民用飛機典型大氣數據系統故障分析

趙潔玨

【摘 要】大氣數據系統是民用飛機導航系統中重要的子系統，它為其他飛行子系統提供了最基本的大氣參數以供飛行過程中各個重要參數的計算、參考。本文介紹了幾種常見的大氣數據系統設計構架，給出了典型大氣數據系統的故障分析思路，為民用飛機大氣數據系統的生產制造故障排除、航線日常維護提供了思路。

【關鍵詞】大氣數據系統；獨立式；集成式；故障分析

中圖分類號： V214.37 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）19-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.012

Typical Air Data System Fault Analysis of Civilian Aircraft

ZHAO Jie-jue

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai，200436，China）

【Abstract】Air Data System is an important part of Navigation System.It offers basic air parameters for flight computation and references.Here introduce several Air Data System structures，and propose typical train of thoughts for fault analysis.This provides new thinking for routine maintenance and manufacturing trouble shooting of civilian aircraft.

【Key words】Air Data System；Independent type；Integrated type；Fault Analysis

0 引言

大氣數據系統（Air Data System，以下簡稱ADS）是一種自動計算系統，是民用飛機導航系統中重要的組成部分。他的主要功能是感受飛機飛行環境和飛機使用數據。它既可作為飛行人員判讀的指示儀表，指示出飛機的高度、空速、M數、大氣溫度等；又可作為信號傳感器，向指示記錄、自動飛行、飛行控制、慣性導航、空中交通管制、飛行數據記錄、中央維護等系統輸送信號[1]。

隨著科技的發展，ADS開始由獨立的系統、設備、管/線路的系統，開始向復合系統轉變，例如大氣數據慣性基準系統（Air Data Inertial Reference System，以下簡稱ADIRS），將ADS和慣性基準系統計算功能在一個計算機中實現，減少了機載設備重量，增加了有效載荷、燃油消耗。除了不同系統計算機的功能復合外，還有多功能探頭的發展，也是ADS的一個技術發展方向[2]。

1 獨立式ADS

獨立式ADS由大氣數據計算機、大氣溫度傳感器、全靜壓系統以及大氣數據加熱控制系統等組成，此外還有連接這些組成部分的管路、線路。

獨立式ADS傳感器、計算機獨立的實現某一類傳感、計算功能。整個系統通過全靜壓探頭來感受大氣全壓與靜壓。總溫傳感器將溫度轉換為電信號傳輸給大氣數據計算機。大氣數據計算機根據全靜壓、總溫等數據，通過內部計算程序以及大氣參數修正數據庫，計算大氣參數。由于計算系統獨立、傳感器也相對獨立，不存在多系統復合計算的問題，在排除系統故障時，可以避免其他航電系統故障的干擾，較快的定位故障位置。

2 集成式ADS

2.1 計算系統集成——大氣數據慣性基準系統

早期的民機上，ADS和慣性基準系統作為兩個獨立系統使用。前者具有大氣數據基準功能，完成垂直導航；后者具有慣性基準IR功能，完成水平導航。現在廣泛被“空客”和“波音”飛機所使用的ADIRS，是集水平導航和垂直導航于一體的綜合導航系統，利用兩個系統的優勢，取長補短，獲得優于任何一種系統的計算精度和可靠性。

ADIRS系統的特征除了不同計算系統間的高度集成外，傳感器與探頭接收到的數據沒有直接傳輸給對應計算機，而是將數據直接傳輸至ADM模塊，再由模塊通過電子線路傳輸至總線，由總線將數據傳輸給其他電控系統。與獨立式系統相比，這類系統模塊化程度提高，整個系統出現故障時，可根據具體的故障信息定位到故障模塊。

2.2 傳感器集成

除了計算系統高度集成設計外，還有傳感器的集成設計，如A380機型的ADS的傳感系統使用多功能探頭的設計，這種多功能探頭能夠同時測量大氣的全壓、總溫及迎角數據，減少了飛機重量[3]。

