飛機航電系統(tǒng)故障分析方法與故障診斷系統(tǒng)分析

楊躍奇

摘 要：在民航事業(yè)飛速發(fā)展的背景下，飛機持續(xù)適航能力要求也不斷提高，但從目前情況來看，在飛機維護過程中，各種故障尤為頻繁，由于飛機結(jié)構(gòu)和航電系統(tǒng)相當復雜，在滿足適航要求的前提下對飛機故障進行檢修需要花費大量的人力和時間。本文基于上述背景，對飛機航電系統(tǒng)故障分析方法以及故障診斷系統(tǒng)進行了研究，以期能為飛機檢修人員提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：飛機航電系統(tǒng)；故障；分析方法；診斷系統(tǒng)

在飛機航線維護以及飛機檢修過程中，幾乎每天都要面對各種各樣的故障，由于飛機類型較多，且航電系統(tǒng)復雜，外加故障原因與環(huán)境、設(shè)備、人員等多種因素相關(guān)，因此對飛機航電系統(tǒng)故障進行準確診斷并及時排除故障對飛機安全航行有重要意義。以下將從飛機航電系統(tǒng)概述分析入手，逐步探討了航電系統(tǒng)故障的分析和診斷方法。

一、飛機航電系統(tǒng)概述

目前通常采用的飛機航電系統(tǒng)為G1000航空電子系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高度集成的特征，內(nèi)部包括高頻通信收發(fā)機、GPS收發(fā)機、等航空通訊電子設(shè)備，同時在機艙內(nèi)配備了兩臺高分辨率的高精度液晶顯示屏。該航電系統(tǒng)充分應(yīng)用了飛機的操控特征、大氣數(shù)據(jù)和以太網(wǎng)連接通信領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)成果，具備功能性與實用性。系統(tǒng)將航空電子設(shè)備和儀表操作顯示集成到一個單獨的顯示系統(tǒng)內(nèi)，用液晶電子顯示替代傳統(tǒng)的機械儀表，從而讓航行信息具備高靈活度，但航電系統(tǒng)在帶給航空人員便捷的同時也給設(shè)備維護人員帶來了一定的困難。

G1000子系統(tǒng)則包括飛行儀表顯示系統(tǒng)和導航與通信系統(tǒng)。飛行儀表顯示系統(tǒng)主要負責為主系統(tǒng)提供飛行參數(shù)，例如航向、高度、外界大氣參數(shù)、飛行姿態(tài)等，信息均可在PFD顯示屏中顯示。導航與通信系統(tǒng)則主要起到導航與通信功能，音頻信號通過數(shù)字傳輸通道送入音頻板，GPS信息則傳送到MFD和PFD顯示屏中進行處理。

二、飛機航電系統(tǒng)故障分析方法和診斷系統(tǒng)

1.航電系統(tǒng)故障

航電系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)的是數(shù)據(jù)鏈路故障，由于數(shù)據(jù)鏈路狀況主要以不同顏色的框框來進行區(qū)分，紅色表示確定鏈路失效，黑色表示鏈路不明，系統(tǒng)無法準確識別，綠色則表示鏈路正常，例如PFD顯示屏ARINC 429中1號通道狀態(tài)框顯示為紅色，則提示航電系統(tǒng)故障與LRU GRS77相關(guān)，即PFD與航向基準系統(tǒng)間的鏈路失效。

2.通訊導航系統(tǒng)故障

在通訊導航系統(tǒng)中最常見的的故障表現(xiàn)形式如下：（1）COM信號接收發(fā)送故障；（2）GPS信號不正常，無法獲取到衛(wèi)星數(shù)據(jù)；（3）NAV信號收發(fā)異常以及G/S信號接收不到等等。其中，COM信號故障又可分為COM信號干擾、弱信號、無通信音等等。在正常情況下，航電系統(tǒng)均能對各類故障提供預(yù)警信息，實際操作中按下ALERT鍵即可看到顯示屏中顯示的故障預(yù)警信息，相關(guān)警告包括COM、NAV以及G/S等，在進行故障分析和排除過程中可借助相關(guān)信息對故障發(fā)生緣由進行查找，或進一步確認故障是否發(fā)生。

