論A320自駕巡航高度偏差與氣壓高度源選擇

深圳航空維修工程部技術(shù)室 張宏宇

論A320自駕巡航高度偏差與氣壓高度源選擇

深圳航空維修工程部技術(shù)室 張宏宇

文章通過(guò)對(duì)自駕巡航高度偏差的疑難故障排除過(guò)程的實(shí)例,結(jié)合廠家提供的詳細(xì)技術(shù)信息,揭示了空客A320飛機(jī)自駕高度控制與數(shù)據(jù)源選擇的相應(yīng)關(guān)系,指出了空客A320飛機(jī)在相關(guān)部件故障時(shí),備用大氣高度源測(cè)量偏差對(duì)飛行制導(dǎo)的影響,并為維修工作提供了有效的判斷方法和處理措施。

自動(dòng)駕駛;慣導(dǎo);數(shù)據(jù)源選擇;綜合備用儀表

0 引言

自動(dòng)駕駛的高度控制在飛行安全中具有重要的意義,為了高效處理高度偏差的故障,首先需要對(duì)于特定機(jī)型的高度數(shù)據(jù)來(lái)源以及數(shù)據(jù)固有偏差進(jìn)行分析,對(duì)于具有很高隱蔽性的相關(guān)設(shè)備缺陷也需要加以關(guān)注,并聯(lián)合內(nèi)廠修理機(jī)構(gòu)予以徹底修復(fù)。

1 自駕高度獲取偏差故障

A320飛機(jī)報(bào)告在左右PFD指示高度相同的情況下,銜接AP1在獲得巡航高度FCU FL331時(shí),PFD高度顯示高度比FCU低50-100英尺,銜接AP2后PFD與FCU高度數(shù)據(jù)一致。PFR正常。

機(jī)務(wù)更換了FMGC1, ADIRU1,FCU后故障依舊,隨后又依據(jù)ASM22-85-06測(cè)量了FCU的A插頭KK, S釘均接地正常,測(cè)量FCU至DMC1,FMGC1 的數(shù)據(jù)線路也正常。 接著又更換了ELAC2, ADIRU2,ADIRU3后故障仍然無(wú)法排除。

圖1 左右自駕保持高度偏差故障

2 空客飛機(jī)的高度數(shù)據(jù)源選擇邏輯

FMGC用來(lái)制導(dǎo)的高度數(shù)據(jù)是經(jīng)過(guò)慣導(dǎo)計(jì)算的基于大氣數(shù)據(jù)和慣性數(shù)據(jù)的氣壓-慣性高度。

(1)在正常構(gòu)型下:ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)位于"NORM"位置,FMGC選擇的IR參數(shù)正常時(shí),FMGC1 使用來(lái)自IR1的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)。

(2)當(dāng)ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)位于CAPT/3 位置時(shí), FMGC1 使用來(lái)自IR3的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)。

(3)對(duì)于空客飛機(jī),基于其固有設(shè)計(jì)特點(diǎn),來(lái)自于IR3(使用ADC3氣壓高度時(shí))的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)比IR1和IR2 相差可達(dá)100英尺左右。

圖2 慣導(dǎo)與大氣數(shù)據(jù)源選擇開(kāi)關(guān)

圖3 大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)傳感器分布示意圖

圖4 右側(cè)機(jī)身靜壓采集口分布圖

由圖3-6可見(jiàn),左右靜壓探測(cè)口均與一個(gè)ADM相連接,機(jī)長(zhǎng)側(cè)和副駕側(cè)各在飛機(jī)左右有一個(gè)靜壓探測(cè)口分別與一個(gè)ADM相連,而備用靜壓探測(cè)口左右聯(lián)通,并且將平均壓力只通過(guò)一個(gè)ADM送往ADR3.備用靜壓源采集口的位置以及測(cè)量方式?jīng)Q定了與左右駕駛探測(cè)的靜壓參數(shù)的差異。

圖5 右側(cè)機(jī)身靜壓采集口分布圖

圖6 備用靜壓與機(jī)長(zhǎng)和副駕靜壓源采集口

圖7 AWM 34-11-05 P0012 SHEET 1-ADIRU3 INTERNAL REF OUTPUT BUS 2

3 故障隔離

經(jīng)過(guò)對(duì)飛行數(shù)據(jù)譯碼,當(dāng)AP1銜接時(shí),自駕獲取的高度低于FCU約50英尺。由于無(wú)其它相關(guān)的故障報(bào)告或駕駛艙效應(yīng),根據(jù)之前的FMGC高度數(shù)據(jù)源選擇邏輯分析,FMGC1可能選取了IR3+ADC3的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)源。

如果FMGC選擇了IR3+ADC3的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)源,則FMGC首先需要接收到ATT HDG 選 擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換至CAP/3的離散量,詳情可參見(jiàn)AWM34-11-05 P0012 SHEET 1,其中連 接至ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)的10號(hào)釘?shù)?66-BF24號(hào)線可能已接地。經(jīng)檢查ATT HDG 選 擇開(kāi)關(guān)工作正常(AMM TASK 34-14-00-710-003-A "Operational Test of the Attitude/Heading (ATT/HDG) Switching Function)。

