AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)信號(hào)無(wú)輸出的故障原因及排除方法

李 波

(凌云科技集團(tuán)有限責(zé)任公司，湖北 武漢 430030)

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)捷聯(lián)式基準(zhǔn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)產(chǎn)生相對(duì)于飛機(jī)機(jī)身軸的角速率和線性加速度，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化處理，以獲得三個(gè)軸的角度、速率和加速度信息，為電子式飛行儀表系統(tǒng)、導(dǎo)航管理系統(tǒng)、氣象雷達(dá)系統(tǒng)、飛行控制系統(tǒng)、飛行記錄系統(tǒng)、防撞系統(tǒng)等提供姿態(tài)、航向信息及基準(zhǔn)。

“新舟”60是中國(guó)西安飛機(jī)工業(yè)公司繼Y－7之后研制生產(chǎn)的新一代雙發(fā)渦輪螺槳短/中程客貨運(yùn)輸機(jī)，是我國(guó)首次嚴(yán)格按照與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)接軌的中國(guó)民航適航條例CCAR25部進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試飛驗(yàn)證的飛機(jī)。新舟MA60飛機(jī)所安裝的航姿系統(tǒng)就是較為先進(jìn)的AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)，機(jī)上都裝有兩套完整而又具有獨(dú)立功能的航向姿態(tài)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由AHC－85航姿計(jì)算機(jī)、CCU－65控制補(bǔ)償裝置、FDU－70磁傳感器組成，其關(guān)鍵核心部件是AHC－85航姿計(jì)算機(jī)。

現(xiàn)對(duì)AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)的主要信號(hào)——姿態(tài)信號(hào)、航向信號(hào)的模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析研究，找出航姿信號(hào)無(wú)輸出的原因及排除辦法。

1 AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)

航向姿態(tài)系統(tǒng)(Heading Attitude System)，是測(cè)量、顯示和提供飛機(jī)航向角和姿態(tài)角信號(hào)的飛行儀表。［1］它能向飛行人員指示導(dǎo)航所需要的航向角和駕駛所需要的傾側(cè)角、俯仰角，還能為自動(dòng)駕駛儀、飛行參數(shù)記錄儀、雷達(dá)天線、航空照相機(jī)等其他機(jī)載設(shè)備提供統(tǒng)一的航向角和姿態(tài)角信號(hào)，屬于機(jī)上關(guān)鍵重要設(shè)備，好比是飛行員的眼睛，對(duì)于飛行員正確操縱飛機(jī)、保障飛行安全有重要意義，尤其在復(fù)雜氣象飛行及夜間飛行時(shí)更為重要。

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)不僅提供模擬信號(hào)，而且還給多系統(tǒng)提供數(shù)字信號(hào)，其主要部件AHC－85航姿計(jì)算機(jī)感受繞飛機(jī)機(jī)體軸線的角速度和線性加速度，并處理來(lái)自磁通檢測(cè)器的航向數(shù)據(jù)。該裝置以數(shù)字形式和模擬形式提供十分完整的三軸角度、速率和加速度輸出。

1.1 航向姿態(tài)模擬信號(hào)

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)的模擬信號(hào)由AHC－85航姿計(jì)算機(jī)輸出。AHC―85包括三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的X－Y－Z同步器輸出，以提供三線航向、俯仰、傾斜信息給FB－30A飛行數(shù)據(jù)記錄器、RMI－36無(wú)線電指示器、導(dǎo)航管理系統(tǒng)和氣象雷達(dá)。

航向(HEADING)模擬輸出標(biāo)準(zhǔn)三線同步格式，可驅(qū)動(dòng)八個(gè)120+j450Ω負(fù)載。其輸出端為X(P2－34)、Y(P2－35)、Z(P2－36)、屏蔽端(P2－33)。

俯仰(PITCH)模擬輸出標(biāo)準(zhǔn)三線同步格式，可驅(qū)動(dòng)八個(gè)220+j450Ω負(fù)載。其輸出端為X(P2－50)、Y(P2－51)、Z(P2－52)、屏蔽端(P2－49)。

傾斜(ROLL)模擬輸出標(biāo)準(zhǔn)三線同步格式，可驅(qū)動(dòng)八個(gè)220+j450Ω負(fù)載。其輸出端為X(P2－42)、Y(P2－43)、Z(P2－44)、屏蔽端(P2－41)。

1.2 航向姿態(tài)數(shù)字信號(hào)

