AUTOMATISK PROVNING AV FLYGELEKTRONIK

Autotest av FPL 37 avionik

Skrivet av Alf Gustafsson

  Uppdaterad 2018-03-19

INNEHÅLL

INLEDNING

TEKNIKUTVÄRDERING

INFÖRANDE PÅ SYSTEMNIVÅ

INFÖRANDE PÅ APPARAT- OCH MODULNIVÅ

       INLEDNING

Här redovisas översiktligt historien bakom införandet av autotesttekniken för underhållsprovning av avioniken i flygplan AJ37 Viggen och senare i flygplan JAS39 Gripen. Den började i slutet av 50-talet och pågår delvis fortfarande.
Artikeln bygger på ett oredigerat underlag som togs fram 1984 för ett planerat ”CVA historiska arkiv” men som inte har publicerats tidigare.
I efterföljande artiklar kommer mer detaljerade redovisningar att göras.

Samtliga bilder i artikeln är klickbara och visas då i förstorat skick.
 

TEKNIKUTVÄRDERING

Automatisering av test av elektronik startade med vissa teknik- och marknadsundersökningar under åren 1959 – 1960. Anledningen var då i första hand den ökade komplexiteten på och mängden av den flygburna elektroniken. Den hade markant ökat från FPL 32 Lansen till FPL 35 Draken som då var aktuell för underhållsberedning. Det gällde i första hand att på systemnivå (A-nivå) på rimlig tid och med erforderlig kvalitet prestandaprova flygelektroniken och vid behov söka fel till utbytbar enhet. Kravet var också att minimera antalet erforderliga tekniker och kunna vidmakthålla underhållet under flygplanets livstid. Komplexiteten och integrationen av utrustningarna till ett elektroniksystem utgjorde ur provningssynpunkt en mycket svår arbetsuppgift. Framtagning av manuella testsystem (Servicebil 35) pågick dock och man var medveten om att autotest troligen inte skulle komma in förrän i nästa FPL-generation d v s i FPL 37 Viggen. FMV och CVA bedömde det dock som mycket angeläget att skaffa egen erfarenhet av den teknik (autotest) som då i begränsad omfattning började användas främst i USA men även i England.
Beslut togs att göra en teknikutvärdering i el-/telesystemet i FPL 35F (jaktversionen, den sista och då den mest komplexa).

Tekniska kravspecifikationer för en autotestare med de funktions- och prestandakrav som erfordrades för prestandamätning och felsökning på el/telesystemet i FPL 35F utformades i början av 60-talet. Ett antal engelska och amerikanska företag tillfrågades .
1962 skrev FMV/CVA kontrakt med två utländska leverantörer efter att ha utvärderat mer än 5 inkomna offerter. En engelsk leverantör valdes, Elliott Brothers i Rochester och en amerikansk, Hughes Aircraft Company (HAC) i Los Angeles. Orsaken till detta var att de byggde på två skilda principer.

Utbildning och testprogramframtagning skedde i stort före leverans.
 

Denna autotestare var av typen sekventiell eller remsstyrd. Detta innebär enkelt uttryckt att det provningsprogram som lagrats på en hålremsa (av papper eller metalliserad mylar) lästes in och avkodades direkt till styrimpulser till maskinvaran. Elliott-testaren hade därmed ingen dator.

Utmärkande för dessa båda produkter var förutom den ovan redovisade fundamentala skillnaden att de nästan genomgående byggde på speciellt utvecklad elektronik för mätning och stimulering (styrning) av testförloppet. Programmerbara standardinstrument fanns inte på den tiden. Båda systemen var dessutom nöjaktiga lösningar på kravspecifikationen.
Båda autotestarna genomlöpte alltså helt jämförbara utprovningsprogram mot 35F-riggen
Under utprovningsfasen (1964 – 65) var denna nya teknik föremål för stort intresse från omvärlden.
 

Verksamheten leddes av Lennart Thornström. Under åren 1960 – 65 ökade personalstyrkan successivt med Alf Gustafsson, Åke Dagerhäll, Set Franzén och Lennart Höglund.

Resultatet av utprovningsfasen var positivt. CVA redovisade bl.a. med praktiska demonstrationer de vinster som kan göras med autotest. En väsentlig vinst är tid.
Denna visas principiellt i nedanstående diagram.
 

