淺談“延時判斷”在飛機(jī)告警指示系統(tǒng)中的應(yīng)用

房靜?黃尚友?闞玉平

摘 要 為提高飛機(jī)操控安全性，飛機(jī)機(jī)電系統(tǒng)均設(shè)計有告警系統(tǒng)，當(dāng)控制參數(shù)超過閥值時，發(fā)出告警信號，提示操作人員及時處置，以免對飛機(jī)操控造成進(jìn)一步的影響。在實踐中，偶爾會有某項參數(shù)出現(xiàn)短時的超限情況，經(jīng)分析系參數(shù)采集系統(tǒng)誤動作，發(fā)出誤告警信號。這樣的誤告警信號，干擾了飛行員注意力，影響了飛行安全，增大了地勤維護(hù)工作量，降低了飛機(jī)出勤率。本文提出了在指示系統(tǒng)設(shè)計邏輯中增加延時判斷功能，有效地濾除干擾信號，降低系統(tǒng)誤告警率。并以某型機(jī)自動組合國產(chǎn)化研制及燃油濾堵塞誤告警故障為例，分析了在邏輯判斷中增加延時判斷功能，有效地屏蔽干擾信號，解決系統(tǒng)誤告警問題的原理。

關(guān)鍵詞 飛機(jī)發(fā)動機(jī);告警指示;延時繼電器;干擾信號

引言

為了向空勤人員提供飛機(jī)動力系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、輔助動力系統(tǒng)和環(huán)控系統(tǒng)的主要工作參數(shù)，飛機(jī)上一般設(shè)有發(fā)動機(jī)指示/空勤告警系統(tǒng)（EICAS），除指示參數(shù)外，當(dāng)參數(shù)超過限制值時系統(tǒng)還會發(fā)出告警信息，以便提示操作人員及時處置，消除外部威脅，降低告警事件對飛行安全的威脅程度。

飛機(jī)各系統(tǒng)參數(shù)的采集與發(fā)送依靠安裝到各系統(tǒng)的各種傳感器和信號器，被測量的參數(shù)轉(zhuǎn)化為微弱的電流或電壓，通過導(dǎo)線遠(yuǎn)距離傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)。在信號傳輸?shù)倪^程中，經(jīng)常會受到其他設(shè)備、雷電、沉積靜電、振動、溫度、壓力、流量等變化等導(dǎo)致的干擾，這些信號的干擾往往是瞬時的。因此，在地面試車或飛行中會出現(xiàn)顯示器畫面突然跳轉(zhuǎn)或告警燈閃爍了一下又熄滅的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象都是由于在瞬態(tài)過程在導(dǎo)線中形成的電流突然流動，對周圍電纜造成了影響，同時周圍電纜中的控制信號或模擬傳輸信號由于耦合突然出現(xiàn)跳變，從而引起接收電路的響應(yīng)。這種現(xiàn)象是一種典型的瞬態(tài)或尖峰信號干擾，對誤告警信號的處理非常重要。

1延時判斷對短時誤告警信號濾除的原理

通過分析干擾信號的波形可以發(fā)現(xiàn)，這些干擾脈沖波時間較短，幅值較大，控制器收到的信號是正常測量信號和干擾脈沖波的疊加。告警信號一般采用閥值告警的數(shù)據(jù)處理方式，即給測量的參數(shù)設(shè)置一個閥值（最大值或者最小值），一旦大于或者小于閥值系統(tǒng)就發(fā)出告警，因此很容易導(dǎo)致誤告警的發(fā)生。飛行員看到告警信息后，就會采取應(yīng)急處理程序?qū)Α肮收稀边M(jìn)行處理，不僅增加了飛行員的操作動作，造成心理恐慌，嚴(yán)重的還可能導(dǎo)致飛機(jī)迫降，影響飛行任務(wù)的完成。此時，如果邏輯運(yùn)算采用延時判斷功能對信號進(jìn)行處理，就可以有效地對干擾信號進(jìn)行屏蔽，從而消除誤告警的發(fā)生。

