AWAVRB-52DDVOR典型故障案例分析

民航山東空管分局　賈好智

引言

多普勒甚高頻全向信標(biāo)（DVOR）是一種得到國際公認(rèn)的高精度近程相位測角導(dǎo)航系統(tǒng)，其裝備在世界范圍內(nèi)呈上升趨勢，得到了廣泛的應(yīng)用。我國從90年代初期開始引進(jìn)澳大利亞AWA公司生產(chǎn)的VRB-51D型DVOR，90年代中后期開始引進(jìn)VRB-52D型DVOR。雖然國際民航組織早在1988年就提出了新航行系統(tǒng)的概念，按照規(guī)劃，新航行系統(tǒng)一旦建成，現(xiàn)有的路基導(dǎo)航將會(huì)全部淘汰，但這是一個(gè)漫長的漸進(jìn)過程，在相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)VOR、DME仍是主要的航空導(dǎo)航系統(tǒng)，做好DVOR、DME的運(yùn)行維護(hù)維修工作，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

1.山東空管分局AWAVRB-52DDVOR設(shè)備運(yùn)行情況

濟(jì)南機(jī)場1998年引進(jìn)澳大利亞AWA公司VRB-52DDVOR設(shè)備，它由載波發(fā)射機(jī)、邊帶發(fā)射機(jī)、監(jiān)視器、控制器、電源、天線系統(tǒng)、遙控單元及其他組件組成。2002年空管部門成立后，這套導(dǎo)航設(shè)備劃歸山東空管分局管理，至今已經(jīng)運(yùn)行近18年，運(yùn)行情況基本穩(wěn)定，但近幾年發(fā)生的幾次故障，主要由元器件老化引起，若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理，設(shè)備將自行關(guān)機(jī)，嚴(yán)重影響到航路安全。現(xiàn)將故障現(xiàn)象及排除過程進(jìn)行分析和總結(jié)，和同行分享，一起做好工作時(shí)間長且老化嚴(yán)重的導(dǎo)航設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)維修工作。

2.老化AWADVORVRB-52D型設(shè)備典型故障案例

2.1　監(jiān)控天線故障

在VOR遙控監(jiān)控器上發(fā)現(xiàn)VOR雙機(jī)同時(shí)方位告警，自動(dòng)關(guān)機(jī)，無法開機(jī)使用。技術(shù)人員立即趕赴設(shè)備現(xiàn)場，由于雙機(jī)均無法開機(jī)，說明系統(tǒng)公共部分故障，根據(jù)CTU記錄的故障數(shù)據(jù)反映30HzAM電平只有0.4V左右，正常值應(yīng)為1.0V，同時(shí)9960Hz副載波電平也遠(yuǎn)不到1.0V。由于30HzAM作為基準(zhǔn)相位信號(hào)由載波中央天線輻射，監(jiān)控電平較低反映載波通道有問題；9960Hz副載波是由邊帶天線通過模擬30Hz旋轉(zhuǎn)，輻射信號(hào)在空間合成調(diào)頻的30Hz可變相位信號(hào)，該信號(hào)反映邊帶通道有問題，檢查全VOR信號(hào)波形正常，也無缺口出現(xiàn)，通過對設(shè)備監(jiān)控旁路開機(jī)實(shí)際測量載波及邊帶功率均正常，為了驗(yàn)證天線系統(tǒng)是否故障，經(jīng)過協(xié)調(diào)區(qū)域管制部門讓空中飛機(jī)接收DVOR信號(hào)，結(jié)果260KM以外信號(hào)正常，說明設(shè)備輻射信號(hào)正常，從而排除了天線系統(tǒng)故障。

