波音飛機天空內飾中頂燈故障的分析及排除

朱新榮 賀巍 文彬

摘要：波音飛機天空內飾的組成并不復雜，但是組成系統的每個環節都有其特殊性和多樣性。當燈光系統發生故障時，應關注系統的各個環節，否則有可能進入排故誤區。本文以一起頂燈故障為例，詳細講解系統各環節及細節，以提高頂燈的排故效率。

關鍵詞：頂燈;失效模式;排故邏輯;量線

1 故障現象描述

天空內飾的燈光系統的可靠性固然較高，但是也仍然會出現失效的情況，常見的故障有單一燈組件不亮、一串燈組件不亮、一串燈不受乘務員控制面板（ACP）控制，以及一串燈不滅等。某架飛機航后檢查發現，左側1排至42排艙頂燈不滅。下面通過這個典型故障的排除過程，對天空內飾的燈光故障展開詳細分析。

2 天空內飾燈光系統原理

圖1所示為天空內飾頂燈的組成和連接方式，有電源、燈組件、ACP以及通信線路（RS-485、RS-232）。通過在ACP的設置可對客艙燈光進行控制，共有四組回路，分為左右兩側窗燈和左右兩側頂燈。窗燈和頂燈的主要區別在于電源的連接方式，本文所舉頂燈故障案例說明中的相關內容也可以應用在窗燈上。為了方便研究，將天空內飾的組成進行簡化，如圖2所示。

3 電源部分

天空內飾的燈組件、控制部分和電源部分是分開的。燈組件主要分為兩部分，一部分是窗燈，另一部分是艙頂燈，兩者的電源設置不同。頂燈部分，每個燈組件的電源并聯，每個燈組件有單獨的電源供電;窗燈電源為分組并聯后再進行串聯。因此，對頂燈來說，在尚未確定故障原因時，不能使用新件或者是功能良好的舊件來串故障件，盲目串件有可能造成新件的損壞。正常情況下，應脫開電源插頭，用萬用表測量相關燈組件電源，查看是否有115V交流電，即可判斷是電源線故障還是其他原因;如果沒有檢測到115V交流電，則應首先檢查線路，在修復了損傷的導線后再進行下一步的排故工作。

4 燈組件

燈組件故障是常見故障，但故障形式卻多種多樣，除了存在通信方面的問題，燈組件本體故障的原因也很多。

首先來了解燈組件的大致原理。如圖3所示，燈組件由IPSC（分為主控制和輔助控制）、LED基板、搭接基板和內部電插頭組成。

IPSC主要分兩部分，一部分是供電，產生三種類型的電壓，16.5V、5V、3.3V，分別為不同的電路提供電源，其中16.5V是LED基板的電源。另一部分是控制，主要由微型控制器進行控制，接收RS-485數據信號和Token-in離散型指令信號，內部通過特定的基板搭接線束在主控制IPSC和輔助IPSC之間進行數據交換。

每個燈組件內都有不同長度的LED基板，且分為不同類型。bin燈為WWA，即為冷白、自然白和琥珀色;wash燈為RGB+W，即紅、綠、藍、白四種色。LED基板受IPSC控制來改變燈組件的發光顏色和強度。此外，wash燈和bin燈安裝之后，需要在ACP上裝載數據才能接受ACP的控制。

5 乘務員控制面板（ACP）

ACP是天空內飾的總控制器，控制著飛機前后登機區域、前后客艙區域的照明，且能設置不同類型的燈光場景。為了滿足燈光控制的要求，ACP包含三個數據包：

1） OPS系統操作軟件。

2） CDB構型數據庫。天空內飾應用于不同的機型，因此根據飛機尺寸和設計制定了構型數據庫，用于尋址控制。

3）LDB照明數據庫。主要控制燈光的顏色和發光強度。

ACP使用的軟件版本號分為V4和V5兩種，它們的操作界面有所不同，但更為重要的是ACP的版本號應與燈組件的生產批次相匹配。波音服務信函SL33-06中明確說明第2代燈可以代替第1代燈，而第1代燈不能代替第2代燈。第2代燈應與V5的軟件匹配使用。第1代燈可以被V4和V5驅動。混裝情況下，第2代燈是第1代燈的備用件，無法完全發揮2代燈的功能。當天空內飾的燈組件全是第2代燈且與V5軟件匹配時，才能完全發揮2代燈的功能，且工作可靠性還能提高。

2013年9月之后第1代燈組件已停產。因此在更換燈組件時，應仔細核對件號，避免不必要的錯誤，以提高排故的準確性。

通過以下方法，無需拆任何部件，也可在飛機上觀察到燈組件的件號，提高排故效率。

ACP維護頁面中有3個重要的系統功能：自檢、構型檢查、數據下載。

1） 當ACP有故障時，左上方琥珀色LED燈點亮，有可能無法控制天空內飾的燈光。此時應對ACP進行自檢，查驗故障代碼。

2）在構型檢查中，正常情況下會有組件件號、序號、固件版本（小芯片）、CDB、標準場景等數據。也會出現“INVALID”信息，顯示如圖4所示的內容，分為單個組件和一串組件出現“INVALID”兩種形式。單個組件出現“INVALID”的原因是該燈組件出現故障，如LED基板、連接線、IPSC故障等;一串組件出現“INVALID”信息則可能是通信線路存在問題。同時，構型檢查中還會給出組件的位置序號，如“3-7 COS Light At Row 40 Right”即第3系列、按照數據傳輸方向順序的第7個組件，其余英文信息給出了位置提示，以方便排故時找尋故障燈組件的位置。