延時判斷一般是通過增加延時繼電器或在設(shè)備軟件中增加延時判斷邏輯來完成的。延時繼電器是一種利用電磁原理或機(jī)械動作原理來延遲觸頭閉合或分?jǐn)嗟淖詣涌刂齐娖?。其特點是，自吸引線圈得到信號起至觸頭動作中間有一段延時。

通電延時繼電器當(dāng)獲得輸入信號后，立刻開始延時，需待延時完畢，其執(zhí)行部分才輸出信號以操縱控制電路;當(dāng)輸入信號消失后，繼電器立即恢復(fù)到動作前的狀態(tài)[1]。

2國產(chǎn)化自動組合結(jié)冰誤告警排除

某型機(jī)在地面試車時，安裝國產(chǎn)化自動組合的右發(fā)動機(jī)出現(xiàn)發(fā)動機(jī)結(jié)冰告警信息。

發(fā)動機(jī)防冰系統(tǒng)的原理圖見圖1。在出現(xiàn)結(jié)冰時，由于結(jié)冰信號器接受傳感器和標(biāo)準(zhǔn)傳感器進(jìn)出氣孔的數(shù)目和尺寸不同，接受傳感器的進(jìn)氣孔比標(biāo)準(zhǔn)傳感器的進(jìn)氣孔更快的被凍結(jié)，這時，膜盒內(nèi)外腔出現(xiàn)了壓力差，膜盒運(yùn)動，通過曲臂傳動機(jī)構(gòu)，壓力差信號器的微動電門將電路接通，并將信號傳遞給自動組合。自動組合得到該信號后一方面將該告警信號發(fā)送至發(fā)動機(jī)指示/空勤告警系統(tǒng)，另一方面將加熱除冰電流發(fā)送至結(jié)冰信號器，將結(jié)冰信號器上結(jié)冰徹底除掉以便繼續(xù)使用。

由于本次發(fā)動機(jī)結(jié)冰告警發(fā)生在環(huán)境溫度大約10℃時地面試車過程中，所以可認(rèn)定結(jié)冰信號器處不會真實結(jié)冰，此為誤告警。

通過排查得出結(jié)冰信號器與線路插頭均無故障，故障原因定位到國產(chǎn)化自動組合上。將原右發(fā)自動組合又裝機(jī)試車，發(fā)現(xiàn)并未出現(xiàn)結(jié)冰告警。在實驗室進(jìn)行模擬測量，檢查發(fā)現(xiàn)兩型產(chǎn)品在發(fā)出結(jié)冰信號時機(jī)上有明顯不同。原自動組合在結(jié)冰信號器發(fā)出結(jié)冰信號持續(xù)3s情況下才會發(fā)出告警，而國產(chǎn)化自動組合在接收到結(jié)冰信號第一時間就發(fā)出告警，并無延時3s的判讀。這樣，短時由于氣流擾動導(dǎo)致的信號器電路接通信號沒能有效濾除，這就導(dǎo)致了在機(jī)上連續(xù)出現(xiàn)發(fā)動機(jī)結(jié)冰的誤告警。

判斷出誤告警故障原因后，給國產(chǎn)化自動組合設(shè)計了具有吸合延時功能的繼電器，只有連續(xù)超過3s的結(jié)冰信號才認(rèn)為是真實信號，從而濾除氣流擾動導(dǎo)致的3s以下的誤告警信號。

3燃油濾堵塞誤告警排除

某架機(jī)飛行后檢查時發(fā)現(xiàn)，發(fā)參歷史記錄中有“發(fā)動機(jī)燃油濾堵塞”告警故障信息，但空勤飛行中未注意到告警指示。

發(fā)參故障歷史記錄采用“觸發(fā)式”記錄，發(fā)參“發(fā)動機(jī)燃油濾堵塞”等故障信息顯示連續(xù)判斷約300ms有效后，在ED顯示器上顯示，同時注意燈閃亮。

