Hệ thống thử nghiệm Hardware-in-the-Loop (HIL) cho bộ điều khiển động cơ là nền tảng xác minh thế hệ mới được thiết kế dành cho các hệ thống điều khiển động cơ kỹ thuật số toàn quyền (FADEC). Bằng cách tích hợp mô phỏng thời gian thực có độ chính xác cao với phần cứng điều khiển vật lý, hệ thống này cung cấp một môi trường thử nghiệm hoàn chỉnh cho các bộ điều khiển điện tử động cơ (EEC) và các đơn vị quản lý tình trạng động cơ (EMU). Là một giai đoạn không thể thiếu trong quá trình phát triển FADEC, hệ thống này cho phép xác nhận sâu sắc các chiến lược điều khiển, cơ chế chịu lỗi, thuật toán chẩn đoán và mạch giao diện, đồng thời hỗ trợ mô phỏng vòng kín hoạt động của động cơ và các quy trình thử nghiệm tự động. Điều này đảm bảo độ tin cậy và an toàn cho các hệ thống đẩy của máy bay trong tương lai.

Trong khuôn khổ HIL, các bộ điều khiển thực tế như EEC hoặc EMU được đặt trong vòng lặp thử nghiệm, trong khi các đối tượng được điều khiển — như động cơ, cảm biến hoặc hệ thống nhiên liệu — được mô phỏng trên máy tính mô phỏng thời gian thực. Bằng cách tích hợp các giao diện I/O vật lý, nền tảng này chuyển đổi các mô hình kỹ thuật số thành môi trường mô phỏng tương thích với thế giới thực. Cách tiếp cận này cho phép các kỹ sư tái tạo động học của hệ thống nhiên liệu, tín hiệu cảm biến, phản ứng của bộ truyền động và các kịch bản bay đầy đủ, từ đó thực hiện việc xác nhận vòng lặp kín chính xác trong điều kiện gần như thực tế.

Nhiệm vụ chính của hệ thống là thực hiện việc kiểm chứng toàn diện các công nghệ FADEC. Hệ thống này xác nhận tính chính xác của các quy luật và logic điều khiển, độ bền vững của các bài kiểm tra tích hợp (BIT) và các chiến lược khắc phục lỗi, cũng như độ tin cậy của các mạch giao diện. Nhờ khả năng này, các nhà phát triển có thể nhanh chóng tiến hành xác nhận ý tưởng và đánh giá hệ thống ngay từ giai đoạn đầu của quá trình thiết kế, từ đó giảm thiểu cả rủi ro lẫn chi phí trong chu kỳ phát triển.

Về mặt kỹ thuật, hệ thống này thể hiện những ưu điểm đáng kể. Được xây dựng trên Nền tảng Kiểm chứng Tích hợp SIVB, hệ thống tận dụng công nghệ mô phỏng thời gian thực đa lõi để thực hiện các mô phỏng bán vật lý có độ chính xác cao đối với các hệ thống động lực phi tuyến phức tạp. Hệ thống hỗ trợ đa dạng các loại tín hiệu, bao gồm LVDT, RVDT, cặp nhiệt điện, tốc độ, lưu lượng, mực chất lỏng, tín hiệu rời rạc và tín hiệu tương tự, từ đó tái tạo chính xác hành vi của các cảm biến và bộ truyền động trong thực tế. Ngoài ra, nền tảng này còn hỗ trợ các giao thức bus ARINC429, RS422, ARINC664 và Ethernet, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn truyền thông điện tử hàng không hiện đại.

Về mặt chức năng, giải pháp này cung cấp một kiến trúc toàn diện từ đầu đến cuối. Nền tảng chủ cung cấp các chức năng quản lý tài nguyên, cấu hình tham số, giám sát trạng thái, ghi dữ liệu, phát lại và tự động tạo mã. Hệ thống mô phỏng thời gian thực thực hiện mô hình hóa toán học và thực thi kịch bản cho động cơ, cảm biến và hệ thống nhiên liệu, đồng thời quản lý tất cả các kênh điều khiển I/O. Mô-đun điều chỉnh tín hiệu đảm bảo sự phù hợp điện chính xác giữa nền tảng mô phỏng và bộ điều khiển. Hệ thống tiêm lỗi chuyên dụng cho phép mô phỏng các sự cố cảm biến, trục trặc bộ truyền động, lỗi truyền thông bus và các sự cố về nguồn điện, từ đó xác nhận thiết kế chịu lỗi của phần cứng và phần mềm EEC/EMU. Hơn nữa, bộ phận mô phỏng nguồn điện tái tạo các điều kiện cung cấp điện của máy bay ở cả chế độ bình thường và chế độ sự cố, xác minh tính ổn định và khả năng phục hồi của bộ điều khiển.

Nền tảng này còn được trang bị hệ thống tương tác người-máy hỗ trợ thao tác cần ga và hiển thị dữ liệu thử nghiệm một cách trực quan, giúp các kỹ sư tiến hành thử nghiệm hiệu quả hơn và phân tích kết quả một cách rõ ràng hơn. Điều này không chỉ nâng cao tính an toàn và hiệu quả của quá trình thử nghiệm mà còn thu hẹp khoảng cách giữa điều kiện phòng thí nghiệm và môi trường bay thực tế.

Giải pháp xác minh HIL động cơ đã được triển khai thành công trong quá trình phát triển và thử nghiệm các bộ điều khiển động cơ CXX-1000 và CXX-2000, chứng minh khả năng thích ứng và khả năng mở rộng về mặt kỹ thuật của giải pháp này. Với tư cách là nền tảng cơ sở hạ tầng then chốt cho các nghiên cứu FADEC trong tương lai, giải pháp này sẽ tiếp tục thúc đẩy những đột phá trong công nghệ điều khiển động cơ và đẩy nhanh tiến trình hướng tới các hệ thống đẩy máy bay tiên tiến và tự động hơn.