某型飞机高空状态高度跳变故障分析_秦素文.pdf

2022年第46卷第10期149Standards TestinG标 准 与 检 测文献引用格式：秦素文，张玉梅，李根福.某型飞机高空状态高度跳变故障分析 J.电声技术，2022，46（10）：149-152.QIN S W，ZHANG Y M，LI G F.Analysis of altitude jump fault of a certain aircraft in high altitude stateJ.Audio Engineering，2022，46（10）：149-152.中图分类号：TN912.2 文献标识码：A DOI：10.16311/j.audioe.2022.10.042某型飞机高空状态高度跳变故障分析秦素文，张玉梅，李根福（大连长丰实业总公司，辽宁 大连 116038）摘要：针对一起某型飞机高空状态平显气压高度多次跳变为无线电高度的故障，通过故障现象分析和客观记录系统数据回放，发现无线电高度表故障以及大气信号计算机数据溢出。通过分析大气系统原理，分析可导致故障的诸多因素，定位故障点，进行故障复现和排除故障，提出了维修过程中的控制措施。关键词：串行数据码；高度跳变；雷达系统Analysis of Altitude Jump Fault of A Certain Aircraft in High Altitude StateQIN Suwen,ZHANG Yumei,LI Genfu(Dalian Changfeng Industrial Corporation,Dalian 116038,China)Abstract:In this paper,aiming at a fault that the HUD barometric altitude of a certain type of aircraft jumps to radio altitude for many times,through the fault phenomenon analysis and the objective recording system data playback,the radio altimeter fault and the atmospheric signal computer data overflow are found.By analyzing the principle of the atmospheric system,the paper analyzes many factors that can lead to faults,locates the fault point,repeats the fault and eliminates the fault,and puts forward the control measures in the maintenance process.Keywords:serial data code;altitude jump;radar system0 引 言某机试飞后反馈：高空状态平显气压高度多次跳变为无线电高度。经地面验证，初步确认为大气信号计算机故障。经查，该大气信号计算机最初安装在某1号机进行试飞时，就出现了相同故障现象。当时，将该大气信号计算机返内场，将产品连接设备检查没有发现问题。于是串装至某 2 号机进行机上验证，装机后又出现故障，产品再次返内场检修，仍未发现问题。后又串装至某 3 号机，试飞时再次出现故障1。1 系统原理平显上的高度信息分为气压高度和无线电高度（飞机几何高度）。两种高度信息均采用ARINC-429 串行数据码形式进行传输。无线电高度表输出的高度信息串行码输出给大气信号计算机，由大气信号计算机完成气压高度信息和无线电高度信息合并，以不同的地址码区别，输出给平显显示，具体工作情况如下。1.1 平显显示高度决策在大气信号计算机和无线电高度表均正常的情况下，平显信息显示如下。（1）当无线电高度表高度小于 800 m 时，优先显示无线电高度。（2）当无线电高度表高度大于 800 m 时，优先显示气压高度。（3）当气压高度大于 8 000 m 时，由大气信号计算机断开无线电高度表供电，显示气压高度。（4）当无线电高度表故障无高度信息输出时，显示气压高度。（5）当大气信号计算机故障无高度信息输出2022年第46卷第10期150标 准 与 检 测tandards TestingS时（无线电高度表良好），平显上不显示高度信息。1.2 大气信号计算机工作原理1.2.1 大气信号计算机输入输出信息大气信号计算机的输入信号包括空速管输出的全压信号、静压信号、总温传感器输出的大气温度信号以及场压给定器输出的场压信号。输出信号包括经大气信号计算机内部解算输出的串行数据码和一次性开关指令信号。大气信号计算机的数据帧信息结构如图 1 所示（含输出顺序），数据信息地址码如表 1 所示。表 1 数据信息地址码组别意义地址码（二进制）地址码（八进制）1 组M 数100101012252 组绝对气压高度100100112233 组给定几何高度100100012214 组表速100101102265 组真空速100110002306 组升降速度100110102327 组大气总温100110012318 组大气静温100110112339 组几何高度偏差1101110133510 组速度偏差1111000136111 组场压1110000134112 组M 数偏差1111001136313 组高度偏差1111010136514 组信息码1111101137315 组信息码1110100135116 组相对气压高度100101002241.2.2 大气信号计算机与外部交联关系大气信号计算机与机上多个产品及系统均有交联关系。