論A320自駕巡航高度偏差與氣壓高度源選擇

深圳航空維修工程部技術室 張宏宇

論A320自駕巡航高度偏差與氣壓高度源選擇

深圳航空維修工程部技術室 張宏宇

文章通過對自駕巡航高度偏差的疑難故障排除過程的實例,結合廠家提供的詳細技術信息,揭示了空客A320飛機自駕高度控制與數據源選擇的相應關系,指出了空客A320飛機在相關部件故障時,備用大氣高度源測量偏差對飛行制導的影響,并為維修工作提供了有效的判斷方法和處理措施。

自動駕駛;慣導;數據源選擇;綜合備用儀表

0 引言

自動駕駛的高度控制在飛行安全中具有重要的意義,為了高效處理高度偏差的故障,首先需要對于特定機型的高度數據來源以及數據固有偏差進行分析,對于具有很高隱蔽性的相關設備缺陷也需要加以關注,并聯合內廠修理機構予以徹底修復。

1 自駕高度獲取偏差故障

A320飛機報告在左右PFD指示高度相同的情況下,銜接AP1在獲得巡航高度FCU FL331時,PFD高度顯示高度比FCU低50-100英尺,銜接AP2后PFD與FCU高度數據一致。PFR正常。

機務更換了FMGC1, ADIRU1,FCU后故障依舊,隨后又依據ASM22-85-06測量了FCU的A插頭KK, S釘均接地正常,測量FCU至DMC1,FMGC1 的數據線路也正常。 接著又更換了ELAC2, ADIRU2,ADIRU3后故障仍然無法排除。

圖1 左右自駕保持高度偏差故障

2 空客飛機的高度數據源選擇邏輯

FMGC用來制導的高度數據是經過慣導計算的基于大氣數據和慣性數據的氣壓-慣性高度。

(1)在正常構型下:ATT HDG 選擇開關位于"NORM"位置,FMGC選擇的IR參數正常時,FMGC1 使用來自IR1的氣壓慣性高度數據。

(2)當ATT HDG 選擇開關位于CAPT/3 位置時, FMGC1 使用來自IR3的氣壓慣性高度數據。

(3)對于空客飛機,基于其固有設計特點,來自于IR3(使用ADC3氣壓高度時)的氣壓慣性高度數據比IR1和IR2 相差可達100英尺左右。

圖2 慣導與大氣數據源選擇開關

圖3 大氣數據系統傳感器分布示意圖

圖4 右側機身靜壓采集口分布圖

由圖3-6可見,左右靜壓探測口均與一個ADM相連接,機長側和副駕側各在飛機左右有一個靜壓探測口分別與一個ADM相連,而備用靜壓探測口左右聯通,并且將平均壓力只通過一個ADM送往ADR3.備用靜壓源采集口的位置以及測量方式決定了與左右駕駛探測的靜壓參數的差異。

圖5 右側機身靜壓采集口分布圖

圖6 備用靜壓與機長和副駕靜壓源采集口

圖7 AWM 34-11-05 P0012 SHEET 1-ADIRU3 INTERNAL REF OUTPUT BUS 2

3 故障隔離

經過對飛行數據譯碼,當AP1銜接時,自駕獲取的高度低于FCU約50英尺。由于無其它相關的故障報告或駕駛艙效應,根據之前的FMGC高度數據源選擇邏輯分析,FMGC1可能選取了IR3+ADC3的氣壓慣性高度數據源。

如果FMGC選擇了IR3+ADC3的氣壓慣性高度數據源,則FMGC首先需要接收到ATT HDG 選 擇開關轉換至CAP/3的離散量,詳情可參見AWM34-11-05 P0012 SHEET 1,其中連 接至ATT HDG 選擇開關的10號釘的866-BF24號線可能已接地。經檢查ATT HDG 選 擇開關工作正常(AMM TASK 34-14-00-710-003-A "Operational Test of the Attitude/Heading (ATT/HDG) Switching Function)。

導致線路接地的部件隔離至ISIS 的J1連接口的F銷釘,將ISIS (P/N: C16221WB01) 更換后,飛機左右自駕高度獲取功能恢復正常,巡航高度一致。

4 ATT HDG選擇開關離散信號對機載設備數據源的影響

ATT HDG 選擇開關可以決定供給大氣數據計算機,氣象雷達,顯示管理計算機DMC, FMGC的數據來源。

(1)當ATT HDG 選擇開關在NORM 位置時,FMGC 1 選用來自1號慣導的氣壓慣性高度數據。

(2)當ATT HDG 選擇開關在CAPT/3 位置時, FMGC 1 選用來自3號慣導的氣壓慣性高度數據。

1)在正常情況下

IR1使用來自ADR1的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數;

IR2 使用來自ADR2的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數;

IR3使用來自ADR3的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數。

ADR3 使用3號皮托管,3號迎角傳感器,3號靜壓孔,當ATT HDG 切換至CAPT/3 或 FO/3 時, ADIRU3 的慣導部份將使用來自ADR1 或ADR2 的數據。

2)如果ADR數據失效時

如果ADR1失效,IR1自動接收ADR3的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數;

如果ADR2失效,IR2自動接收ADR3的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數;

如果ADR3失效,IR3自動接收ADR1的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數。

3)在AIR DATA 發生轉換時

AIR DATA 選擇開關置于 CAPT/3 時, 左座 PFD 上顯示ADR3的數據,IR1繼續使用來自ADR1的輸入;

