通用航空飛機機載電子設備故障檢測方法探討

秦逸

（中國民用航空飛行學院，四川 廣漢 618300）

通用航空飛機機載電子設備較多，如靜壓系統、燈光照明系統、GPS接收機、ADF自動定向機系統、警告系統等。現階段，飛機飛行對其設備的依賴性也越來越大；只有飛機機載電子設備各功能正常，才能確保飛機順利完成飛行。因此，定期進行故障檢測尤為重要；由于通用航空飛機機載電子設備檢測流程繁雜、人力資源投入大，使得故障檢測效率不高。基于這一條件下，找到高效、科學的故障檢測方法顯得尤為關鍵。

1 通用航空飛機機載電子設備故障類型

引起飛機機載電子設備故障的因素有很多，例如：工作環境、系統結構、規范操作、運行時間等。對此，筆者結合功能影響、故障頻率、危險性、故障原因對航空飛機機載電子設備故障分類。通用航空飛機機載電子設備故障可以分為，硬件設備故障、軟件故障、系統異常。

1.1 硬件設備故障

因為某種影響因素導致設備物理電子元件受損而無法順利運行，比如在對CESSNA172飛機試車通電時的機組無通訊聲音。對此，對GIA1與GIA2交換從而找到故障位置，如是組成問題應更換GIA構件。若故障仍然未得到解決，則需考慮是否音頻異常問題，及時更換GMA構件。

1.2 軟件故障問題

通用航空飛機機載電子設備運行時軟件故障也是有可能的，比如CESSNA172飛機試車通電時，機組顯示預警信息：PED1 CONFIG—PFD1 configuration error.Config service req'd的信息，表示G1000系統檢測到PED構型不匹配。為此，應首先斷開電源并持續供電3次，檢查故障問題是否仍然存在。如果存在使用SD卡重新構型，系統頁組構型裝載按壓UPDT CFG軟式按鈕展開軟件與構型裝載，顯示正常。

1.3 系統異常故障

電子設備綜合了電子信息分布式機構，若為系統層次偏差則會對電子設備系統構成威脅。例如CESSNA172飛機中，GRS77AHRS為姿態、航向、基準構件，為PFD、MFD、GIA63d集成電子元件提供飛行性能。另外，GRS77AHRS與GDC74A飛行數據處理器、GMU44地磁儀相互影響，生成導航系統。發生故障信息AHRS TAS—AHRS not receiving airspeed異常是否與GRS77S沒有接收到空速信息有關，應及時檢測RRS/GDC內部鏈接狀態。

1.4 邏輯故障

通用航空飛機機載電子設備邏輯構件操作錯誤、輸入與輸出不配就會出現異常故障。不過，邏輯故障不經常出現，通常集中于設計、更換過程發生故障問題。

2 通用航空飛機機載電子設備故障判斷

2.1 專家檢測判斷

專家檢測判斷多是專家結合實踐經驗做出分析，根據以往成功經驗進行總結且結合故障研究，從而確定故障電子設備。這種檢測方法有著過程簡單、效率高的特點。在通用航空飛機機載電子設備診斷中較為常見，也是應用較多的方法，但要求專家對通用航空飛機機載電子設備有很深的了解以及豐富的故障判斷經驗。

2.2 典型故障分析

該種方法主要是基于案例分析，總結維修檢測經驗，從而推理出對通用航空飛機機載電子設備故障的檢測方法。這種方法是對已經出現故障搜集其特征，便于故障總結。案例搜索為故障查找提供了便利條件，結合故障特點制定維修方案，例如CESSNA172、PA44—180飛機，通過對電子設備故障總結、分類進行故障排除，構建故障統計分析庫，便于故障問題相近時能提供依據。

2.3 故障邏輯分析

該種方法主要是通過故障現象，結合飛機結構原理以及電子設備的構型，分析產生故障的原因。這種檢測方法需要對飛機電子設備的構型及各部件之間的關系有很深的了解，通過不同的邏輯關系制定出不同的檢測判斷方案。通過故障邏輯分析查找出故障電子設備。這種方法在通用航空飛機機載電子設備越來越集成化的發展中，會更多的使用到。