3 常用故障分析思路

根據以上兩個典型的ADS結構及日常維護、排故工作，給出兩類系統的常用排除故障思路。

3.1 獨立式系統

獨立式ADS故障定位通常采用分類排故的思路。在不明確故障源頭的情況下，分類排除可能產生故障的部分。如圖1所示。

獨立式系統的故障分為本系統故障或交聯系統故障。

（1）本系統故障：根據ADS的基本結構又分為計算機及控制設備故障、傳感器故障、全靜壓管路故障及ADS內部線路故障。

①計算機及控制設備故障：包括大氣數據計算機、相關備用儀表以及加熱系統控制器。

②傳感器故障：包括全靜壓探頭、全壓探頭、靜壓孔、總溫傳感器等，不同機型的ADS結構具有不同的壓力探頭配置；

③全靜壓管路故障：全靜壓管路是大氣總壓、靜壓的重要傳輸通道，一般為鋁合金制導管或成品軟管；

④ADS內部線路故障：ADS內的設備供電線路、加熱線路等故障。

（2）交聯系統故障：分為交聯線路故障與交聯系統內部故障。

主要指交聯系統內部存在一些故障，使該系統傳輸或反饋給ADS的數據失效、丟失或無法計算，間接影響了大氣數據的正常功能。交聯系統內部故障亦可根據該系統構成從設備、線路等方面分類排除故障。

3.2 集成式系統

集成式系統故障也可分為本系統故障或交聯系統故障。

集成式系統的本系統故障源定位主要以模塊化的思路進行。集成式系統中，每一個ADM都具備各自功能，存儲了一部分重要的原始數據，包括不同側的全壓、靜壓、總溫、迎角等，這些都是用于計算空速、馬赫數、垂直高度等重要飛行數據的原始依據。ADS出現故障后，通過設備的工作原理及系統的設計原理等資料，定位故障模塊。定位故障模塊后，檢查模塊所連接的傳感器、管路、線路等。

集成式系統的交聯系統故障與獨立式系統的交聯系統故障相似，可根據交聯系統的結構進行分類排故。

4 故障預防

ADS在空中感受高速流動的氣流壓力和周圍的大氣溫度，如果氣流潮濕或氣流中有異物，容易對ADS的全靜壓探頭、管路造成不良影響。例如，探頭的氣流孔若有異物，將導致大氣數據計算機接收到的氣壓值有偏差，直接影響計算的空速值、高度值的準確性；而長時間的在潮濕地區飛行，容易加快全靜壓管路表面的氧化，影響氣流從探頭至計算機的傳輸，也將直接影響計算指標的準確性。這些常見的故障就要求在日常維護中注意以下工作：

（1）飛行后及時按照維護要求對積水器等裝置放水；

（2）飛行前后要檢查探頭氣流孔是否存在異物，若有，及時清理；

（3）定期檢查機上全靜壓管路的氣密性；

（4）地面狀態時，嚴格控制探頭加熱時間，防止加熱時間過長燒壞元器件。

【參考文獻】

[1]馬娟.數字式大氣數據計算機的軟件設計與實現[D].西安：西安電子科技大學碩士學位論文，2012，1.

[2]華丹宏.新一代機載導航系統的發展——從Boeing看ADIRS、GPS的應用[J].民航經濟與技術，1997，192（12）：51-53.

[3]徐悅，陶建偉.B787飛機與A380飛機大氣數據傳感器方案對比研究[J].科技資訊，2014，19：90-91.

[4]薛博博，鄭東興.A320系列飛機大氣數據系統故障淺析 [J].科技信息，2010，（21）：514.

[5]成功.針對B737-800飛機大氣數據系統的故障排除[A].航空維修理論研究及技術發展學術交流會論文集[C].2011.

[6]陳亦奇.737NG空速管加溫故障分析和預防措施研究[J].中國新技術新產品，2017，02：67-68.

[7]鮑奐偉.波音737NG飛機無警告的皮托管加溫器部分失效故障分析[J].航空維修與工程，2017，03：95-96.