試論直升機(jī)飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)設(shè)計(jì)及典型故障

孫久才

【摘 要】飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)能有效提高飛行訓(xùn)練的安全性。根據(jù)直升機(jī)飛行安全需要，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)直升機(jī)加裝飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，介紹飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)的基本組成和原理、加裝原則和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及飛行參數(shù)的校準(zhǔn)方法；對(duì)飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)兩個(gè)典型故障進(jìn)行診斷分析，并提出解決方案。飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)相關(guān)設(shè)計(jì)的研究能夠?yàn)楣こ碳夹g(shù)人員在進(jìn)行設(shè)計(jì)應(yīng)用時(shí)提供一種思路和參考。

【關(guān)鍵詞】飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)；記錄器；標(biāo)校；故障診斷；直升機(jī)

一、系統(tǒng)組成與工作原理

（一）系統(tǒng)組成

國(guó)外生產(chǎn)飛參系統(tǒng)的公 司很 多，例如美國(guó)的L3公司、Honeywell公司、洛克希德 · 馬丁公司、聯(lián)信公司，英國(guó)的史密斯公司等。不論是國(guó)外還是國(guó)內(nèi)的飛參系統(tǒng)，其原理基本一致，組成相似。飛參系統(tǒng)由機(jī)載設(shè)備、地面維護(hù)設(shè)備以及專(zhuān)用采集處理軟件組成。機(jī)載設(shè)備包括飛行參數(shù)采集器、記錄器、快取記錄器和音頻監(jiān)控器，地面維護(hù)設(shè)備包括卸載校驗(yàn)器和地面站。

（二）系統(tǒng)工作原理

飛參系統(tǒng)采用大規(guī)模集成電路、固態(tài)存貯及抗墜毀等技術(shù)，可以完成機(jī)上模擬量、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量、頻率/周期量等信號(hào)的采集，這些參數(shù)經(jīng)過(guò)采編器進(jìn)行采樣、量化，并按照一定的幀格式對(duì)信號(hào)進(jìn)行編碼，所有信號(hào)以數(shù)字量（ARINC717或 HDLC）的形式存入記錄器和快取記錄器中。存儲(chǔ)在記錄器和快取記錄器內(nèi)的參數(shù)信息，由卸載校驗(yàn)器讀取，通過(guò)數(shù)據(jù)回放譯碼設(shè)備，即地面站將原始碼還原成物理量，以數(shù)據(jù)表格、曲線、圖形報(bào)表和三維仿真等方式顯示或打印輸出，供飛行相關(guān)人員分析使用。

二、飛參系統(tǒng)加裝基本原則及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

國(guó)外的固定翼飛機(jī)和直升機(jī)最先應(yīng)用飛參系統(tǒng)，隨著國(guó)內(nèi)直升機(jī)交付用戶數(shù)量的增多，軍、民用市場(chǎng)的拓展，直升機(jī)在國(guó)防力量建設(shè)和生產(chǎn)、生活中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。隨著使用的頻繁，事故征候、

等級(jí)事故不斷發(fā)生，造成很大損失，若不加裝飛參系統(tǒng)，事故真正原因?qū)㈦y以查證。

（一）飛參系統(tǒng)加裝原則

不同用戶對(duì)直升機(jī)的飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)使用需求也不盡相同。民用航空用戶按要求需要對(duì)直升機(jī)強(qiáng)制加裝，部隊(duì)用戶使用的直升機(jī)需滿足國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)要求，特殊用戶使用的直升機(jī)必須滿足用戶提出的額外加裝要求。

1.中國(guó)民用航空局強(qiáng)制要求

中國(guó)民用航空局（CAAC）響應(yīng)國(guó)際民用航空組織要求，分別在 CCAR-27-R1《正常類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)定》和 CCAR-29-R1《運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)定》中對(duì)安裝的記錄器作出了一系列強(qiáng)制要求，例如選擇最可靠的匯流條為其供電，記錄的空速、高度、航向等數(shù)據(jù)精度等必須滿足要求，記錄器的顏色為國(guó)際橙，記錄器的外表面必須帶有反射條及水下定位裝置等。CCAR-91-R2《一般運(yùn)行和飛行規(guī)則》也進(jìn)行了相關(guān)規(guī)定，例如自2005年1月1日后首次頒發(fā)適航證、最大審定起飛質(zhì)量超過(guò)3180kg的旋翼機(jī)，應(yīng)安裝滿足附錄 F 規(guī)范的IVA 型飛行數(shù)據(jù)記錄器，所有類(lèi)型的飛行數(shù)據(jù)記錄器應(yīng)能保留運(yùn)行過(guò)程中至少最后10小時(shí)所記錄的信息。

2.國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)要求

國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有明確要求強(qiáng)制裝配飛參系統(tǒng)，但 GJB 2883-1997《機(jī)載飛行數(shù)據(jù)記錄器通用規(guī)范》和 GJB 6346-2008《軍用直升機(jī)飛行參數(shù)采集要求》明確了記錄參數(shù)。

3.用戶的特殊使用要求

針對(duì)不同用戶需求，以及直升機(jī)上任務(wù)系統(tǒng)的不同，記錄參數(shù)的選擇上稍有差別，有的用戶對(duì)羅盤(pán)等電子設(shè)備沒(méi)有進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。