Efter diskussioner mellan FMV-F och CVA beslöts 1965 att autotesttekniken skulle införas i 37-projektet i första hand för systemtest på komplett flygplan på A-nivå. Första stora steget i utveck-lingen var därmed tagen.
De båda autotestarna användes sedan för vissa kompletterande prov fram till 1966.
Elliott-testaren utnyttjades därefter under några år för test av vissa el-apparater i ren underhållsproduktion och skrotades därefter.
 

HAC-testaren som den första datorstyrda autotestaren i svenska försvaret skänktes till Flygvapenmuseet i Linköping.
 

INFÖRANDE PÅ SYSTEMNIVÅ

Det beslut om autotest för Fpl AJ37 som FMV tog år 1965 gällde i första hand test på A-nivå d.v.s. test av komplett flygplanelektronik med kravet utomhus, i krig och vid landsvägsbaser.

Denna testutrustning måste därför vara mobil och tåla utomhusmiljö. Under analys av flygplanets testbarhet med avseende på lönsamhet att automatisera fann man att det i huvudsak var test av elektroniksystemet (avioniken) som skulle ge de stora vinsterna. Motorn (RM8A) som var en komplicerad enhet fann man ej lämplig att integrera i en totaltest. Vissa delar av styrsystemet ut till roder togs dock in i systemtesten. Då beslutet om autotest togs så tidigt i utvecklingsfasen av flygplanet gavs också vissa möjligheter att påverka dess utformning för rationell test. Ett exempel på detta är att flygplanet försågs med testkablage från apparaterna till ett fåtal testkontakter (5 st 200-poliga) samlade till ett anslutningsställe på flygplanet.

Kravspecifikationen för en autotestare utarbetades av CVA. FMV infordrade offert från tänkbara svenska och utländska leverantörer. Då denna anbudsinfordran kom att gälla ett större antal utrustningar (totalt 32 st.) blev intresset stort. Ett tiotal offerter inkom från USA och England men även SAAB och LM Ericsson var med. Den tekniska utvärderingen gjordes huvudsakligen av CVA. Av FMV (FF) sammanställda beslutsunderlag "PM betr. autotestare" 26 september 1965 framgår den inriktning som föreslås.

Förhandlingarna kom att bli ganska dramatiska. I slutskedet skapades feta förstasidesrubriker i svenska dagspressen av typen ”Prutade 15 Mkr över en natt”.
Detta var i stort sant och gjordes av svenska LME som bl.a. därmed vann kontraktet.
Detta kontrakt skrevs på för 6 st. förserieexemplar med option på en serie.
Autotest kom därmed inom loppet av några år bli ett stoff för de svenska dagstidningarna. Internationell uppmärksamhet kom några år senare.

För att optimalt utnyttja de fördelar t.ex. tidsvinster som autotest innebar krävdes även rationell hantering av hela testprocessen. Som tidigare nämnts krävdes en mobil utrustning som kunde följa med under krig vid omgrupperingar mellan olika baser. Utrustningen skulle också kunna flygtransporteras med flygvapnets transportflygplan Hercules (Tp 84), vilket satte vissa mått- och viktsgränser.
 

På ett standard lastbilschassie från VOLVO placerades en hydda med god isolering. En konstruktionsförutsättning var att man i största möjliga utsträckning skulle kunna använda kommersiell testutrustning i huvudsak avsedd för inomhusbruk. För att hålla temperaturen i hyddan omkring +20 ^oC vid varierande utomhusmiljö försågs hyddan med ett luftkonditioneringsaggregat som kunde ge både värme och kyla vid behov.

Elektronikutrustningen placerades i två grupper av s k 19"-stativ (4 i varje). Autotestaren placerades i den centrala gruppen av stativ. Denna konstruktion var för sin tid unik troligen i hela världen. I varje fall i den västliga världen användes vid denna tid uteslutande militäriserad testutrustning (s k ”ruggedized testequipment”)
Integrationen till en gemensam systemtestutrustning var också unik vid den tiden.
 

LM Ericsson (senare ERA) som vunnit slaget om autotestarna var nya i denna bransch och hade så när tagit sig vatten över huvudet. I slutförhandlingarna om kontraktet hade man åtagit sig att leverera såväl autotestare som testprogram till denna.
Som dator i autotestaren valdes en egen datorkonstruktion, som var avsedd för en ny generation av telefonväxlar, en föregångare till den populära AXE-växeln vilken senare gav LM stora internationella affärer. Viss begränsad del av instrumenteringen kunde köpas som standardinstrument utrustade för datorstyrning. Flera mät- och signalgeneratorfunktioner samt hela testpunktsväljaren måste dock specialbyggas. Detta var dock överkomliga problem med den bakgrund som Militärelektronikdivisionen av LM i Mölndal redan då hade.
Värre var det med programvaran. Inget lämpligt s k operativsystem fanns. Kravet var också att testprogrammet skulle vara skrivet i ett testorienterat språk (inte rent assemblerspråk utan med testanpassade programmeringsinstruktioner). LM tog in konsulter såväl inhemska som utländska för att klara jobbet.

