INDRA LDB-102 型DME 非典型故障維修案例分析

楊向東

（民航西南空管局云南分局，云南 昆明 650206）

1 測試詢問器X/Y 波道開關(guān)接觸不良，導(dǎo)致系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三參數(shù)告警

1.1 故障現(xiàn)象

2015年至2016年6月期間，昆明西山導(dǎo)航臺DME 2#機監(jiān)視器偶發(fā)系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三參數(shù)告警，或者只出現(xiàn)應(yīng)答效率低告警，告警時間無規(guī)律且間隔時間較長的問題，重啟后又可以正常工作一段時間，而1#機監(jiān)視器各參數(shù)正常，顯示正常。

1.2 故障處理

交換1#、2#機監(jiān)視器后觀察了相當(dāng)長時間發(fā)現(xiàn)故障沒有轉(zhuǎn)移，說明故障不在監(jiān)視器，隨后交換1#、2#機測試詢問器繼續(xù)觀察很長一段時間，發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，說明故障發(fā)生在2#測試詢問器。為了盡快判斷故障部位，修復(fù)故障的測試詢問器組件，我們采取替換法，交換1#、2#機測試詢問器主板進行判斷，觀察了一段時間后發(fā)現(xiàn)故障轉(zhuǎn)移，說明2#測試詢問器主板內(nèi)存在故障。接延伸板外掛故障的測試詢問器后設(shè)備又工作正常，2#監(jiān)視器各參數(shù)正常，指示燈顯示正常，用示波器檢查外掛的2#測試詢問器主板相關(guān)測試端口，顯示參數(shù)均正常，這樣外掛2#測試詢問器組件很長時間工作均正常，隨后將2#測試詢問器恢復(fù)至機柜內(nèi)工作，一段時間后故障再現(xiàn)。

該故障是隨機性發(fā)生的，且外掛故障的2#測試詢問器組件又工作正常，因此懷疑是元器件熱穩(wěn)定性不良導(dǎo)致故障隨機發(fā)生。采用靜態(tài)阻抗測試法，根據(jù)設(shè)備原理和圖紙結(jié)合告警現(xiàn)象分析，在檢查X/Y 波道開關(guān)時發(fā)現(xiàn)X波道電阻值在30~500 Ω 之間變化，反復(fù)撥動該開關(guān)測量，X 波道阻值不能穩(wěn)定在0 Ω，始終在幾歐姆至幾百歐姆間變動，Y 波道則正常為穩(wěn)定的0 Ω。正常情況下X/Y波道開關(guān)僅為通斷作用，接通時使用萬用表測量電阻值應(yīng)為0 Ω，由此找到了故障偶發(fā)的源頭。焊下X/Y 波道開關(guān)翻轉(zhuǎn)使用，圓滿解決了該故障，使用至今未再出現(xiàn)該告警現(xiàn)象。

2 測試詢問器主板集成電路熱穩(wěn)定性差引發(fā)故障

2.1 故障現(xiàn)象

2017年5月開始，昆明西山導(dǎo)航臺DME 2#機監(jiān)視器偶發(fā)系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三參數(shù)告警故障，重啟后又可以正常工作一段時間，故障時間不定，1#機監(jiān)視器各參數(shù)顯示正常。

2.2 故障處理

從故障現(xiàn)象看該故障與故障1 相同，結(jié)合故障1 的排查經(jīng)驗，首先對X/Y 波道開關(guān)進行檢查確認，X/Y 波道開關(guān)正常。使用替換法，交換1#、2#機測試詢問器主板進行觀察，確定2#機測試詢問器主板存在故障，接延伸板外掛2#機測試詢問器很長時間設(shè)備又工作正常，后將2#測試詢問器恢復(fù)至機柜內(nèi)工作，一段時間后故障再現(xiàn)，經(jīng)過多次反復(fù)試驗，推斷該主板外掛散熱效果較好因此無故障現(xiàn)象發(fā)生，初步判斷該主板有元器件在機柜內(nèi)因散熱效果差，造成熱穩(wěn)定性不良進而導(dǎo)致故障發(fā)生。當(dāng)故障發(fā)生時用示波器測量2#機測試詢問器面板測試孔INTERROGATIONS TIMING 有一對方波信號，波形抖動幅度超限，同時測量REPLY TIMING 測試孔，發(fā)現(xiàn)無方波信號，使用延伸板外掛2#機測試詢問器，將示波器接到主板XT11 測試孔觀察，顯示有一對1 MHz 方波信號，隨后用熱風(fēng)機對主板各個部位分別加溫，適當(dāng)提高主板各部位的溫度，隨即故障再現(xiàn)，為進一步縮小范圍，在熱風(fēng)機前端加裝一個較小的導(dǎo)風(fēng)管，并對該脈沖相關(guān)的元器件逐一進行加溫，當(dāng)熱風(fēng)機吹到集成塊D39 時，示波器顯示的方波信號緩慢消失，隨即2#監(jiān)視器的系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三個綠燈滅，主告警紅燈亮，故障出現(xiàn)，立即將熱風(fēng)機開關(guān)轉(zhuǎn)換為冷風(fēng)直吹集成塊D39，示波器測量的方波信號又緩慢出現(xiàn)，隨即2#監(jiān)視器的系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三個綠燈亮，主告警紅燈滅，故障消失。經(jīng)過反復(fù)多次試驗最終判定為集成塊D39 熱穩(wěn)定性變差導(dǎo)致設(shè)備故障，經(jīng)更換該集成塊后徹底排除故障，至今設(shè)備工作正常。