發(fā)參燃油濾堵塞告警信息源于燃油濾上進(jìn)出油油路上安裝的油濾堵塞壓差信號器，當(dāng)燃油濾堵塞時，進(jìn)出油油路兩端會產(chǎn)生壓力差，壓力差達(dá)到0.04MPa會導(dǎo)致壓差信號器發(fā)出燃油濾堵塞告警，發(fā)參采集器歷史記錄燃堵塞告警，并將堵塞次數(shù)累加一次。燃油濾堵塞告警的原理框圖見圖2。

導(dǎo)致燃油濾堵塞告警的原因有：燃油濾堵塞、壓差信號器故障、線路故障、發(fā)參采集器故障、油路壓力脈動。

經(jīng)對壓差信號器及采集線路進(jìn)行檢查，未見有短路及干擾信號竄入的跡象。現(xiàn)場對發(fā)動機(jī)油濾進(jìn)行實際檢查時發(fā)現(xiàn)，油濾上雖有些許污漬，但不足以導(dǎo)致油濾實際堵塞，清洗油濾并重新裝機(jī)使用，仍偶有告警信息，證明此現(xiàn)象并不是真正的油濾堵塞，為誤告警。

經(jīng)初步分析燃油泵接通瞬間，燃油壓力突然升高，沖擊壓力沿管路傳遞，壓力脈沖到達(dá)油濾進(jìn)出口處有時間差，進(jìn)出口產(chǎn)生短時壓差，壓差信號器短時誤動作，發(fā)出油濾堵塞信號。該壓差與燃油泵、燃油濾個體差異有關(guān)，同時壓差信號器告警門限也存在個體差異。由于以上原因，個別發(fā)動機(jī)會出現(xiàn)燃油濾未堵塞的情況下，發(fā)出油濾堵塞告警信息。由于告警信息為瞬間觸發(fā)，發(fā)參歷史記錄中記錄了該信息，但ED告警區(qū)和告警燈無故障顯示。

對另外3架飛機(jī)進(jìn)行多次試驗，該故障在燃油泵接通瞬間得以復(fù)現(xiàn)。通過對發(fā)參數(shù)據(jù)進(jìn)一步解讀，發(fā)現(xiàn)記錄的告警時間長度均低于2.5s。

考慮到即便是真實燃油濾3s 短時堵塞，燃油會打開燃油濾安全活門，直接流向散熱器出油口，不會影響發(fā)動機(jī)實際供油。因此決定在發(fā)動機(jī)數(shù)據(jù)采集處理器記錄和顯示“燃油濾堵塞”信息時，增加3s延時判讀，以濾除燃油泵接通瞬時壓差導(dǎo)致的燃油濾堵塞誤告警。

4結(jié)束語

經(jīng)過分析可知，通過在邏輯電路中增加延時判斷功能，可以有效濾除由于瞬時信號干擾或壓力脈動導(dǎo)致的誤告警信息，減少飛行員額外工作，從而提高飛機(jī)在飛行過程中的安全性與可靠性。

實踐證明，延時判斷在告警指示系統(tǒng)中的有效利用，可以對大多數(shù)測試采集中短時誤告警信號進(jìn)行濾除，值得在系統(tǒng)設(shè)計中進(jìn)行推廣利用。

參考文獻(xiàn)

[1] 王明皓.飛機(jī)電磁環(huán)境效應(yīng)的特性及控制[J].航空科學(xué)技術(shù)，2013， （3）：1-6.

作者簡介

房靜（1992-），女，陜西西安人;畢業(yè)院校：西北工業(yè)大學(xué)，專業(yè)：飛行器動力工程，學(xué)歷：本科;現(xiàn)就職單位：中航飛機(jī)股份有限公司，研究方向：飛機(jī)動力裝置系統(tǒng)設(shè)計。