淺談G1000系統及常見故障分析

齊榮林

【摘 要】國內主流的飛行訓練飛機裝備了先進的GARMIN 1000航空電子系統（簡稱G1000系統）。G1000系統是由美國GARMIN公司設計制造的一套高度集成化的航空電子系統。相較于傳統的飛機儀表系統，G1000系統由多個LRU（航線可更換組件）組成，降低了機務人員的維護難度，G1000系統具有界面簡潔、信息形象全面等特點，同時也降低了飛行員的工作負荷。本文簡單介紹G1000系統，結合本人工作經驗，總結出常見故障的基本分析思路，進一步深化對G1000系統的認識。

【關鍵詞】G1000；LRU；故障分析

【Abstract】Most of the training planes are equipped with G1000 system（an advancing aviation electronic system）. G1000 system is a highly integrated avionics system， witch is design and manufacture by GARMIN company in USA.Compared with traditional aircraft instrument system， G1000 system composed of multiple LRU（Line Replaceable Unit）. G1000 system has the characteristics of simple interface and clear information witch makes the maintenance easy and reduces the workload of pilots. This paper summarized G1000 system simply. Combined my own experience with the analysis methods of common failure， so we can understand G1000 system easily.

【Key words】G1000； LRU（Line Replaceable Unit）； Fault analysis

0 前言

隨著科學技術的進步，大量高新技術運用到通用飛機上，特別是G1000系統的出現更是一個革命性的變化。該系統是同類產品中最早進入中國市場的，至今仍是國內通用航空使用最為廣泛的集成航空電子系統。

G1000集成航空電子系統作為新一代航空電子設備正被越來越多的機型所采納，中國民航飛行學院陸續大量引進了美國Cessna 公司生產的172R輕型飛機，172型飛機已經累計生產了數萬架，機載設備也幾經更替，直到目前最新式的G1000集成航空電子系統。

G1000系統的使用為飛行員提供了海量信息和友好的飛行界面有效減輕了飛行員的工作負荷，提高了飛行安全水平。中國在最近幾年也大量引進了這類裝備了G1000先進系統的飛機作為訓練機。國內目前已成立和即將成立的飛行院校使用的C-172R（NAVIII）、DA-40、DA-42飛機都是這類飛機，占了國內民航飛行訓練用飛機的大多數，它們已經成為了中國民航訓練用機的主力機型。

1 G1000系統概述

1.1 G1000系統簡介

G1000系統包括完整的甚高頻通信、全向信標/儀表著陸系統（VOR/ILS）和應答機功能，系統與用戶之間的主要界面僅通過主飛行顯示器（PFD）、多功能顯示器（MFD）、數字音頻面板上的旋鈕和選擇鍵對系統功能進行選擇和控制。該系統用電子顯示的方式替代了傳統的機械/機電式儀表，簡化了設備的安裝，節省了儀表板的空間，顯示信息清晰明了，并且具有高度的靈活性。

172R飛機安裝的G1000系統使用了兩個10.4英寸的彩色LCD顯示器，GDU1040作為PFD和MFD，在配合一個小巧的GMA1347數字式音頻板，構建了一個十分簡潔的“玻璃座艙”。系統所需的其他部件分散安裝到飛機的各個部位，對飛行員來說是不可見的。這些不可見的部件包括兩部GIA63/63W集成電子組件（包含VHF通信、導航與GPS功能），一部GRS77姿態航向基準系統（AHRS），一個GMU44磁傳感器，一部GDC74A大氣數據計算機，一部GEA71機身/發動機傳感器接口組件，一部GTX33 S模式應答機。

1.2 G1000系統交聯簡圖

G1000系統的核心為GIA 63/63W集成電子組件，它負責采集和處理系統中其它設備的數據和輸入控制指令，并將處理后的信號送到PFD和MFD進行顯示。在PFD、MFD和兩部GIA 63/63W集成電子組件之間采用高速以太網數據總線方式傳輸數據，系統內部交聯和采集外部信號的數據格式包括ARINC 429、RS-232等數據總線和其它多種數字、模擬、離散方式的信號。圖1為典型的Cessna 172R NAV III型飛機的G1000系統交聯簡圖。

1.3 G1000系統飛行顯示數據交聯

GRS77姿態航向基準系統（AHRS）、GDC 74A大氣數據計算機和GMU 44 磁力計負責提供G1000系統的飛行顯示數據。這些數據包括飛機的姿態、航向、高度、空速、升降速度和外界溫度，所有均顯示在PFD上（在還原模式下，數據也可顯示在MFD上）。

G1000系統中駕駛領航參數的傳輸采用了4余度措施，極大的提高了參數傳輸的可靠性。通過GIA63，可以提供更多的數據傳輸路徑作為備份路徑。

圖2為G1000系統飛行顯示數據的交聯情況，其中GRS77、GDC74A和GIA63中的GPS也存在交聯情況，姿態航向基準系統利用大氣數據計算機和GPS數據進行姿態航向數據誤差的修正。

1.4 G1000系統通訊/導航數據交聯

GIA 63包含甚高頻通訊、甚高頻導航和GPS接收機。通訊和導航音頻通過數字音頻到GMA 1347音頻板。GPS信息送到GRS77和兩個顯示器進行處理。GTX33，S模式應答機與兩個GIA通訊。來自GIA的應答機數據送到PFD。如果安裝自動駕駛儀，第二部GIA輸出模擬的HIS信號到自動駕駛儀。GMA1347音頻板控制音頻選擇和應/正常模式顯示的切換。