3 發(fā)射機100 W 放大器脈沖波形告警

3.1 故障現(xiàn)象

2018年12月，昆明盤龍導(dǎo)航臺DME 2#機CTU 面板顯示脈沖波形告警，自動切換到1#機工作。

3.2 故障處理

現(xiàn)場維修時人工開啟2#機，工作正常，詢問值班人員得知該故障現(xiàn)象已經(jīng)存在很長時間，在人工開啟2#機時偶爾會出現(xiàn)，需重啟幾次才能正常工作，這次是第一次發(fā)現(xiàn)在2#機工作期間發(fā)生告警，并自動切換至1#機工作。

經(jīng)過詳細分析和觀察2#機的工作狀態(tài)，初步判斷為100 W 放大器脈沖波形調(diào)整電路存在軟故障，根據(jù)圖紙分析推斷某參數(shù)處于告警門限值邊緣，當(dāng)該信號稍有變化即超出告警門限導(dǎo)致告警。調(diào)取監(jiān)視電腦數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)告警時脈沖寬度由3.5 us 變成4.2 us，脈沖上升沿由2.2 us 變成2.7 us，脈沖下降沿由2.2 us 變成2.9 us，發(fā)射機功率不變?nèi)詾?.21 kW，由此判定告警原因是雙脈沖波形失真造成設(shè)備告警并自動換機工作。

立即對100 W 發(fā)射機的脈沖波形進行優(yōu)化調(diào)整，總體感覺這次波形調(diào)整很困難，很難調(diào)整到正常指標(biāo)，和正常時候的調(diào)整不一樣。經(jīng)過反復(fù)調(diào)整R3、R5、R7、R9、R11、R13 等多個波形變換電位器使脈沖波形基本達到技術(shù)指標(biāo)要求后，2#機恢復(fù)正常工作，但2個小時后再次發(fā)生告警并自動換機，CTU 同樣顯示脈沖波形告警。用示波器檢查100 W 發(fā)射機面板測試孔MODULATION，發(fā)現(xiàn)方波脈沖對波形不正確，該脈沖寬度為11.5 us，幅度為20 V（正常值應(yīng)為：脈沖寬度10.5 us，幅度11 V 左右）。由此推斷為前級信號失真所致，隨后立即調(diào)整100 W 發(fā)射機主板R85 將脈沖幅度由20 V 降到11 V，然后調(diào)整R36 改變脈沖寬度到10.5 us 后，再仔細調(diào)整R3、R5、R7、R9、R11、R13 多個波形變換電位器，這次的調(diào)整感覺很方便，不像之前調(diào)整很困難。經(jīng)過仔細調(diào)整使脈沖間隔為3.5 us，脈沖上升沿為2.2 us，脈沖下降沿為2.2 us，發(fā)射機峰值功率為1.21 kW，調(diào)整后再次切換至2#機，工作正常。然而一段時間后2#機再次出現(xiàn)同樣告警，再次檢查發(fā)現(xiàn)方波脈沖幅度由11 V 左右變?yōu)榻咏?0 V，由此推斷100 W 發(fā)射機主板R85 存在阻值不穩(wěn)定情況，在更換同型號R85 可變電阻后，2#機正常工作至今。