Under konstruktionsfasen övervakades arbetet av CVA som ”i eget intresse” även aktivt deltog med de erfarenheter som vunnits under den första utprovningsfasen av autotest (bl.a. kommunikationen mellan människa - maskin)
 

Som sekundärminne för lagring av testprogram och för registrering av testresultat användes två magnetbandutrustningar. Testpunktväljaren upptog större delen av det högra stativet. Anslutningen via testkablage till flygplanet fanns på stativets baksida. Mätinstrumenten och signalgeneratorerna var placerade i de mellersta stativen.

Det testorienterade operativsystem (systemprogramvaran) som kom fram blev för sin tid en avancerad produkt som i stort uppfyllde ställda krav.

Hela autotestaren (maskin- och systemprogramvara) genomgick ett formellt s k MTBF-prov för att verifiera en medeltid mellan fel som kontrakterat skulle överstiga 500 tim. Under detta prov hittades en mängd maskin- och programvarufel som åtgärdades och utrustningen kunde därefter typgodkännas i detta avseende.

Testprogramframtagningen kom som tidigare nämnts att bli ett kapitel för sig men inom kontraktet. Ett testorienterat språk definierades i samråd med CVA och programmering påbörjades med underlag från FMV (egentligen SAAB).
En kompilator för översättning av testprogrammet till autotestarens maskinspråk utvecklades med mycken möda. Resultatet blev en kompilator som krävde den då största IBM-datorn i Sverige för kompilering. Denna enda dator fanns i Stockholm.
En liknande fanns på annan plats i Europa. Detta var varken en kostnadseffektiv eller ur militär synpunkt attraktiv lösning.

En inomhusversion av TTB 037 utvecklades för SAAB:s och CVA:s stationära bruk. Tre av de sex fick detta utförande och kallades TTP = TeleTestPlattform och saknade bilen och hyddan. Se bilden nedan.

Detta hände åren 1966 – 1968.
Så långt verkade autotest av FPL 37 utvecklas i stort enligt planerna för FMV och CVA.
LM hade dock fått betala vissa lärpengar.

INFÖRANDE PÅ APPARAT- OCH MODULNIVÅ

Under åren 1967 – 68 påbörjades studier av apparatunderhållet av FPL 37 d v s reparation och provning av utbytesenheter i flygplansystemet.
Det som här beskrivs kommer fortsättningsvis att behandla apparater och moduler ingående i elektroniksystemet.

Erfarenheterna från FPL 35 visade på ökade underhållskostnader (investering och drift) och ökade risker för mänskliga fel vid provning på grund av den ökade komplexiteten i förhållande till tidigare flygelektronik. Upprätthållandet av erforderlig kunskap under flygplanets livstid (ca 30 år) sågs också som ett problem.

Jämförande analyser av manuell test kontra automatisk test visade att livstidskostnaderna för automatisk test blev lägre samtidigt som kvalitet, repeterbarhet mm ökade och arbetsförhållandena för den tekniska personalen i verkstäder kunde förbättras.
 

Ett färre antal testutrustningar klarar på detta sätt ett visst underhållsflöde tack vare ökad testhastighet (minskad testtid) och generalitet och kan även beläggas mera optimalt.
Färre generella instrument krävdes bl.a. med denna lösning. Indelning av underhållet i tre nivåer eller etapper gjordes även då testobjektet (flygplanet) och underhållsorganisationen oftast lämpade sig för denna indelning. Dessa nivåer kallades systemtest (redan beskrivet), apparattest på utbytesenhet och modultest på subutbytesenhet eller kretskort. Detta underhållskoncept visas schematiskt på nedanstående bild.
 

ATS = Automatiska teststationer
MTS = Manuella teststationer

Anm.  Merparten av de principbilder som framtogs under denna tid gjordes på engelska. Anledningen till detta var att den svenska satsningen på autotest väckte stort intresse internationellt. Grupper från USAF (amerikanska flygvapnet), franska flygvapnet och konsortiet för Tornadoprojektet d v s engelska, tyska och italienska flygvapnen och industrirepresentanter m.fl besökte FMV och CVA under flera år.