2 G1000系統常見故障分析

本章主要結合自身近兩年的工作經驗，對G1000系統涉及幾起典型故障的排故過程進行總結，得到一些分析方法和排故思路。

第一次，機組反映音頻板上切換應急模式的按鈕失效，與機組交流以后得知，該紅色應急按鈕并沒有一直處于失效狀態，按壓停留幾秒后能夠切換到應急模式，只不過工作一段時間以后又會失效。經過檢查，該按鈕并沒有松動跡象，按壓的手感也正常，初步判斷并不是該按鈕本身的故障，可能是因為按鈕滲入汗液等雜質影響其接觸性能。于是使用電子設備清潔劑對該按鈕進行清潔，并噴上觸點接觸液增強觸點接觸性能，接下來讓該架飛機觀察飛行一段時間。晚上夜航回來后，另外一個機組反映了同樣的故障現象，當晚決定讓那架飛機停下第二天進行排故。第二天，對故障飛機音頻板軟件重新進行裝載，裝載后故障現象依然沒有消失。排故思路再一次作出調整，我們將該機的音頻板和另一架備用飛機音頻板進行串件并裝載音頻板軟件，通電檢查以后問題還是沒有得到解決。此時，排故陷入僵局，與故障現象直接相關的LRU全都進行隔離，問題還是沒有得到解決。經過一番討論，我們將故障目標鎖定在了MFD（GDU1040）上。新的推斷思路大致是：音頻板上應急按鈕作動以后PFD和MFD均有反應，由此推斷，音頻板上應急按鈕已經給出了信號，并且信號是通路，經過上述排故過程已經確定音頻板本身沒有問題，最終將故障件鎖定在了PFD和MFD上，可能是GDU1040接收到的應急模式信號并沒有很好的被處理。最后決定交換PFD和MFD，交換PFD和MFD以后故障現象消失，并且觀察飛行一段時間以后故障現象沒有再出現，此次音頻版應急按鈕故障得到徹底的排除。

第二次，機組反應3號缸缸頭指示出現超溫警告現象。地面試車發現，3號缸缸頭溫度在剛開始的時候比較正常，與其它缸的溫度相差不大，到了一定的溫度值以后呈不斷增長的趨勢，并出現超溫警告。初步判斷可能是因為連接3號缸缸頭溫度傳感器線路斷路，打開發動機整流罩以后，檢查連接3號缸缸頭溫度傳感器的線路，發現3號缸缸頭溫度傳感器接入座艙段插頭根部導線破皮、斷絲嚴重，于是對該段導線進行焊接并包扎，蓋好發動機整流罩以后再一次進行地面試車，試車結果并不像預期能夠得到好轉，3號缸缸頭溫度達到一定值以后，還是要不斷往上升，增速遠超于其它缸，直到出現超溫警告。由此推斷連接3號缸缸頭溫度傳感器線路還是出現了斷路，而且極有可能是虛斷，為此再一次的打開發動機整流罩檢查3號缸缸頭溫度傳感器線路，前半部分的工作已經將3號缸缸頭溫度傳感器接入座艙段的線路問題隔離了，最后只剩下缸頭溫度傳感器本體段的線路未被隔離，目視檢查并未發現缸頭溫度傳感器本體段的線路有虛斷問題，最后只剩缸頭溫度傳感器本體的插頭未檢查到，于是打開傳感器本體的插頭對線路進行檢查，經檢查發現插頭部分壓接一根線的螺釘松動，擰緊螺釘，恢復排故現場，經地面試車后，故障現象消失，3號缸缸頭超溫警告故障的到排除。

第三次，機組反應警告系統出現低電壓警告，主匯流條有放電現象。與機組溝通，了解該故障的基本情況以后，我們在地面進行試車，發現電壓只有24.1V，電壓顯示部分有紅色背景的閃爍情況，放電電流有1A左右。初步判斷發電機工作正常，但是發電機沒有給主電瓶充電，因而出現放電電流。于是將故障件鎖定在發電機控制組件，但是更換完發電機控制組件以后，故障現象并沒有消失。此時，我們推斷可能是發電機繼電器故障，于是測量發電機繼電器線圈的電阻和繼電器兩端的壓降，線圈電阻在發電機電門斷開時70Ω左右，但是在閉合的瞬間競達到6兆歐，測量壓降的時候卻沒有壓降（后面證明我們測量繼電器壓降的方法有誤），此時我們沒有深究繼電器的問題，而是盲目的更換發電機，但是故障現象并沒有消失。此時我們重新理清思路，請示領導，經過領導的指導，我們重新測量繼電器兩端的壓降及繼電器線圈的電阻，發現繼電器兩端的電壓差競達到2V之多，由此判斷繼電器故障。更換繼電器，并裝上原發電機控制組件和發電機，地面試車后故障現象消失。

上述三次排故經歷都給剛接觸機務維護工作的我上了非常生動的一課。機務維護工作是一個不斷積累和摸索的過程，扎實的理論基礎，合理的假設推斷，清晰的排故思路，在整個排故過程都十分重要，環環相扣。機組反應故障現象以后，機務人員自己一定要對故障現象有個全面的了解，除了與機組溝通以外，地面試車再次觀察故障現象也很重要，通過G1000系統中飛行顯示器查看故障警告，認真分析故障數據及故障現象，鎖定故障部件或故障LRU。對故障現象有個充分而全面的了解以后，經過認真的分析，得出初步的排故思路。要做到排除故障的時候少走彎路，豐富的工作經驗固然重要，但是所有排故思路的得出都應該建立在理論基礎之上，扎實的理論基礎能幫助我們精準的鎖定故障源，對于故障的排除顯得尤為重要。

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[責任編輯：楊玉潔]