4 飛行效驗期間機組發(fā)現(xiàn)DME 1#機45 海里外無應(yīng)答

4.1 故障現(xiàn)象

2012年底昆明晉寧導(dǎo)航臺進行飛行效驗，機組通報DME 1#機40 海里左右測距誤差突然增大，45 海里以后收不到應(yīng)答信號，無法提供使用。2#機應(yīng)答信號正常，校飛推遲，等待設(shè)備修復(fù)后再進行校飛工作。

4.2 故障處理

校飛期間，地面DVOR/DME 臺的DME 雙機均工作正常，無任何異常情況，各項參數(shù)也在廠家的要求之內(nèi)。用示波器測量1#機前面板各關(guān)鍵點波形，除接收機視頻組件對數(shù)視頻信號相比2#機過小外，其他均正常。因2#機工作正常，1#機故障，說明故障點不在公共部位，用示波器反復(fù)測量對比，最終確認是1#機接收信號較弱，造成接收機視頻組件的對數(shù)視頻信號較弱且不穩(wěn)定，應(yīng)答器不應(yīng)答所致?，F(xiàn)場向技術(shù)人員了解到設(shè)備投產(chǎn)校驗時，也曾發(fā)生過30 海里外，飛機收不到應(yīng)答信號的情況。

根據(jù)上面的情況并結(jié)合DME 的工作原理來分析，基本可以判定該故障是由于接收機視頻組件的對數(shù)視頻信號過小且不穩(wěn)定，造成40 海里以外飛機詢問信號到達地面DME 接收機的信號幅度過小，應(yīng)答器無法識別，導(dǎo)致飛機收不到地面應(yīng)答信號，無法完成有效測距。立即對1#機接收通道進行全面排查，先后檢查、互換1#和2#機環(huán)流器、預(yù)選濾波器、接收機視頻組件。到此步，1#機接收機對數(shù)視頻信號依舊過小且不穩(wěn)定，2#機仍然工作正常。調(diào)整思路，既然相關(guān)可插拔組件沒有問題，問題可能出在連接線上，比如連接的同軸電纜。隨即安排1 人仔細觀察示波器上顯示的對數(shù)視頻信號，另外1 人到機柜后面敲打和接收機有關(guān)的各連接電纜，當(dāng)敲打到1#機接收機輸入的同軸電纜時，示波器的對數(shù)視頻信號幅度突然增大且不穩(wěn)定，信號幅度隨敲打的步驟急劇變化，到此已經(jīng)基本判定了是該電纜存在接觸不良的情況，經(jīng)過仔細觀察，接收機前端同軸電纜喇叭口有裂紋，用手輕輕一掰就斷了，此時設(shè)備突然告警關(guān)機并自動交換到2#機工作，告警的1#機面板所有告警紅燈長亮。經(jīng)過重新焊接斷口后開機，設(shè)備工作正常，測量對數(shù)視頻信號幅度將近2 V 且很穩(wěn)定，與2#機基本一致。第二天飛行校驗，作用距離達到要求。

5 系統(tǒng)延時線軟故障引發(fā)設(shè)備告警關(guān)機

5.1 故障現(xiàn)象

2013年7月中旬開始，昆明晉寧導(dǎo)航臺DME 2#機CTU 面板顯示所有參數(shù)告警，自動切換到1#機工作，復(fù)位后又正常工作較長時間，后來情況越來越差，直到2015年底，基本無法開啟。

5.2 故障處理

當(dāng)時偶發(fā)該故障，研究測試了一段時間后，基本判斷為接收機視頻組件內(nèi)部存在軟故障。由于接收機信號處理相當(dāng)復(fù)雜，且故障時有時無，基本情況是重啟又能正常工作很長時間，根本沒有機會測量判斷。原計劃是返廠維修，但在2013年7月第一次發(fā)生故障后的近3年時間里，又先后聯(lián)系了北京總代和廠家，將該軟故障情況多次反映，最終得到的答復(fù)是無法解決，因此，科室領(lǐng)導(dǎo)決定成立技術(shù)公關(guān)小組立即進行自主維修。