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)有效數(shù)字輸出信號(hào)主要有3路，AHC總線A為飛行控制系統(tǒng)(FCC)提供50kBd的CSDB數(shù)字信號(hào);AHC總線B為電子飛行指示系統(tǒng)(EFIS)(顯示處理器/主處理機(jī)DPU/MPU)提供50kBd的CSDB數(shù)字信號(hào);AHC總線C輸出EFIS(MPU)的商用標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字總線。［2］

AHC總線A的高電平(P1－16)，低電平(P1－14)，總線屏蔽(P1－15);AHC總線B的高電平(P1－24)，低電平(P1－22)，總線屏蔽(P1－23);AHC總線C的高電平H(P1－32)，低電平L(P1－32)，總線屏蔽(P1－31)。

2 航向姿態(tài)信號(hào)無(wú)輸出故障原因及排除方法

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)常見(jiàn)的故障就是航向姿態(tài)信號(hào)無(wú)輸出，在這種情況下，需首先對(duì)初始化系統(tǒng)進(jìn)行檢查，如果初始化不通過(guò)，那所有的信號(hào)都不會(huì)輸出。再檢查其模擬信號(hào)是否有輸出，其模擬信號(hào)直接影響了雷達(dá)系統(tǒng)和自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)。最后再對(duì)其數(shù)字信號(hào)進(jìn)行檢查，其數(shù)字信號(hào)是輸出給EFIS－85電子式飛行儀表系統(tǒng)，直接影響了飛行員對(duì)航向姿態(tài)信號(hào)的獲取。［3］

2.1 初始化不通過(guò)無(wú)輸出

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)在通電后，70s內(nèi)ATT VALID和HDG VALID有效信號(hào)應(yīng)燃亮，當(dāng)初始化結(jié)束后，航向姿態(tài)信號(hào)才會(huì)輸出。初始化不通過(guò)最常見(jiàn)的原因是RAM電源系統(tǒng)工作不正常，無(wú)法完成初始化。RAM電源系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

由圖1可知，當(dāng)BT1無(wú)電壓時(shí)，該系統(tǒng)不會(huì)工作，RAM集成電路無(wú)法啟動(dòng)。檢測(cè)方法如下:

電源斷開(kāi)情況下:

(a)測(cè)量BT1電池電壓不小于2.9VDC。

(b)測(cè)量RAM集成電路U41－18到接地兩端電壓，其電壓值低于(a)所測(cè)電壓0.2VDC。

通電情況下:

(a)測(cè)量C39兩端電壓，其值應(yīng)在+5.05VDC±0.05VDC 范圍內(nèi)。

(b)測(cè)量C16兩端電壓，其值應(yīng)在+5.2VDC～5.6VDC 范圍內(nèi)。

(c)測(cè)量RAM集成電路U41－18到接地兩端電壓應(yīng)在+5.05VDC±0.05VDC范圍內(nèi)。

如果上述電壓不正常，檢查BT1電池電壓，檢查 U41，Q6，CR6，CR7，CR8，CR9，CR12 等元件的性能是否合格。

圖1 AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)中的RAM電源系統(tǒng)

2.2 模擬信號(hào)無(wú)輸出

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)的模擬信號(hào)是一個(gè)交流信號(hào)，其航向信號(hào)和姿態(tài)信號(hào)均可測(cè)量出相應(yīng)的交流電壓值。

航向信號(hào)，測(cè)量點(diǎn) X(P2－34)、Y(P2－35)。航向角正北為0時(shí)，對(duì)應(yīng)0VAC±50mVAC，航向角在0°～±90°之間變化時(shí)，其對(duì)應(yīng)電壓值在0VAC～12VAC之間變化。俯仰信號(hào)，測(cè)量點(diǎn)X(P2－50)、Y(P2－51)。調(diào)整俯仰到 0°，用三用表測(cè)量的電壓應(yīng)為0±50mVAC，調(diào)整俯仰到 +30°時(shí)，交流電壓應(yīng)為1425mV～1525mA，應(yīng)與基準(zhǔn)同相，調(diào)整俯仰到－30°時(shí)，電壓應(yīng)為1425mV～1525mV，示波器檢測(cè)相位應(yīng)與基準(zhǔn)相反。傾斜(ROLL)信號(hào)，測(cè)量點(diǎn)X(P2－42)、Y(P2－43)。調(diào)整橫滾到0°，用三用表測(cè)量電壓應(yīng)為0±50mVAC。調(diào)整橫滾到+30°時(shí)，交流電壓應(yīng)為1425mV～1525mV，應(yīng)與基準(zhǔn)同相。調(diào)整橫滾到－30°時(shí)，電壓應(yīng)為1425mV～1525mV，示波器檢測(cè)相位應(yīng)與基準(zhǔn)相反。

