飛機近地告警設備故障分析及研究

■ 呂曉博 李俊 雷博/中國飛行試驗研究院

0 引言

近地告警設備是提高飛行安全性、減少可控飛行撞地事故的重要設備。一旦出現(xiàn)功能失效故障，將無法在飛行事故高發(fā)的起降階段為飛行員提供可靠的告警信息，危及飛行安全或影響飛行任務的完成。因此開展飛機近地告警設備故障的理論研究，對保障飛行安全具有重要意義。

1 故障現(xiàn)象

飛機進近著陸階段近地告警設備未觸發(fā)告警，未產(chǎn)生高度報告語音警告信息，主飛行顯示器CAS 區(qū)未產(chǎn)生告警提示。檢查飛機中央維護系統(tǒng)未上報近地告警相關故障信息，近地告警設備執(zhí)行維護自檢測正常通過，飛參數(shù)據(jù)無相關告警記錄。

2 原理分析

近地告警設備與飛機相關系統(tǒng)交聯(lián)關系復雜，為精準判斷故障原因，需挖掘、梳理設備交聯(lián)關系，本文深入分析各項告警信息觸發(fā)條件，建立完整的故障樹模型，對可能發(fā)生故障的點展開分析。

2.1 設備交聯(lián)關系

近地告警計算機與飛機襟縫翼控制器、起落架收放單元交聯(lián)，獲取飛機襟翼位置及起落架位置信息；與顯控系統(tǒng)交聯(lián)，獲取高度、速度、經(jīng)緯度、下滑道等信息；與近地告警控制板交聯(lián)，實現(xiàn)人工相關告警功能抑制。

2.2 告警原理分析

通過對飛參數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)回放發(fā)現(xiàn)近地告警設備未產(chǎn)生非安全離地、過大下滑道偏差以及高度呼叫等三類告警，為此對這三類現(xiàn)象發(fā)生時與近地告警設備有交聯(lián)的設備工作狀態(tài)進行分析，對告警觸發(fā)條件逐一篩選。

2.2.1 非安全離地未告警

近地告警設備產(chǎn)生非安全離地告警包括太低起落架、太低襟翼和太低地形，對以上三類告警展開告警條件分析、同時對比飛機工作狀態(tài)見表1。

表1 非安全離地告警分析

2.2.2 過大下滑道偏差未告警

過大下滑道偏差告警是指飛機在進近、降落階段，偏離下滑道達到包線值時觸發(fā)告警，在告警頁面顯示黃色字符“下滑道”，并播報下滑道語音告警。對過大下滑道偏差未告警的分析見表2。

表2 過大下滑道偏差告警分析

2.2.3“高度呼叫”未告警

高度呼叫告警是指飛機在降落階段，當無線電高度達到對應包線告警值時，近地告警設備向中央告警設備產(chǎn)生高度值報告，將高度值以音頻形式傳送到飛行員耳機進行播報，并在告警區(qū)顯示高度字符。高度呼叫未告警分析見表3。

表3 高度呼叫告警分析

3 故障定位

近地告警設備“高度呼叫”未告警故障原因初步分析可分為三類：其一，設備內(nèi)部模塊故障；其二，線纜斷路、短路或孔位虛焊引起的信號不導通；其三，近地告警設備采集飛行數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常導致飛機狀態(tài)未達到告警包線。對于這三類故障原因分析可分為7 個底層事件，需逐個分析排除，完成故障定位。針對“高度呼叫”未告警故障可建立故障樹模型如圖1 所示。

圖1 “高度呼叫”失效故障樹

依據(jù)故障樹模型對各個可能發(fā)生的故障點進行深入分析。

3.1 設備內(nèi)部故障

將近地告警計算機拆下，串裝工作正常的備件，地面通電檢查設備上電自檢測、維護自檢測，均正常通過。經(jīng)飛行驗證故障現(xiàn)象依舊，排除X1 故障。

3.2 線纜、孔位故障

依據(jù)設備的交聯(lián)關系查閱電路圖，使用萬用表對輸入輸出線纜、孔位測量，均導通良好。排除線纜、孔位損傷、斷路、磨損等可能導致信號傳輸不良的X2 事件。

3.3 采集飛行數(shù)據(jù)異常

查看飛參數(shù)據(jù)及音視頻回放發(fā)現(xiàn)飛機降落階段無線電高度值正常輸出，飛機低于告警高度直至著陸期間高度值指示連續(xù)，高度值異常導致未告警故障X3 事件可以排除。

對近地告警設備采集飛管輸出的飛機降落階段以及近地告警自身判定的空/地狀態(tài)分析見表4。

表4 飛行狀態(tài)分析

通過飛參數(shù)據(jù)顯示飛行相關數(shù)據(jù)滿足降落階段包線設置，排除X4、X5、X6 等事件。通過實驗室模擬臺，對近地告警接收的飛管數(shù)據(jù)進行打印分析，發(fā)現(xiàn)指示空速值存在異常，給定指示空速模擬值為500km/h，而打印數(shù)據(jù)只有50km/h，導致近地告警設備在判斷飛機空中/地面狀態(tài)時誤判，未觸發(fā)高度呼叫告警，故障定位在X7事件，近地告警誤判飛機為地面狀態(tài)，不滿足告警條件。

4 故障分析與處理

飛參記錄的指示空速和高度值對比近地告警判定條件滿足空中狀態(tài)，而近地告警設備打印的指示空速卻不滿足空中狀態(tài)判定閾值。通過對近地告警設備交聯(lián)關系深入分析發(fā)現(xiàn)，近地告警設備接收的指示空速是顯控系統(tǒng)通過429 總線轉(zhuǎn)發(fā)的飛管數(shù)據(jù)，而飛參系統(tǒng)記錄的指示空速是飛管通過AFDX 總線發(fā)送的數(shù)據(jù)，兩路數(shù)據(jù)的源相同，但發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼定義不同。

飛管軟件bug 導致飛管向近地告警設備轉(zhuǎn)發(fā)的指示空速只有實際空速的百分之十，不滿足近地告警判斷飛機狀態(tài)為空中的空速條件，故近地告警設備一直判定飛機為地面狀態(tài)，未觸發(fā)高度呼叫告警。

通過軟件升級調(diào)整飛管發(fā)送至近地告警設備的數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)指示空速精度錯誤修正，再次模擬指示空速并對近地告警設備接收信息打印驗證，檢查接收數(shù)據(jù)正確無誤，經(jīng)飛行驗證近地告警設備告警工作正常，故障排除。

5 結(jié)論

近地告警設備故障機理錯綜復雜，判斷告警條件尤為關鍵，總結(jié)近地告警設備常見故障排除方法如下。

1）未產(chǎn)生告警，檢查線纜、孔位是否存在短路、斷路、虛焊情況；檢查近地告警計算機內(nèi)部電路工作狀態(tài)；檢查“空/地”狀態(tài)，判斷指示空速、無線電高度信號是否滿足空中狀態(tài)。

2）未產(chǎn)生太低起落架、太低襟翼、太低地形告警，通過檢查氣壓高度差、位置距離、高度等數(shù)據(jù)，判斷飛行階段是否滿足巡航階段、進近階段、降落階段；重點檢查起落架收/放信號是否正常；襟翼收/放信號是否正常。

3）未產(chǎn)生過大下滑道偏差告警，檢查飛行階段是否為巡航、進近階段；下滑道偏差值、無線電高度等數(shù)據(jù)是否滿足告警條件。

4）未產(chǎn)生高度呼叫告警，檢查飛行階段是否處于降落階段；檢查無線電高度信號值是否滿足告警條件。