2016年初，臺站人員報告該機故障，經(jīng)過多次重啟均告失敗，設(shè)備已經(jīng)退出保障。

現(xiàn)場開啟設(shè)備，在延時告警的時間段里多次反復(fù)確認了系統(tǒng)延時只有47 us 左右，隨后所有告警紅燈長亮，設(shè)備關(guān)機，由此確認了故障原因是系統(tǒng)延時過低導(dǎo)致設(shè)備告警關(guān)機。再次開啟設(shè)備，在延時告警的時間段里迅速手動調(diào)整接收機視頻組件面板上的系統(tǒng)延時細調(diào)電位器，將系統(tǒng)延時參數(shù)調(diào)整到正常的50 us，此時剛告警的所有紅燈全滅，所有參數(shù)正常指示綠燈全亮，設(shè)備正常工作。但30 min 后所有告警紅燈長亮，設(shè)備告警關(guān)機。再次重啟設(shè)備，此時系統(tǒng)延時參數(shù)顯示52 us，隨后所有告警紅燈長亮，在延時告警的時間段里迅速手動調(diào)整接收機視頻組件面板上的系統(tǒng)延時細調(diào)電位器，將系統(tǒng)延時參數(shù)調(diào)整到正常的50 us，此時告警的所有紅燈全滅，所有參數(shù)正常指示綠燈全亮，設(shè)備又正常工作。

根據(jù)故障現(xiàn)象推斷，由于設(shè)備冷熱機變化過程造成系統(tǒng)延時由47~52 us 超上下告警門限導(dǎo)致告警關(guān)機，屬系統(tǒng)延時參數(shù)隨接收機視頻組件的溫度變化而變化所致。由DME 設(shè)備原理進一步分析，鎖定故障范圍在中頻放大器模塊內(nèi)，經(jīng)過仔細研究，最終確定延時線模塊的可能性極大，經(jīng)更換延時線模塊后上機測試4 h 左右，期間開關(guān)機數(shù)次，系統(tǒng)延時參數(shù)始終穩(wěn)定在50 us 左右，設(shè)備并無告警現(xiàn)象。

6 結(jié)束語

以上5個故障發(fā)生在不同臺站的同型號DME 設(shè)備中，均為元器件軟故障，故障排查過程較為困難，相反維修較為簡單。

第1個案例在運行中極為罕見，從故障現(xiàn)象看涉及2#機系統(tǒng)延時、脈沖間隔、應(yīng)答效率三項告警，時間跨度較長，應(yīng)結(jié)合故障現(xiàn)象和系統(tǒng)原理分析，逐步縮小排查范圍，清晰記錄排查過程，以便后期分析、排查。

第2、3、5 案例均為元器件性能不穩(wěn)定，故障排查異常困難，需要對系統(tǒng)原理、圖紙和板件信號走向足夠熟悉，同時需要對該型號同批次設(shè)備的性能、穩(wěn)定性有較為全面、深入的認識，在偶發(fā)故障排查過程中，合理使用外界干預(yù)手段輔助排查、多次驗證，以盡量避免故障排查不徹底。

第4個案例及其罕見，自2012年初設(shè)備安裝完成并通過投產(chǎn)校驗以來，DME 雙機均工作正常，1#機工作穩(wěn)定，從來沒有過告警故障的情況。若非本次飛行校驗，根本不會知道1#機存在應(yīng)答范圍小的嚴重問題?；仡櫾摴收系慕鉀Q過程及對原理的深刻領(lǐng)會，從理論上做出簡要分析。

為什么設(shè)備沒有出現(xiàn)告警情況？為什么設(shè)備反而顯示工作正常？且CTU 面板各參數(shù)均正常，各指示燈也正常？因為測試詢問器在不間斷的模擬飛機詢問。測試詢問器產(chǎn)生的詢問信號還要經(jīng)過衰減以后才能由定向耦合器送到接收機，裂紋的喇叭口是信號接地端，雖然有裂紋但是并沒有斷開，只是存在接觸電阻，這個接觸電阻還沒有影響到測試詢問器輸入到接收機的最低詢問信號強度，應(yīng)答器也按要求對測試詢問器的詢問脈沖信號給予了相應(yīng)的應(yīng)答，因此，雙監(jiān)視器都認為設(shè)備工作正常。但是，由于接觸電阻的存在，已經(jīng)影響到飛機對地面應(yīng)答器的詢問，飛機距離DME 臺的距離不同，則飛機發(fā)出的詢問信號到達地面接收機的強度也不同，近距離的詢問信號強度高，遠距離的詢問信號強度低，加之有接觸電阻的存在，極大地衰減了飛機對地面應(yīng)答器的詢問信號強度，從而導(dǎo)致地面應(yīng)答器對弱信號的應(yīng)答。

以上是對該型號設(shè)備故障的排查、隱患查找及維修的一些體會，供大家探討，以達到總結(jié)交流的目的，不當(dāng)之處請給予批評指正。