3.儀表系統(tǒng)故障

在航電系統(tǒng)姿態(tài)信息傳遞到各子系統(tǒng)的過程中，需要與多種類型的傳感器共同作用，如傾斜傳感器、加速度傳感器等，儀表系統(tǒng)組間則主要負責對姿態(tài)參數(shù)信息進行采集，并將其傳入姿態(tài)航向系統(tǒng)中，在該系統(tǒng)中，信息傳遞或者顯示任何環(huán)節(jié)有誤或者收到外界干擾均會導致姿態(tài)信息顯示異常，從以往的故障數(shù)據(jù)調(diào)查以及飛行手冊中可總結(jié)出儀表系統(tǒng)故障的主要原因，具體如下：（1）發(fā)動機振動導致儀表斷線。（2）顯示屏或者GRS構(gòu)型文件和軟件失效。（3）各模塊間數(shù)據(jù)通道失效。（4）儀表插頭脫落或接觸不良。

從故障類型來看，主要包括人為因素故障、系統(tǒng)自身元件故障、組間配置故障、參數(shù)錯誤等。

4.飛機電源故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

機載電源主要有飛機發(fā)電機供電，若發(fā)電機故障則由機載蓄電池續(xù)電，通常情況下，飛機電源需維持三種狀態(tài)，（1）有地面電源供電時，即使發(fā)電機運行正常，也不能向飛機上的設(shè)備供電；（2）斷開地面電源后，飛機發(fā)電機恢復正常供電，同時蓄電池自動充電；（3）發(fā)電機故障無法供電時，蓄電池自動供電保證安全運行。

當電源供電關(guān)系不符合上述三種邏輯時，則提示飛機電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需進行及時處理。電源故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按電源類型可分為地面電源、發(fā)電機以及蓄電池三種，具體可通過發(fā)電機故障燈來對電源故障進行診斷。（1）地面電源電壓超過28.5V，機內(nèi)大功率用電設(shè)備正常工作，發(fā)電機故障燈燃亮。（2）發(fā)電機電壓超過28.5V，機內(nèi)大功率用電設(shè)備正常工作，發(fā)電機故障燈不亮。（3）蓄電池電壓低于24V，機內(nèi)大功率用電設(shè)備不工作，發(fā)電機故障燈燃亮。檢修人員可根據(jù)正確邏輯和故障分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)予以判定。

5.專家系統(tǒng)知識庫構(gòu)成和診斷分析方法

在飛機航電系統(tǒng)故障診斷領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)應(yīng)用極為廣泛常見的有三種結(jié)構(gòu)——基于規(guī)則、框架以及模型的專家系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。本文主要對基于規(guī)則的專家故障診斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行探討。在該系統(tǒng)中分別包括長期存儲模型和短期存儲模型，主要存儲由規(guī)則激發(fā)而推斷出的新的故障事實，存儲器與推理機相互作用，并以規(guī)則知識庫為主要數(shù)據(jù)支持，通過對故障模式進行匹配從而得出準確的故障診斷信息。知識庫主要通過規(guī)則進行表示，例如常見的CLIPS是常見方法，每條規(guī)則代表一組因果關(guān)系，此外框架也是知識表示的一種形式，與高級語種對象類似，可提供一種更為方便的結(jié)構(gòu)來準確表示常識性知識。創(chuàng)建知識庫時，需對現(xiàn)有知識按照特定邏輯進行編程，利用規(guī)則和框架表示將故障知識加入到知識庫體系當中，從而為故障推理提供依據(jù)。

三、結(jié)語

綜上，排除飛機航電系統(tǒng)故障是保證飛機安全航行的首要前提，在具體診斷過程中，需對航電系統(tǒng)以及子系統(tǒng)進行嚴格的故障檢定，例如通訊導航、電源、儀表系統(tǒng)等，可采用專家系統(tǒng)進行故障診斷，提高診斷的準確率，方便工作人員進行排故處理，為飛機安全航行提供保障。

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