大气信号计算机接收全压受感器、备用全压受感器、备用静压受感器输出的全压、静压信号，接收无线电高度表收发机输出的飞机高度串行码，接收总温传感器输出的大气温度信号，接收场压给定器输出的场压，接收数字耦合组件输出的自动驾驶系统串行码，分别接收、检查操纵台、信号转换部件输入的开关量大气数据系统+27 V 试验 1，2，ay 加速度正常指令，接收监测装置输入的输入加速度 ay指令。大气信号计算机将接收到的各信号进行内部解算，输出串行数据码，分别发送给数字耦合组件、代码转换器、极限计算机、飞参采集器、安装架上设备和单元、框架上组件、“水仙”托架；发送场压及大气数据系统正常+27 V 离散量给框架上组件，输出“左 正常”指令、“左 ay 正常”指令、“左H 正常”指令、“高度 8 000”指令给检查操纵台；输出“正常”“电源组件正常”“场压”“大气数据系统正常”四个+27 V 离散量给检查操纵台，同时将“大气数据系统正常”+27 V 离散量分别送给倒相器盒和逻辑组件 2。1.3 无线电高度表工作原理1.3.1 无线电高度表输入输出信号无线电高度表用于测量飞机的无线电高度，输入信号包括电源信号以及检查信号；输出信号包括无线电高度表接通、音频、断开、正确性、危险高度、无线电高度、同步、一次性、准备好等信号以及无线电高度串行码、电子跟踪部件视频脉冲信号等。M数绝对气压高度2组1组3组4组5组6组7组几何高度表速真空速升降速度大气总温大气静温8组几何高度偏差9组速度偏差10组场压11组M数偏差12组气压高度偏差13组状态码14组状态码15组相对气压高度16组M数1组组周期组间隙帧周期帧间隙组周期1 2 3位周期正脉冲幅度负脉冲幅度4 5 6 7 8 92930313228码值：位值：1 0 0 1 0 1 0 1 011 101225地址码数据码状态码奇偶校验码位结构说明18位：地址位形成地址码929位：数据位形成数据码3031位：状态位形成数据码32位：奇偶校验位形成奇偶校验码00：自检状态01：故障110：故障211：良好状态对传输的前31位传输的1的个数，进行计数，形成奇偶校验码数据传输顺序位号：图 1 数据帧结构信息2022年第46卷第10期151Standards TestinG标 准 与 检 测1.3.2 无线电高度与外部交联关系无线电高度表将生成的无线电高度串行码数据输出到大气数据系统、雷达系统、飞行控制系统以及代码转换器。无线电高度表输出正确性信号到机内检测与告警综合系统。无线电高度表输出危险高度的音频信号到综合通信系统。检查操纵台给出无线电高度表检查信号，无线电高度表反馈正确性信号到检查操纵台；将无线电高度和危险高度信号、正确性信号输出到无线电高度表指示器。2 故障分析2.1 检查分析2.1.1 大气信号计算机检查产品返回内场后，技术人员对某机大气信号计算机进行常温性能试验，未发现问题。2.1.2 无线电高度表检查2.1.2.1 无线电高度空中重启状态模拟根据无线电高度表与大气信号计算机的交联关系，在任意高度下模拟大气信号计算机输出断电信号至无线电高度表时的工作情况。为此，从无线电高度表机架上的第 25 脚（即与大气信号计算机相交联的断电控制线）接出引线，通过该控制线直接向无线电高度表输入断电控制信号。试验时，无线电高度表一旦收到断电控制信号，无线电高度表立即停止测高，高度表指示器的故障旗放下，指针停留在当前位置，无线电高度表检测仪上显示的串行码数据不再改变且与断电时刻的预模拟高度信息不一致；断电控制信号持续存在时，该现象保持不变。在撤掉断电控制信号的瞬间，无线电高度表立即重启，高度表指示器的故障旗收起，指针回零，无线电高度表进入搜索状态，大约 1 min 后，无线电高度表转入跟踪状态，指针指向预模拟高度的数值（大于 1 500 m 时则指示“黑区”），无线电高度表检测仪上显示的串行码数据与预模拟的高度信息一致 3。试验结果表明，无线电高度表在任意高度下正常测高（跟踪状态）时，一旦接收到大气信号计算机输入的断电控制信号，无线电高度表立即停止测高；大气信号计算机输入的断电控制信号消失时，无线电高度表则重启直至再正常测高。2.1.2.2 无线电高度表串行码字节结构检查根据无线电高度表串行码字节结构，通过无线电高度表检测仪，对无线电高度表显示的串行码数据，与无线电高度表工作状态、预模拟的高度信息进行比对，验证了无线电高度表输出串行码数据的正确性。串行码字节结构中，第 1 8 位为地址信息，第 9 29 位为高度信息，第 30，31 位为无线电高度表工作状态判断信息，第 32 位为奇偶校验信息。其中，受无线电高度表测高分辨率和测高范围限制，第 9 11 位、27 29 位数值恒为 0，其余位数值为 0 或 1；当第 30，31 位数值为“0，0”时，表示无线电高度表工作正常；当第 30，31 位数值为“，”时，表示无线电高度表数据未准备好；当第 30，31 位数值为“1，0”时，表示无线电高度表故障。试验时，通过无线电高度表检测仪控制无线电高度表工作状态。当无线电高度表工作在搜索状态时，第 30，31 位数值为“0，1”；无线电高度表转入正常测高状态时，第 30，31 位数值为“0，0”；预置任意高度，第 12 26 位数值与预模拟的高度信息一致。其中，高度小于等于 8 191 m（即第12 25 位数值全为 1）时，第 26 位数值为 0；高度大于等于 8 192 m 时，第 26 位数值为 1 4。2.1.2.3 无线电高度表测高范围检查根据无线电高度表工作原理，电子跟踪部件中的慢锯齿电压值对应了相应的测高范围，通过调整锯齿波发生器电路中电阻 R4 参数，即可调整慢锯齿电压值，进而改变无线电高度表测高范围。R4可选 9.1 k、10 k 和 11 k 三种阻值。为此，选择良好的无线电高度表进行测高范围更改试验，表明无线电高度表测高范围随电阻 R4 阻值大小变化呈现正相关性，即：当减小电阻 R4 阻值时，无线电高度表测高范围随之减小，反之增大。2.1.3 客观记录系统数据回放检查在内场对返修的某机大气信号计算机进行检查，未发现问题。为此，调出飞