如初始化通過(guò)，但是 ATT VALID或 HDG VALID有效信號(hào)不通過(guò)。檢查圖2電路部分。

圖2 ATT VALID或HDG VALID有效信號(hào)電路圖

測(cè)量TP6和TP5端應(yīng)有+28VDC±2VDC有效電壓值，如沒(méi)有，檢查相應(yīng)的ATT和HDG電路中的2N2222A、2N2905A、4081集成電路等元件。排除該電路系統(tǒng)的故障后，依然無(wú)ATT和HDG信號(hào)，應(yīng)該檢查AHC－85航向姿態(tài)計(jì)算機(jī)A7板模擬I/O卡的輸出前端。加入26VAC基準(zhǔn)電源電壓后，分別檢查AHC－85航向姿態(tài)計(jì)算機(jī)A7板航向HDG X、HDG Y輸出端輸出電壓，俯仰PITCH X、PITCH Y輸出端輸出電壓和傾斜ROLL X、ROLLY輸出端輸出電壓。如電壓值不正常，檢查相應(yīng)電路中的各分立元件，以排除模擬信號(hào)無(wú)輸出的故障。

2.3 數(shù)字信號(hào)無(wú)輸出

當(dāng)AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)無(wú)數(shù)字信號(hào)輸出時(shí)，飛行控制系統(tǒng)(FCC)和電子飛行指示系統(tǒng)(EFIS)將無(wú)法正常工作。

在正常工作情況下，P1－83、P1－84之間，P1－87、P1－88之間，P1－91、P1－92之間，能測(cè)量出一個(gè)2VAC左右的交流電壓值，相應(yīng)的HI和LO端之間能采集到相關(guān)的數(shù)字信號(hào)。AHC－85航姿計(jì)算機(jī)輸出CSDB信號(hào)，AHC－85D和AHC－85E航姿計(jì)算機(jī)輸出ARINC 429信號(hào)。系統(tǒng)電路如圖3所示。

圖3 SERIAL BUS系統(tǒng)電路圖

首先檢查總線屏蔽端是否接地，排除P1－15、P1－23、P1－31對(duì)地接觸不良。

由圖3可發(fā)現(xiàn)AHC總線3電路3路串行數(shù)字總線均是由6402B通用異步收發(fā)機(jī)的25腳輸出4路中的3路信號(hào)。四路信號(hào)為串行數(shù)字總線1、串行數(shù)字總線2、串行數(shù)字總線(監(jiān)控)和串行數(shù)字總線3。這4路信號(hào)為并行輸出，因此當(dāng)有一路數(shù)字信號(hào)輸出正常，那么就可判斷6402B無(wú)故障，如果是其中一路出現(xiàn)故障，那么檢查相應(yīng)的電路。

檢查判斷確定故障元器件的位置，用示波器檢查輸入輸出端信號(hào)波形，檢查U45(9638)的2腳、U46(9638)的2腳和U47(9638)的2腳波形圖應(yīng)與6402B通用異步收發(fā)機(jī)的25腳輸出波形一致，輸出端U45(9638)的8腳和7腳應(yīng)和U46(9638)、U47(9638)的8腳和7腳輸出波形一致，從而確定SERIAL BUS系統(tǒng)電路中的故障元器件。

3 結(jié)束語(yǔ)

AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)作為MA60、Y7F200、Y8F200等機(jī)型重要的系統(tǒng)之一，其工作正常與否直接影響了多套系統(tǒng)的工作。及時(shí)準(zhǔn)確地查找出AHS－85航向姿態(tài)系統(tǒng)無(wú)輸出的原因并進(jìn)行故障排查，確保為飛行人員提供正確的指示導(dǎo)航信息。系統(tǒng)中AHC－85航姿計(jì)算機(jī)為精密儀器，建議產(chǎn)品在接通電源前5分鐘不要搬動(dòng)，產(chǎn)品在斷開(kāi)電源后30分鐘內(nèi)不要搬動(dòng)，以避免造成內(nèi)部陀螺故障，產(chǎn)生無(wú)法修復(fù)的誤差。

［1］許國(guó)禎.慣性技術(shù)手冊(cè)［M］.北京:中國(guó)宇航出版社，1995.

［2］姜震，劉久文，熊華鋼.CSDB協(xié)議及其總線信號(hào)的測(cè)試［J］.航空計(jì)測(cè)技術(shù)，2002，(2).

［3］朱盡崎.CAN總線在捷聯(lián)航姿系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.測(cè)控技術(shù)，2006，(6).