導(dǎo)致線路接地的部件隔離至ISIS 的J1連接口的F銷(xiāo)釘,將ISIS (P/N: C16221WB01) 更換后,飛機(jī)左右自駕高度獲取功能恢復(fù)正常,巡航高度一致。

4 ATT HDG選擇開(kāi)關(guān)離散信號(hào)對(duì)機(jī)載設(shè)備數(shù)據(jù)源的影響

ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)可以決定供給大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī),氣象雷達(dá),顯示管理計(jì)算機(jī)DMC, FMGC的數(shù)據(jù)來(lái)源。

(1)當(dāng)ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)在NORM 位置時(shí),FMGC 1 選用來(lái)自1號(hào)慣導(dǎo)的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)。

(2)當(dāng)ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)在CAPT/3 位置時(shí), FMGC 1 選用來(lái)自3號(hào)慣導(dǎo)的氣壓慣性高度數(shù)據(jù)。

1)在正常情況下

IR1使用來(lái)自ADR1的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù);

IR2 使用來(lái)自ADR2的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù);

IR3使用來(lái)自ADR3的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù)。

ADR3 使用3號(hào)皮托管,3號(hào)迎角傳感器,3號(hào)靜壓孔,當(dāng)ATT HDG 切換至CAPT/3 或 FO/3 時(shí), ADIRU3 的慣導(dǎo)部份將使用來(lái)自ADR1 或ADR2 的數(shù)據(jù)。

2)如果ADR數(shù)據(jù)失效時(shí)

如果ADR1失效,IR1自動(dòng)接收ADR3的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù);

如果ADR2失效,IR2自動(dòng)接收ADR3的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù);

如果ADR3失效,IR3自動(dòng)接收ADR1的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù)。

3)在AIR DATA 發(fā)生轉(zhuǎn)換時(shí)

AIR DATA 選擇開(kāi)關(guān)置于 CAPT/3 時(shí), 左座 PFD 上顯示ADR3的數(shù)據(jù),IR1繼續(xù)使用來(lái)自ADR1的輸入;

AIR DATA 選擇開(kāi)關(guān)置于 FO/3 時(shí), 右座 PFD 上顯示ADR3的數(shù)據(jù),IR2繼續(xù)使用來(lái)自ADR2的輸入;

4)在ATT/HDG 選擇開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí):

當(dāng)ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)在CAPT/3 位置時(shí),左側(cè)PFD由IR3提供信號(hào),IR3 由ADR1提供信號(hào);

當(dāng)ATT HDG 選擇開(kāi)關(guān)在FO /3 位置時(shí),右側(cè)PFD由IR3提供信號(hào),IR3由ADR2提供信號(hào)

綜上所述,ATT HDG 和 AIR DATA 選擇開(kāi)關(guān)可以改變顯示在PFD上的數(shù)據(jù),對(duì)于慣導(dǎo)部分的大氣數(shù)據(jù)來(lái)源,IR1和IR2均可自動(dòng)選擇,只影響到IR3的大氣數(shù)據(jù)來(lái)源選擇。

而對(duì)于本文中所提及的左右自動(dòng)駕駛在高度捕獲時(shí)所出現(xiàn)的高度差異,正是由于連接在1100VT C端的ISIS 內(nèi)部接地,導(dǎo)致通過(guò)1100VT E端的FMGC 1接收到地信號(hào),從而使FMGC1 認(rèn)為ATT HDG 發(fā)生轉(zhuǎn)化至CAPT/3 的位置,FMGC1選用來(lái)自3號(hào)慣導(dǎo)的氣壓慣性高度數(shù)據(jù), 而此時(shí)ATT HDG 并未發(fā)生真正的轉(zhuǎn)換,從而ADIRU3 仍然使用來(lái)自ADR3的輸入數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算氣壓慣性高度參數(shù),而不是ADR1 的數(shù)據(jù),從而造成與ADR1 和ADR2 的50-100英尺的偏差,即自駕目標(biāo)高度與左右PDF顯示氣壓高度的差異。(故障發(fā)生時(shí)ATT HDG 開(kāi)關(guān)位于NORM位, PFD1 顯示氣壓高度數(shù)據(jù)來(lái)源于ADC1, PFD2 來(lái)源于ADC2.)

