試論直升機飛行參數記錄系統設計及典型故障

孫久才

【摘 要】飛行參數記錄系統能有效提高飛行訓練的安全性。根據直升機飛行安全需要，結合工程經驗，對直升機加裝飛行參數記錄系統進行分析研究，介紹飛行參數記錄系統的基本組成和原理、加裝原則和相關標準以及飛行參數的校準方法；對飛行參數記錄系統兩個典型故障進行診斷分析，并提出解決方案。飛行參數記錄系統相關設計的研究能夠為工程技術人員在進行設計應用時提供一種思路和參考。

【關鍵詞】飛行參數記錄系統；記錄器；標校；故障診斷；直升機

一、系統組成與工作原理

（一）系統組成

國外生產飛參系統的公 司很 多，例如美國的L3公司、Honeywell公司、洛克希德 · 馬丁公司、聯信公司，英國的史密斯公司等。不論是國外還是國內的飛參系統，其原理基本一致，組成相似。飛參系統由機載設備、地面維護設備以及專用采集處理軟件組成。機載設備包括飛行參數采集器、記錄器、快取記錄器和音頻監控器，地面維護設備包括卸載校驗器和地面站。

（二）系統工作原理

飛參系統采用大規模集成電路、固態存貯及抗墜毀等技術，可以完成機上模擬量、開關量、數字量、頻率/周期量等信號的采集，這些參數經過采編器進行采樣、量化，并按照一定的幀格式對信號進行編碼，所有信號以數字量（ARINC717或 HDLC）的形式存入記錄器和快取記錄器中。存儲在記錄器和快取記錄器內的參數信息，由卸載校驗器讀取，通過數據回放譯碼設備，即地面站將原始碼還原成物理量，以數據表格、曲線、圖形報表和三維仿真等方式顯示或打印輸出，供飛行相關人員分析使用。

二、飛參系統加裝基本原則及相關標準

國外的固定翼飛機和直升機最先應用飛參系統，隨著國內直升機交付用戶數量的增多，軍、民用市場的拓展，直升機在國防力量建設和生產、生活中發揮越來越重要的作用。隨著使用的頻繁，事故征候、

等級事故不斷發生，造成很大損失，若不加裝飛參系統，事故真正原因將難以查證。

（一）飛參系統加裝原則

不同用戶對直升機的飛行參數記錄系統使用需求也不盡相同。民用航空用戶按要求需要對直升機強制加裝，部隊用戶使用的直升機需滿足國家軍用標準要求，特殊用戶使用的直升機必須滿足用戶提出的額外加裝要求。

1.中國民用航空局強制要求

中國民用航空局（CAAC）響應國際民用航空組織要求，分別在 CCAR-27-R1《正常類旋翼航空器適航規定》和 CCAR-29-R1《運輸類旋翼航空器適航規定》中對安裝的記錄器作出了一系列強制要求，例如選擇最可靠的匯流條為其供電，記錄的空速、高度、航向等數據精度等必須滿足要求，記錄器的顏色為國際橙，記錄器的外表面必須帶有反射條及水下定位裝置等。CCAR-91-R2《一般運行和飛行規則》也進行了相關規定，例如自2005年1月1日后首次頒發適航證、最大審定起飛質量超過3180kg的旋翼機，應安裝滿足附錄 F 規范的IVA 型飛行數據記錄器，所有類型的飛行數據記錄器應能保留運行過程中至少最后10小時所記錄的信息。

2.國家軍用標準要求

國家軍用標準沒有明確要求強制裝配飛參系統，但 GJB 2883-1997《機載飛行數據記錄器通用規范》和 GJB 6346-2008《軍用直升機飛行參數采集要求》明確了記錄參數。