AIR DATA 選擇開關置于 FO/3 時, 右座 PFD 上顯示ADR3的數據,IR2繼續使用來自ADR2的輸入;

4)在ATT/HDG 選擇開關轉換時:

當ATT HDG 選擇開關在CAPT/3 位置時,左側PFD由IR3提供信號,IR3 由ADR1提供信號;

當ATT HDG 選擇開關在FO /3 位置時,右側PFD由IR3提供信號,IR3由ADR2提供信號

綜上所述,ATT HDG 和 AIR DATA 選擇開關可以改變顯示在PFD上的數據,對于慣導部分的大氣數據來源,IR1和IR2均可自動選擇,只影響到IR3的大氣數據來源選擇。

而對于本文中所提及的左右自動駕駛在高度捕獲時所出現的高度差異,正是由于連接在1100VT C端的ISIS 內部接地,導致通過1100VT E端的FMGC 1接收到地信號,從而使FMGC1 認為ATT HDG 發生轉化至CAPT/3 的位置,FMGC1選用來自3號慣導的氣壓慣性高度數據, 而此時ATT HDG 并未發生真正的轉換,從而ADIRU3 仍然使用來自ADR3的輸入數據來計算氣壓慣性高度參數,而不是ADR1 的數據,從而造成與ADR1 和ADR2 的50-100英尺的偏差,即自駕目標高度與左右PDF顯示氣壓高度的差異。(故障發生時ATT HDG 開關位于NORM位, PFD1 顯示氣壓高度數據來源于ADC1, PFD2 來源于ADC2.)

5 氣壓高度與氣壓慣性高度

大氣數據計算機基于靜壓數據提供氣壓高度和垂直速度數據。

慣導提供氣壓-慣性高度和慣性垂直速度(PFD上的垂直速度是由慣導提供的)。

氣壓慣性高度通過ADC計算的高度和垂直速度數據,并結合慣導的加速度數據得到, 其綜合了慣導的動態測量優勢和大氣數據計算機所輸出值穩定的特點。

FAC計算機也使用來自IR的數據,但是它僅使用氣壓高度數據來計算飛機的包絡,并不使用氣壓慣性高度數據,因此氣壓慣性高度數據不對FAC計算機的運算造成影響。

6 ISIS內廠維修注意事項

連接至1100VT C端的ISIS,通過J1的F銷釘接入到 其內部,經過防雷擊/濾波電路,再送到控制電路板(參考附圖 CMM 34-22-25 Page 2053),此管腳的功能定義為ADIRS 1/3 SELECTION 輸入,默認狀態下ISIS選擇顯示 ADIRS 1輸入的HEADING數據;當ISIS檢測到"f"管腳被接地時,顯示屏所顯示的HEADING數據來源切換至ADIRS 3.

給ISIS同時發送ADIRS 1和ADIRS 3 數據,通過測試試驗器模擬 f 接地,觀察ISIS顯示屏HEADING數據的變化可以來確定此功能的好壞,假設ISIS內部電路就已經導致 f 腳被接地,理論上該測試步驟會測試不能通過,但是如果CR29或電容C33性能不良,均會導致F釘電壓降到0伏,導致與此釘相連接的外圍設備FMGC1 得到錯誤的離散信號,將制導高度數據源切換至ADIRU3. 其中電路中的CR29,型號為SMBJ33CA,該管提供瞬時電壓波動抑制,故作為防雷擊保護作用。該雷擊管起始擊穿電壓在36.7V 至42.2之間,當電路中瞬時高壓消失后,雷擊管會恢復不導通狀態。在J1 F1外部輸入未接地時,該管腳的測試電壓為5V DC(實際測試電壓值為4.92V DC),這個電壓在ISIS部品內部被置為5V。外部被接地(選擇ADIRS 3)時 ,該管腳測試電壓被拉低為0V DC(附有測試照片)。因此對于擊穿管CR29要格外注意,判斷其正常工作的性能時需要施加一定的電壓,來判斷是否存在低電壓時就發生擊穿的情況。

圖8 AWM 34-22-02

圖9 CMM 34-22-25 PAGE 2053

圖10 銷釘功能定義CMM 34-22-25

圖11 ISIS ADIRU 源選擇端電壓測試

6 總結

對于沒有駕駛艙效應和故障信息的不正常飛行報告,需要認真分析系統的固有設計邏輯和特點,尤其對于多重數據來源的選擇需要具備清晰和全面的認識。空客A320飛機第三部大氣數據系統測量和計算方式與第一和第二部大氣數據系統的不同導致了測量高度的差異,在某些情況下FMGC選用了第三套大氣數據后,則會導致自駕捕獲飛行高度的偏差。在針對不同機型的維護中,要善于總結其特有的設計思路,從而快速解決疑難故障。在內廠維修中也要善于結合航空器運營人提供的故障報告,選擇相應的正確測量手段,從而找到導致問題的根本原因,避免未完成徹底修理的部件再次裝機。

張宏宇(1975-),民航大學航空工程專業工程碩士,深圳航空維修工程部技術室電子工程師,1995.7-1997.9供職于中國通用航空公司, 1997.9-2006.4供職于東航山西分公司,2006.4-2012.6年供職于翡翠國際貨運航空公司,2012.8-至今供職于深圳航空飛機維修工程部技術室。