然后又經(jīng)技術(shù)分析，在排除發(fā)射部分故障后，目標(biāo)轉(zhuǎn)向監(jiān)控系統(tǒng)本身可能有問題。檢查監(jiān)控天線信號(hào)分配器正常，去掉分配器，將監(jiān)控天線送來的信號(hào)只接一部機(jī)器開機(jī)發(fā)現(xiàn)以上兩項(xiàng)參數(shù)均有所提高，但仍然不足1.0V，這就說明監(jiān)控天線送來的信號(hào)太弱，監(jiān)控信號(hào)經(jīng)過分配后更弱所致。使用FSH3頻譜儀檢測監(jiān)控天線的確異常，從而斷定監(jiān)控天線故障。為鎖定故障部位，考慮到VOR工作頻段與ILS（儀表著路系統(tǒng)）較為接近，借來ILS航向臺(tái)外場測試儀天線，并且制作一條90米左右RG213射頻電纜由機(jī)房引到監(jiān)控天線位置，將ILS天線通過新電纜接到設(shè)備監(jiān)控器中，信號(hào)恢復(fù)正常，使用老電纜接ILS天線信號(hào)也正常，用老天線接新電纜故障依舊，從而排除電纜故障，確定折合陣子監(jiān)控天線故障。后采用應(yīng)急手段，使用VHF電臺(tái)鞭裝天線替代滿足工作要求，恢復(fù)設(shè)備正常工作。

這個(gè)故障是一個(gè)典型的設(shè)備本身工作完全正常，而用來作為參考的由監(jiān)控天線提供的監(jiān)控信號(hào)的不正常而導(dǎo)致了監(jiān)控系統(tǒng)做出了錯(cuò)誤的判斷，也發(fā)出了錯(cuò)誤的指令，先導(dǎo)致雙機(jī)頻繁相互切換，最后設(shè)備被迫自動(dòng)關(guān)機(jī)。當(dāng)然也是設(shè)備老化的一個(gè)現(xiàn)象，監(jiān)控天線常年遭受日曬雨淋，難免出現(xiàn)故障。

由于設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行多年，監(jiān)控天線根本就沒有備件，在這種情況之下，通過兄弟單位的幫助，找到了替代品，那就是終端運(yùn)行室的VHF電臺(tái)的鞭狀天線，此天線和監(jiān)控天線的波段是一致的，可以替代使用。

2.2　載波功率假負(fù)載損壞

當(dāng)雙機(jī)系統(tǒng)工作時(shí)，1、2號(hào)機(jī)分別作為主機(jī)時(shí)工作都正常，分別作備機(jī)時(shí)備機(jī)CTU面板出現(xiàn)TXVSWR（載波發(fā)射電壓駐波比）告警關(guān)機(jī)。

由故障現(xiàn)象可知，1、2號(hào)機(jī)均能正常工作，但作備機(jī)時(shí)載波反射功率告警，說明反射功率超過設(shè)置門限，由原理方框圖可知：載波產(chǎn)生和驅(qū)動(dòng)器CGD組件產(chǎn)生16W調(diào)幅載波信號(hào)后，經(jīng)載波功率放大器CPA組件放大至108W調(diào)幅載波，通過低通濾波器后送至載波定向耦合器CDC，1、2號(hào)機(jī)分別產(chǎn)生的108W調(diào)幅載波通過各自的載波定向耦合器CDC送入RLU繼電器單元1A71697中的K5繼電器C端和A端，當(dāng)CTU送到RLU繼電器單元的控制信號(hào)為高電平時(shí)，繼電器單元的XMG：1端為高電平，K5繼電器常開接點(diǎn)合上，1號(hào)機(jī)載波從K5繼電器D端送入中央天線，同時(shí)2號(hào)機(jī)載波從K5繼電器B端送入假負(fù)載。當(dāng)CTU送到繼電器單元的控制信號(hào)為低電平時(shí)，繼電器單元的XMG：1端為低電平，K5繼電器接點(diǎn)斷開，2號(hào)機(jī)載波從K5繼電器D端送入中央天線，同時(shí)1號(hào)機(jī)載波從K5繼電器B端送入假負(fù)載。由原理圖知，CDC載波定向耦合器的XFE端為反向耦合端口，對由于天線匹配不好或天線損壞而造成的反射波進(jìn)行取樣監(jiān)視，當(dāng)反射功率超過設(shè)置門限時(shí)將載波振蕩器1A71155切斷，無載波輸出從而設(shè)備關(guān)機(jī)。所以根據(jù)上述原理,1、2號(hào)機(jī)分別作為主機(jī)時(shí)正常、分別作備機(jī)反射功率告警關(guān)機(jī)，即1、2號(hào)機(jī)分別作為主機(jī)時(shí)載波送入中央天線工作都正常，1、2號(hào)機(jī)分別作備機(jī)時(shí)載波送入假負(fù)載都出現(xiàn)反射功率告警關(guān)機(jī)，初步判斷故障應(yīng)在RLU繼電器單元中的K5繼電器至假負(fù)載之間。