3 基于電磁信號故障診斷方法

設備故障診斷技術綜合了多個學科知識，電子電路故障診斷技術即是結合對電子電路的可及節點與其它信息的檢測，判斷設備狀態確認故障元器件位置與可能出現的故障。伴隨著電子信息技術的進步，設備結構尤為繁雜，自動化與集成化程度較高，各設備之間緊密結合、相互作用。同時，故障設備也會出現連鎖反應、停機甚至更加嚴重的后果，對現代設備系統穩定性、可靠性要求嚴格。

對原有故障診斷技術信息資源不足，經過搜集飛機機艙尤其是機頭位置的電磁信號，利用電場與磁場探頭、高速數據搜集卡、頻譜分析儀獲得機頭位置的電磁環境，與飛機順利運行的電磁環境對比，對航空電子設備展開故障分析。

3.1 研究內容分析

分析緊密的機艙內部尤其是機頭電子設備排列較為緊密的部分，電子設備運行中的電磁耦合導致的傳導與輻射干擾的場空間排列特點與幅度、頻譜特點。其內容分為以下幾點：第一，航電設備機柜輻射發射、電源分配系統的傳導噪音、輻射、傳導干擾機理。第二，機艙大小、結構、機艙中航電設備安裝位置、有關總線布線。第三，機艙中航電設備屏蔽、連接等抗干擾方法應用。第四，機艙中航電設備電磁干擾分析環節。第五，機艙中高優先級的電磁干擾及其制約電磁干擾的方法。第六，電磁信號的電磁干擾故障診斷與預測分析。

3.2 核心問題分析

由于艙內的電磁場都來自不同電磁源共同影響結果，若無法獲得艙內電磁環境就無法獲得艙內航電設備具體條件、對航電設備的抑制。因此，應找到高優先級電磁影響異常且找到出現的原因。各電磁干擾異常和系統的航電設備有著直接聯系，不同航電設備自身都為干擾源，不過其作用大小有著明顯差別。基于操作上分析，想要逐個分析干擾源具有較大困難，只要協調好干擾源問題就可以確保系統達到電磁兼容要求。

3.3 擬采用技術路線

因為電磁影響是一種瞬態問題研究，擬采取時域有限差分法在系統的電磁條件下建模、分析。電磁場問題最佳要求為負荷Maxwell方程準確回答，但是僅有部分幾何形狀與結構簡單問題才會得到解析。關于實際應用時的電磁場需求，想要通過封閉形式解析有較大困難，可以通過唯有數值方法。

上世紀末，電子計算機技術得到了快速發展，有關電磁場問題的數值計算得到了重視與應用。其中時域有限差分方法將帶有時間變量的Maxwell旋度方程轉成差分方程；同時模擬了電磁脈沖和理想導體作用的時域響應。現如今這種方法趨于成熟，FDTD方法特點優勢集中體現于幾點：第一，直接時域計算。FDTD將不同類別問題作為初值問題解決，保證電磁波時域特點全面呈現。若要求提供頻域信息，僅對時域信息展開Fourier轉換即可。第二，適用廣泛。因為FDTD方法根本目標是總結電磁場普遍規律的Maxwell方程，所以只要設計有關空間點數值就能夠模擬不同繁雜的電磁結構。第三，伴隨著計算機技術的廣泛應用，系統處理技術也得到了提高并提升了計算速度。FDTD計算特征為各網格點的電場僅和四周相近網格點的磁場場值相連，從而更加適用于并行計算。目前，FDTD已經得到了重視，還能夠對復雜邊界環境下電磁場排列計算的案例提供參考。

4 結語

綜合分析，通用航空飛機機載電子設備故障診斷中，故障診斷技術在飛行器電子設備設計、生產、維護中有著重要影響。文章對通用航空飛機機載電子設備故障診斷展開分析，分別從通用航空飛機機載電子設備故障類型、電子設備故障判斷、電磁信號故障診斷方法三方面進行了分析。