三、通道標(biāo)校及數(shù)據(jù)處理

飛參系統(tǒng)加裝完成后，必須進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)校工作，確保記錄的數(shù)據(jù)可靠、準(zhǔn)確。飛行參數(shù)采集通道標(biāo)校通過(guò)建立或修正“參數(shù)校準(zhǔn)曲線”，達(dá)到減少飛行參數(shù)采集器的采集誤差，間接檢驗(yàn)每個(gè)通道工作是否正常，同時(shí)還可以檢測(cè)同一個(gè)傳感器通道的儀表指示是否超差，間接判斷儀表通道的性能。

（一）通道標(biāo)校方法

飛行參數(shù)采集通道標(biāo)校分為插值點(diǎn)標(biāo)校和驗(yàn)證性標(biāo)校兩種方法。插值點(diǎn)標(biāo)校是建立飛行參數(shù)的物理量工程值與二進(jìn)制代碼之間的關(guān)系——參數(shù)校準(zhǔn)曲線。參數(shù)校準(zhǔn)曲線是飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)解碼的依據(jù)。

插值點(diǎn)標(biāo)校主要對(duì)象是模擬量參數(shù)，例如液壓壓力、滑油壓力、燃油壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度和大氣總溫等參數(shù)。

驗(yàn)證性標(biāo)校是根據(jù)飛行參數(shù)的物理量工程值與二進(jìn)制代碼之間確定的函數(shù)關(guān)系，例如頻率量、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量和輔助參數(shù)等，檢查輸 入對(duì)應(yīng)的輸出。

在實(shí)際標(biāo)校時(shí)一定要注意參數(shù)值的極性。飛行參數(shù)采集通道標(biāo)校結(jié)束后，飛行數(shù)據(jù)管理人依據(jù)“飛參標(biāo)準(zhǔn)工藝卡”按權(quán)限修改飛行數(shù)據(jù)地面站軟件相關(guān)通道的參數(shù)校準(zhǔn)曲線，如果發(fā)現(xiàn)個(gè)別參數(shù)標(biāo)校的數(shù)據(jù)有異議，需要對(duì)相關(guān)通道進(jìn)行重新校準(zhǔn)，必要時(shí)對(duì)直升機(jī)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)排故。

四、典型故障診斷分析

飛參系統(tǒng)在通電檢查過(guò)程中，會(huì)遇到地面聯(lián)試不易出現(xiàn)的一些問(wèn)題，下面就兩個(gè)典型故障進(jìn)行，以便更深入地了解飛參系統(tǒng)。

（一）阻抗不匹配

故障現(xiàn)象：未接通飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)斷路器前，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩表和滑油壓力表不指示，接通后指示正常。

原因分析：經(jīng)采集器線路檢查和測(cè)試分析，扭矩傳感器信號(hào)和滑油壓力傳感器信號(hào)均為電橋形式的信號(hào)輸出，在采集器不上電時(shí)，采集器模擬采集通道阻抗過(guò)低，使扭矩傳感器信號(hào)和滑油壓力傳感器信號(hào)電橋阻 抗不匹配，相應(yīng)傳感器不輸出信號(hào)，造成了上述故障現(xiàn)象。

解決措施：將連線更換到采集器里高阻抗的通道上進(jìn)行采集，經(jīng)過(guò)地面檢查和飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，發(fā)動(dòng)機(jī)組合儀表上的扭矩和滑油壓力顯示參數(shù)和飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)正確，故障排除。

（二）總線信號(hào)故障

故障現(xiàn)象：發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)參采集單元（EECU）輸出給飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)的 ARINC429 總線信號(hào)，不能被其接收到。

原因分析：這一故障可能是由于 EECU 負(fù)載能力不足、總線數(shù)據(jù)格式定義不匹配、線路原因或飛行參數(shù)記錄系統(tǒng)故障造成的。

（1）EECU 負(fù)載能力不足

EECU 同時(shí)與發(fā)參顯示器和飛行參數(shù)采集器通過(guò) ARINC429總線進(jìn)行交聯(lián)，理論上1路ARINC429總線發(fā)送端可 以有20路接收端，而ARINC429總線只有發(fā)參顯示器和飛行參數(shù)采集器這兩個(gè)接收設(shè)備，不存在帶載能力問(wèn)題。

（2）總線數(shù)據(jù)源端與目標(biāo)端格式不一致

借用發(fā)動(dòng)機(jī) EECU 檢測(cè)設(shè)備，從 EECU 的輸出端測(cè)量發(fā)出的數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)正常，并按照接口控制文件中的規(guī)定，詳細(xì)核對(duì)目標(biāo)接收端的定義，確定源端與目標(biāo)端格式一致。

五、結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)直升機(jī)加裝飛參系統(tǒng)的研究以及在某型直升機(jī)上的實(shí)際應(yīng)用，驗(yàn)證了飛行參數(shù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、飛行參數(shù)的標(biāo)校方法、飛行參數(shù)數(shù)據(jù)的判讀方法等滿足飛參系統(tǒng)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)及日常維護(hù)保障的需求；通過(guò)對(duì)飛參系統(tǒng)故障分析及解決，改進(jìn)了飛參系統(tǒng)的技術(shù)設(shè)計(jì)方案，提高了飛參系統(tǒng)加裝在直升機(jī)上的適應(yīng)性，同時(shí)為工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)及加裝飛參系統(tǒng)提供了一定的幫助和指導(dǎo)。

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