通過分析，卸下RLU繼電器單元進(jìn)行檢查，首先發(fā)現(xiàn)K5繼電器B端所接假負(fù)載（匹配阻抗為50Ω）很燙手，并且內(nèi)部的液體油已經(jīng)外漏，測量其阻抗變?yōu)?8Ω，已經(jīng)損壞，再拆開K5繼電器檢查接點(diǎn)良好，無碳化現(xiàn)象，連接假負(fù)載的載波電纜檢查也正常，更換新的假負(fù)載后，故障消失。由于假負(fù)載老化漏油，阻抗發(fā)生變化，致使散熱效能下降，造成載波電纜與假負(fù)載匹配不好，從而取樣監(jiān)視的反射功率超過預(yù)置門限引起設(shè)備故障并關(guān)機(jī)。

2.3　CTU顯示載波功率與實(shí)際功率不符

副載波調(diào)制深度作為一個(gè)重要的性能參數(shù)，直接影響到DVOR臺(tái)工作的穩(wěn)定，正確分析影響副載波調(diào)制深度的有關(guān)參數(shù)有助于我們對DVOR臺(tái)的精確調(diào)整，我們在一次DVOR設(shè)備校飛中，遇到的關(guān)于調(diào)整副載波調(diào)制深度的一種情況，給大家做一下介紹。

DVOR2#機(jī)，在保證載波功率正常輸出的情況下，將邊帶功率都調(diào)整到9W以上才能使副載波調(diào)制深度達(dá)到要求，這樣的話，邊帶功率過高容易造成邊帶功放故障，縮短壽命。在實(shí)際工作中，兩部機(jī)器應(yīng)定期互換為主備機(jī)，出現(xiàn)這種情況只能以1#機(jī)為主用，2#機(jī)為主用的時(shí)間很少，時(shí)間長了容易導(dǎo)致雙機(jī)老化程度不一致，自動(dòng)切換時(shí)帶來參數(shù)波動(dòng)。設(shè)備最初安裝時(shí)，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)都以1#機(jī)為主（1#機(jī)上、下邊帶功率都在5W多，6W之內(nèi)），2#機(jī)可能會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，兩部機(jī)器不可能完全一致，忽略了對2#機(jī)載波功率的實(shí)際測量。

正確調(diào)整副載波調(diào)制深度的步驟：1）調(diào)整邊帶平衡，通過調(diào)整兩個(gè)邊帶功率相等，以達(dá)到兩個(gè)邊帶的幅度相等；2）調(diào)整邊帶相位，在兩邊帶幅度相等的情況之下，盡量使其相位也相等；3）再通過調(diào)整載波功率和邊帶功率來實(shí)現(xiàn)我們實(shí)際所需要的副載波調(diào)制深度。如果情況不理想，可以重復(fù)以上步驟。

在一次校飛中，根據(jù)校驗(yàn)機(jī)組要求，調(diào)整邊帶功率，以達(dá)到理想的副載波調(diào)制深度，此時(shí)載波功率已經(jīng)調(diào)到近100W，如果降低載波功率勢必對作用距離產(chǎn)生影響，只能增大邊帶功率來提高副載波調(diào)制深度，當(dāng)邊帶功率均調(diào)整到9、15W時(shí)，副載波調(diào)制深度才能達(dá)到30℅，但是這個(gè)邊帶功率數(shù)值已經(jīng)接近功放設(shè)計(jì)極限值，如果這樣運(yùn)行下去，勢必給邊帶功放工作壽命產(chǎn)生影響。

