منصة التحقق المتكاملة SIVB، ويستفيد من تقنية المحاكاة متعددة النواة في الوقت الحقيقي لتحقيق محاكاة شبه فيزيائية عالية الدقة للأنظمة الديناميكية غير الخطية المعقدة. وهي تدعم مجموعة واسعة من أنواع الإشارات، بما في ذلك LVDT وRVDT والمزدوجات الحرارية والسرعة والتدفق ومستوى السائل والإشارات المنفصلة والإشارات التناظرية، مما يكرر بدقة سلوكيات المستشعرات والمشغلات في العالم الحقيقي. وبالإضافة إلى ذلك، تدعم المنصة بروتوكولات ناقل ARINC429 و RS422 و ARINC664 و Ethernet، مما يوفر تغطية كاملة لمعايير اتصالات إلكترونيات الطيران الحديثة.

من الناحية الوظيفية، يوفر الحل بنية متكاملة من البداية إلى النهاية. توفر المنصة المضيفة إدارة الموارد، وتكوين المعلمات، ومراقبة الحالة، وتسجيل البيانات، وإعادة التشغيل، وتوليد التعليمات البرمجية تلقائيًا. يقوم نظام المحاكاة في الوقت الحقيقي بإجراء النمذجة الرياضية وتنفيذ البرامج النصية للمحركات وأجهزة الاستشعار وأنظمة الوقود، وإدارة جميع قنوات التحكم في الإدخال/الإخراج. تضمن وحدة تكييف الإشارة المطابقة الكهربائية الدقيقة بين منصة المحاكاة ووحدة التحكم. يتيح نظام مخصص لحقن الأعطال محاكاة أعطال المستشعرات وأعطال المشغلات وأخطاء اتصالات الناقل والخلل في الطاقة، مما يؤكد صحة التصميم المتحمل للأخطاء في أجهزة وبرمجيات وحدة التحكم الإلكتروني/وحدة التحكم الإلكتروني. علاوةً على ذلك، تقوم وحدة محاكاة الطاقة بمحاكاة ظروف إمداد الطاقة للطائرة في كل من الوضعين العادي والأعطال، مما يتحقق من استقرار وحدة التحكم ومرونتها.

وتتميز المنصة أيضاً بنظام تفاعل بين الإنسان والآلة يدعم تشغيل ذراع الخانق وتصور بيانات الاختبار بشكل بديهي، مما يسمح للمهندسين بإجراء الاختبارات بشكل أكثر فعالية وتفسير النتائج بوضوح أكبر. لا يؤدي ذلك إلى تحسين السلامة والكفاءة التجريبية فحسب، بل يعمل أيضاً على سد الفجوة بين ظروف المختبر وبيئات الطيران في العالم الحقيقي.

وقد تم بالفعل نشر حل التحقق من المحرك HIL للمحرك بنجاح في تطوير واختبار وحدات التحكم في المحرك CXX-1000 وCXX-2000، مما يثبت قابليته للتكيف الهندسي وقابليته للتطوير. وبوصفه بنية تحتية أساسية لأبحاث FADEC المستقبلية، سيستمر هذا الحل في دفع عجلة التقدم في تقنيات التحكم في المحركات وتسريع التقدم نحو أنظمة دفع أكثر تقدماً واستقلالية للطائرات.