NORMARK7013B航向設備雷擊故障分析及其防雷系統改進

李洪昌

地處雷雨多發地區的儀表著陸系統臺站，雖然在安裝之初都配備了防雷系統，但在每年的雷雨季節遭受雷擊的概率依然很大。對于僅有一條跑道運行，甚至只配備了單向儀表著陸系統的機場，一旦遭受雷擊，將直接影響到航班的正常著陸，給空中交通管制，機場，航空公司等部門帶來很大的壓力。本文從某臺站遭受雷擊故障檢修出發，探討對防雷系統的改進措施，避免類似情況的發生。

【關鍵詞】ILS 航向信標 雷擊 改進措施

儀表著陸系統（ILS）是由安裝在跑道中心延長線上的航向臺（LOC）和跑道側的下滑臺（GP）以及測距儀（DME）或指點信標（MB）組成，為著陸的飛機提供水平和垂直面距離引導信息。它為處于航行末端的飛行器提供引導，大家知道在這個階段是航空安全事件多發期，因此，保證導航信號的連續和準確具有極其重要的意義。筆者在對某航向臺站雷擊故障排查過程和防雷系統改進和全國同行做個探討，希望能對大家有所幫助，共同提高設備保障能力和對雷擊故障的快速檢修，并其做到前車之鑒的作用，減少雷擊發生的概率。

1 故障現象

該航向臺處于華東某大型機場內，設備是由INTERSCAN公司生產的NORMARK7013B型。2009年完成安裝調試和投產校驗飛行。2015年4月5日22：20分，值班員發現該航向的遙控器盒監控終端電腦同時告警，設備關機。由于當時機場雷雨異常強烈，初步判斷設備遭受雷擊所致。在啟動應急通報處置后，緊急安排搶修人員到臺檢查，設備雙機故障關機，主要監控參數都處于告警狀態，設備無法正常開啟。

2 故障分析過程及整改措施

2.1 判斷故障位置

將設備放置強制開機，檢查發現設備雙發射機都存在同樣的故障現象，即航道，寬度，余隙的參數均告警，而近場監控參數顯示則正常如圖1所示。

通過航向設備系統組成來看（如圖2），由于航道寬度余隙三個參數是由經天線系統反饋的信號經監控混合網絡（MCU）合成后送到設備機柜監控器部分處理的，初步判斷應是監控回路某點故障所致。因為近場監控參數是直接接受外場信號，并直接送回監控器處理，而近場監控數據在使用外場測試儀檢測時正常，則代表設備發射機，發射電纜，天線分配單元，航向天線的發射部分均應正常。懷疑點集中在監控回路中，包括天線的監控信號取樣點，監控混合網絡，監控電纜，監控器板件。一般情況下，造成故障的點僅有一處，20單元的天線陣中，同時在20個獨立的天線都產生取樣信號故障可能性極低。同理，三根由監控混合網絡送回機房設備的電纜，同時出現問題的可能性也不大。剩下的公用部分就是監控混合網絡和監控器內的相關通道。為了進一步判斷故障點，將正常的近場監控信號送入相關通道，此時均能正常反應參數狀態。據此，判定故障點為監控混合網絡。一般情況下，監控混合網絡是沒有備件的，幸運的是當時由于某些特殊原因，我們手頭上有一個備件，更換后設備恢復正常。

2.2 原因分析

由于故障發生時，該機場區域內雷電活動異常強烈，正常的雷電經天線陣頂上的避雷帶和引下線入地。近場監控天線也配備了避雷針和引下線。雷電直接擊中天線的概率被大大降低。但某些直擊到地面的雷電信號，其強大的感應信號通過監控電纜竄入監控回路。而在設備端進入監控板件之前，有效的避雷裝置也起到了作用，并未對設備造成損害。但通過監控電纜竄入監控混合網絡的雷電信號則擊毀了監控混合網絡中的部分元器件，從而從監控混合網絡輸出的信號錯誤，造成告警關機。雷電信號走向如圖2。

2.3 改進措施

針對此次雷擊的教訓，我們對該設備的防雷系統進行如下檢查和改進：

（1）由于航向設備的監控混合網絡處于室外，同時一般又無備件儲備，一旦故障，恢復時間會比較漫長，嚴重影響機場運行。因此，需要加強對該部件的保護，在直擊雷基本可以防護的情況下，在監控混合網絡的輸出端加裝SPD，以防類似雷電信號損壞MCU。

（2）對該設備的防雷接地系統進行全面檢查，在圍繞航向天線陣的接地系統接地電阻測量時發現，測得的值較往年偏高，但又在標準范圍內（小于4歐姆）。將接地體按走向挖開，發現多處連接點斷開，由于機場處于東南沿海，土壤濕潤，接地效果好，僅從接地電阻值是看不出問題的。需要重新處理。

（3）經專業防雷公司檢測后，對此次雷擊后部分不穩定的SPD進行更換。以確保防雷系統的有效性。

（4）前車之覆，后車之鑒，對其他航向臺站采取同樣的處理措施。

3 維護建議

（1）根據導航系統所處地區的氣候特點，了解所處地區的雷電防護等級，不同的地區防護要求是有差異的。在設計防雷系統需要考慮進去。

（2）在每年雷雨季節到來前，委托具備資質的防雷專業公司對防雷設施進行系統的檢查，發現問題在雷雨季節前完成整改。

（3）建立防雷設施的日常檢查維護制度，導航設備維護人員需要按要求，爭取在日常檢查和雷后檢查中發現問題，并及時整改。

（4）一旦設備遭受雷擊，需委托專業的公司對系統進行全面檢測。

（5）不斷從各種雷擊案例中積累經驗，尋找防雷系統中存在的薄弱環節，通過整改使其日臻完善。

4 結束語

通過這個案例我們發現，有了防雷系統并不代表萬無一失。應通過日常檢查和其他設備雷擊案例分析，持續檢查和發現防雷系統中的薄弱環節，不斷改進，減少雷擊災害的發生。同時鑒于儀表著陸系統的重要性，對于系統中的公用部分，備件儲備又有困難的，一定需要加強防護。

參考文獻

[1]NORMARC 7013B-7014B INSTRUMENT LANDING SYSTEM INSTRUCTION MANUAL.

[2]MH/T 4020—2006，民用航空通信導航監視設施防雷技術規范.

作者單位

中國民用航空華東空中交通管理局設備維修中心虹橋導航室 上海市 200335