通過對此現(xiàn)象的認(rèn)真研究和對資料的分析，最終發(fā)現(xiàn)問題出現(xiàn)在2#機(jī)CDC（載波定向耦合器）組件的功率檢測部分，即CTU組件中顯示的載波功率與載波功率的實(shí)際輸出不一致，相差近20W之多，也就是說，在校驗(yàn)飛行工作中，CTU顯示載波功率100W，實(shí)際為120W，所以，只能把兩邊帶功率均調(diào)整到9W以上才能達(dá)到副載波調(diào)制深度的要求。通過調(diào)整功率檢測器中的可變電位器RV1使載波功率的實(shí)際輸出與CTU組件所顯示的載波功率完全一致，這樣在本次飛行校驗(yàn)中，兩邊帶功率均調(diào)整到5.65W就達(dá)到了副載波調(diào)制深度的要求。究其原因，設(shè)備已經(jīng)運(yùn)行了15年以上，已經(jīng)老化，導(dǎo)致CDC組件中的工作點(diǎn)產(chǎn)生漂移，造成了載波功率的實(shí)際輸出與CTU所顯示的載波功率不一致，顯示值小于實(shí)際值，給后續(xù)參數(shù)調(diào)整工作帶來了錯(cuò)誤導(dǎo)向，給設(shè)備定期飛行校驗(yàn)調(diào)機(jī)工作帶來了一定難度。

2.4　DVOR1#機(jī)電源組件+5V輸出電壓告警

電源組件中，直流變換器組件（DCC）1A71129有直流變換器1A71169和穩(wěn)壓器兩部分組成。直流變換器將輸入的+24V電壓變換為-40V、-45V、+8V、+18V、-18V，其中-40V與-45V供給SCU（邊帶切換單元）、ASD（天線開關(guān)驅(qū)動(dòng)器）、ADS（天線分配開關(guān)），而+8V、+18V和-18V加入穩(wěn)壓器1A71170。穩(wěn)壓器單元由三個(gè)商用穩(wěn)壓器N1、N2、N3構(gòu)成，它們分別將+8V、+18V、-18V電源穩(wěn)壓于+5V、-5V、-15V，以提供給除CTU組件、監(jiān)視器部分及測試單元之外的所有組件。

近期，1#機(jī)+5V電壓時(shí)常告警，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)顯示偏低，將導(dǎo)航監(jiān)控器軟件進(jìn)行校準(zhǔn)，情況依舊，去現(xiàn)場調(diào)整穩(wěn)壓器N1上的可變電位器RV1，使其輸出為+5V，此種情況曾經(jīng)多次反復(fù)出現(xiàn)，經(jīng)過技術(shù)論證后，確定故障點(diǎn)在穩(wěn)壓器N1本身老化，工作不穩(wěn)定所致，按照穩(wěn)壓器N1的具體型號(hào)，采購到相同型號(hào)的穩(wěn)壓器件將工作不穩(wěn)定的穩(wěn)壓器N1予以更換，+5V電壓告警現(xiàn)象消除。

3.結(jié)束語

設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過長，也就意味著設(shè)備老化嚴(yán)重，特別是公共部分，發(fā)生故障就是致命的，肯定會(huì)導(dǎo)致設(shè)備關(guān)機(jī)，也就使整個(gè)導(dǎo)航臺(tái)失去作用，影響到航路安全。以上四起故障，充分反映了由于設(shè)備老化而導(dǎo)致一些元器件工作不穩(wěn)定或者損壞，而引起的比較典型的故障，目前，我國還有多套AWAVRB-52DDVOR設(shè)備正在超期運(yùn)行，希望能給同行帶來一些幫助，遇到問題，迅速排查、少走彎路，一起保障設(shè)備安全運(yùn)行工作。由于筆者水平有限，不足之處，請大家給予批評指正。

[1]鄭連興,倪育德.DVORVRB-51D多普勒全向信標(biāo)[M].北京:中國民航出版社,1996.

[2]王新穩(wěn).微波技術(shù)與天線[M].北京:電子工業(yè)出版社,2011:267-283.