3.用戶的特殊使用要求

針對不同用戶需求，以及直升機上任務系統的不同，記錄參數的選擇上稍有差別，有的用戶對羅盤等電子設備沒有進行數據采集。

三、通道標校及數據處理

飛參系統加裝完成后，必須進行數據的標校工作，確保記錄的數據可靠、準確。飛行參數采集通道標校通過建立或修正“參數校準曲線”，達到減少飛行參數采集器的采集誤差，間接檢驗每個通道工作是否正常，同時還可以檢測同一個傳感器通道的儀表指示是否超差，間接判斷儀表通道的性能。

（一）通道標校方法

飛行參數采集通道標校分為插值點標校和驗證性標校兩種方法。插值點標校是建立飛行參數的物理量工程值與二進制代碼之間的關系——參數校準曲線。參數校準曲線是飛行參數記錄系統解碼的依據。

插值點標校主要對象是模擬量參數，例如液壓壓力、滑油壓力、燃油壓力、發動機排氣溫度和大氣總溫等參數。

驗證性標校是根據飛行參數的物理量工程值與二進制代碼之間確定的函數關系，例如頻率量、開關量、數字量和輔助參數等，檢查輸 入對應的輸出。

在實際標校時一定要注意參數值的極性。飛行參數采集通道標校結束后，飛行數據管理人依據“飛參標準工藝卡”按權限修改飛行數據地面站軟件相關通道的參數校準曲線，如果發現個別參數標校的數據有異議，需要對相關通道進行重新校準，必要時對直升機相關系統進行技術排故。

四、典型故障診斷分析

飛參系統在通電檢查過程中，會遇到地面聯試不易出現的一些問題，下面就兩個典型故障進行，以便更深入地了解飛參系統。

（一）阻抗不匹配

故障現象：未接通飛行參數記錄系統斷路器前，發動機扭矩表和滑油壓力表不指示，接通后指示正常。

原因分析：經采集器線路檢查和測試分析，扭矩傳感器信號和滑油壓力傳感器信號均為電橋形式的信號輸出，在采集器不上電時，采集器模擬采集通道阻抗過低，使扭矩傳感器信號和滑油壓力傳感器信號電橋阻 抗不匹配，相應傳感器不輸出信號，造成了上述故障現象。

解決措施：將連線更換到采集器里高阻抗的通道上進行采集，經過地面檢查和飛行試驗驗證，發動機組合儀表上的扭矩和滑油壓力顯示參數和飛行參數記錄系統記錄的數據正確，故障排除。

（二）總線信號故障

故障現象：發動機發參采集單元（EECU）輸出給飛行參數記錄系統的 ARINC429 總線信號，不能被其接收到。

原因分析：這一故障可能是由于 EECU 負載能力不足、總線數據格式定義不匹配、線路原因或飛行參數記錄系統故障造成的。

（1）EECU 負載能力不足

EECU 同時與發參顯示器和飛行參數采集器通過 ARINC429總線進行交聯，理論上1路ARINC429總線發送端可 以有20路接收端，而ARINC429總線只有發參顯示器和飛行參數采集器這兩個接收設備，不存在帶載能力問題。

（2）總線數據源端與目標端格式不一致

借用發動機 EECU 檢測設備，從 EECU 的輸出端測量發出的數據，結果顯示數據正常，并按照接口控制文件中的規定，詳細核對目標接收端的定義，確定源端與目標端格式一致。

五、結束語

通過對直升機加裝飛參系統的研究以及在某型直升機上的實際應用，驗證了飛行參數系統設計時依據的標準規范、飛行參數的標校方法、飛行參數數據的判讀方法等滿足飛參系統設計、生產及日常維護保障的需求；通過對飛參系統故障分析及解決，改進了飛參系統的技術設計方案，提高了飛參系統加裝在直升機上的適應性，同時為工程技術人員設計及加裝飛參系統提供了一定的幫助和指導。

【參考文獻】

[1]潘永生，張鳳梅，張錄龍.直升機飛行參數記錄系統設計及典型故障分析研究[J].航空工程進展，2017，8（01）：109-114.

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