Efter principbeslut om underhållskonceptet påbörjades detaljstudier och specifikation av de s.k verkstads(auto)testarna. I detta sammanhang framkom även kraven på samordning av autotestarna till en familj i den meningen att så långt det var tekniskt och ekonomiskt optimalt bygga autotestarna av samma typ av moduler t ex dator, instrumentering, systemprogramvara och testorienterat programmeringsspråk.
Under 1968 infordrades anbud på den första verkstadstestaren ATS 1 (Automatisk TestStation 1). Denna var specificerad att kunna testa olika typer av apparater inom frekvensområdet likspänning till 400 MHz.
LM var givetvis självskrivna i detta sammanhang, likaså några av de tidigare tillfrågade tänkbara leverantörerna. En ny autotestfirma hade också dykt upp, Hewlett-Packard (HP) redan känd sedan många år som god instrumentleverantör inom ett brett område.
Resultatet av denna anbudsinfordran blev att LM kom med ett helt nytt koncept. Den redan levererade autotestaren hade blivit alltför ”skräddarsydd” för sitt ändamål och dess konstruktion och byggstenar kunde inte återanvändas i ATS 1.
Däremot kom HP med en flexibel systemlösning som huvudsakligen byggde på standardinstrument och en generell dator (s k minidator). Merparten av komponenterna var av egen tillverkning.

HP:s lösning kom därmed att nära överensstämma med den byggfilosofi som CVA tidigare utformat (ref de tecknade bilderna i bildserien) och som möjliggjorde byggande av olika utrustade autotestare inom ramen för samma ”byggbitar”.
Vid offerttillfället hade HP dock inget färdigt testorienterat (realtids-) operativsystem. Test-programmeringsspråket (HP BASIC) var dock tillfyllest.

Efter CVA tekniska utvärdering beslöt FMV att i detta nya läge övergå till HP som leverantör av automatiska testsystem, då även priset var fördelaktigt.

Ref: FMV beslutsunderlag PM 3 mars 1969.
 

Samtidigt beslöts att autotestarna av LM-fabrikat i Teletestbil 037 skulle bytas ut mot autotestare av HP-fabrikat. Med vissa svårigheter för både HP och CVA togs en HP-testare (ATE-A) fram med  yttermått, funktioner och prestanda  enligt kravspecifikationen (d v s samma som LM tidigare byggt efter)

HP-autotestarna programmerades som tidigare nämnts i en version av programspråket BASIC, HP BASIC. Detta språk utvidgades av CVA under 1970-talet till ett för våra behov komplett språk som inofficiellt kallades CVA-BASIC.
En handbok för testprogramkonstruktion, kodning, dokumentation, utprovning och ändringstjänst utvecklades. Den kallades för PVA-systemet (PVA = ProgramVaruArbete).
 

Här framgår samspelet mellan underhållsingenjörerna (testprogrammerarna) och PPU-funktionen fram till leverans av testprogram och arkivering av original (master) längst ned på bilden.

Ett antal typer av automatiska teststationer togs fram under 1970-talet. Den största var ATS 2 – mikrovågstestaren som i stort sett kontinuerligt täckte frekvensområdet upp till 18 GHz och används för test av utbytesenheter ur radar- och motmedelsystemen. En tecknad översiktsbild över den kompletta teststationen visas på bild nedan.
 

Från 1975 och framåt har omfattningen av CVA (FFV-U, FFV Aerotech ) insats vid framtagning av autotestare ökat till att omfatta totalentreprenader från behovsanalys, specifikation, framtagning av maskinvara och systemprogramvara, testprogram, utprovning till leverans och kundutbildning.

Autotestresurserna för FPL 37 var beträffande maskinvara i stort sett färdiga 1980, med undantag för visst programvaruarbete som huvudsakligen utgjordes av underhåll av befintlig testprogramvara men även nyframtagning för autotest av moduler, sue. Framtagningen skedde där på behovsbasis och bestämdes därmed av felutfallet.

Avvecklingen av testresurserna för FPL AJ37 avslutades år 2006.
 

Den verksamhet som här beskrivits har lett till att en för Sverige unik resurs skapats med få motsvarigheter i världen. Verksamheten fortsätter för FPL JAS 39 och har även vidgats till andra närbesläktade produkter.