5 氣壓高度與氣壓慣性高度

大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)基于靜壓數(shù)據(jù)提供氣壓高度和垂直速度數(shù)據(jù)。

慣導(dǎo)提供氣壓-慣性高度和慣性垂直速度(PFD上的垂直速度是由慣導(dǎo)提供的)。

氣壓慣性高度通過(guò)ADC計(jì)算的高度和垂直速度數(shù)據(jù),并結(jié)合慣導(dǎo)的加速度數(shù)據(jù)得到, 其綜合了慣導(dǎo)的動(dòng)態(tài)測(cè)量?jī)?yōu)勢(shì)和大氣數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)所輸出值穩(wěn)定的特點(diǎn)。

FAC計(jì)算機(jī)也使用來(lái)自IR的數(shù)據(jù),但是它僅使用氣壓高度數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算飛機(jī)的包絡(luò),并不使用氣壓慣性高度數(shù)據(jù),因此氣壓慣性高度數(shù)據(jù)不對(duì)FAC計(jì)算機(jī)的運(yùn)算造成影響。

6 ISIS內(nèi)廠維修注意事項(xiàng)

連接至1100VT C端的ISIS,通過(guò)J1的F銷(xiāo)釘接入到 其內(nèi)部,經(jīng)過(guò)防雷擊/濾波電路,再送到控制電路板(參考附圖 CMM 34-22-25 Page 2053),此管腳的功能定義為ADIRS 1/3 SELECTION 輸入,默認(rèn)狀態(tài)下ISIS選擇顯示 ADIRS 1輸入的HEADING數(shù)據(jù);當(dāng)ISIS檢測(cè)到"f"管腳被接地時(shí),顯示屏所顯示的HEADING數(shù)據(jù)來(lái)源切換至ADIRS 3.

給ISIS同時(shí)發(fā)送ADIRS 1和ADIRS 3 數(shù)據(jù),通過(guò)測(cè)試試驗(yàn)器模擬 f 接地,觀察ISIS顯示屏HEADING數(shù)據(jù)的變化可以來(lái)確定此功能的好壞,假設(shè)ISIS內(nèi)部電路就已經(jīng)導(dǎo)致 f 腳被接地,理論上該測(cè)試步驟會(huì)測(cè)試不能通過(guò),但是如果CR29或電容C33性能不良,均會(huì)導(dǎo)致F釘電壓降到0伏,導(dǎo)致與此釘相連接的外圍設(shè)備FMGC1 得到錯(cuò)誤的離散信號(hào),將制導(dǎo)高度數(shù)據(jù)源切換至ADIRU3. 其中電路中的CR29,型號(hào)為SMBJ33CA,該管提供瞬時(shí)電壓波動(dòng)抑制,故作為防雷擊保護(hù)作用。該雷擊管起始擊穿電壓在36.7V 至42.2之間,當(dāng)電路中瞬時(shí)高壓消失后,雷擊管會(huì)恢復(fù)不導(dǎo)通狀態(tài)。在J1 F1外部輸入未接地時(shí),該管腳的測(cè)試電壓為5V DC(實(shí)際測(cè)試電壓值為4.92V DC),這個(gè)電壓在ISIS部品內(nèi)部被置為5V。外部被接地(選擇ADIRS 3)時(shí) ,該管腳測(cè)試電壓被拉低為0V DC(附有測(cè)試照片)。因此對(duì)于擊穿管CR29要格外注意,判斷其正常工作的性能時(shí)需要施加一定的電壓,來(lái)判斷是否存在低電壓時(shí)就發(fā)生擊穿的情況。

圖8 AWM 34-22-02

圖9 CMM 34-22-25 PAGE 2053

圖10 銷(xiāo)釘功能定義CMM 34-22-25

圖11 ISIS ADIRU 源選擇端電壓測(cè)試

6 總結(jié)

對(duì)于沒(méi)有駕駛艙效應(yīng)和故障信息的不正常飛行報(bào)告,需要認(rèn)真分析系統(tǒng)的固有設(shè)計(jì)邏輯和特點(diǎn),尤其對(duì)于多重?cái)?shù)據(jù)來(lái)源的選擇需要具備清晰和全面的認(rèn)識(shí)?？湛虯320飛機(jī)第三部大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)測(cè)量和計(jì)算方式與第一和第二部大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的不同導(dǎo)致了測(cè)量高度的差異,在某些情況下FMGC選用了第三套大氣數(shù)據(jù)后,則會(huì)導(dǎo)致自駕捕獲飛行高度的偏差。在針對(duì)不同機(jī)型的維護(hù)中,要善于總結(jié)其特有的設(shè)計(jì)思路,從而快速解決疑難故障。在內(nèi)廠維修中也要善于結(jié)合航空器運(yùn)營(yíng)人提供的故障報(bào)告,選擇相應(yīng)的正確測(cè)量手段,從而找到導(dǎo)致問(wèn)題的根本原因,避免未完成徹底修理的部件再次裝機(jī)。

張宏宇(1975-),民航大學(xué)航空工程專(zhuān)業(yè)工程碩士,深圳航空維修工程部技術(shù)室電子工程師,1995.7-1997.9供職于中國(guó)通用航空公司, 1997.9-2006.4供職于東航山西分公司,2006.4-2012.6年供職于翡翠國(guó)際貨運(yùn)航空公司,2012.8-至今供職于深圳航空飛機(jī)維修工程部技術(shù)室。