3） 因ACP版本號不同，數據下載的說法也不一樣。V4描述為“ACP to LRUs”，V5描述為“Phase 2 Data Load”，但其功能相同，都是將標準場景的數據、地址、區域標記下載到燈組件中，使燈組件接受ACP的控制。在數據下載過程中，燈光呈現綠色。

6 通信線路

天空內飾的燈光控制離不開通信線路，有四種傳輸信號RS-485（+）、RS-485（-）、Token SIG（RS-232）、Token ref （RS-232），頂燈中還有一根屏蔽線，此屏蔽線有絕緣層，也不接地，起到保護RS-485信號不受干擾的作用。這5根線路集中于一個插頭上。其中，RS-485線路控制燈光的顏色和強度;RS-232線路控制組件的識別。圖5、圖6分別為RS-485和RS-232線路在電路中具體的連接方式。從兩圖中可以看出，RS-485數據信號在系統中是并聯的，而RS-232離散信號在系統中是串聯的。由它們連接的方式可知故障模式有多種可能，表1列出了可能性較大的幾類故障模式。

線路故障占燈組件失效故障的比例較大，一旦線路出現故障，進行ACP自檢時就可以找出相應的故障燈組件。在排除了電源和ACP故障的可能性后，可以通過以下方法來確定故障原因，這些方法都是常用且實用的方法。

1） 串件。這是一種比較快捷的排故方法，但是應注意不能盲目串件。

2） 旁通。FIM中提到使用專用設備C33001-1，該設備相當于一根旁通的導線，可將故障件旁通。

3） 燈組件量線。同樣是為了找出故障燈組件及其上游的燈組件，按照手冊CMM33-20-29中TEST Procedures，使用萬用表分別測量這兩個燈組件。涉及RS-485和RS-232、屏蔽線等5根線路，根據量測結果判斷故障點，如圖7所示。

4） 系統量線。主要涉及的線路有兩根RS-485線路和兩根RS-232線路，且RS-485（+）與RS-485（-）在末端通過終端電阻相連，在ACP端脫開電插頭可進行測量，以判斷線路是否正常。此方法主要用于排除ACP到燈組件、以及燈組件到終端電阻的線路問題。Token SIG線是串聯線，通過ACP上尋址可得知尋址失敗的燈組件，從而判斷故障點。

7 排故過程

針對前述某架飛機左側1排至42排艙頂燈不滅故障進行以下檢查。

1） 因為不受控制的燈組件處于明亮狀態，且重置P5-13的CAB/UTIL電門后故障依舊，說明燈組件電源輸入正常。

2） 自檢前ACP出現“RS485 PORT #2 INTERNAL LOOPBACK FAILURE”信息，將前ACP面板與其他參數相同的飛機進行串件，前ACP功能正常，排除了ACP故障的可能性。正常情況下，ACP自檢無故障代碼，也可以認為ACP功能是完好的。

3） 在ACP面板的構型檢查中，PORT #2所有的燈組件的信息均顯示“INVAILD”信息。因此，首先對燈組件進行排查，排除燈的問題。

4） 進一步對線路進行排查。ACP構型檢查中出現了一系列的“INVAILD”信息，則線路問題源自第一個出現“INVAILD”的燈組件，或者上游第一個燈組件，此段線路應該重點排查。

5） 也應考慮出現組合故障的可能，即存在線路故障的同時也存在燈故障。這種情況下應遵循三個原則：更換件盡量少，維修成本要低，工作量要少。首先，處理燈組件的故障，采用串件或旁通的方法確定故障燈組件， 在確保燈組件沒有問題之后，再對系統線路進行檢查。

6） 檢查結果表明，此故障是一個組合故障，ACP與第一個燈之間的RS-485出現了故障，燈組件同時也發生了故障。

8 結束語

相比之前的鹵素燈，天空內飾有較高的系統可靠性，同時其復雜性也有所增加。當存在通信功能的天空內飾燈光系統發生故障時，排故難度增大，但依然有章可尋。在頂燈中，燈組件發生故障的可能性最高，更換時不能盲目，首先要確保電源的可靠性，在安裝之前最好測試燈組件的電氣性能。在ACP構型檢查中，如果出現單獨幾個燈組件沒有信息，正常情況下是燈組件故障;而出現一串“INVALID”信息，則線路故障的可能性較大，也不排除ACP故障的可能性，因此需要通過ACP自檢來排除其故障的可能性。如果遇到線路問題，量線的方法非常講究，方法正確將提高排故的效率。此外，各組件之間的電插頭連接檢查應作為一個重要的環節，多數情況下可能是因為電插頭松脫而導致系統不受控制。窗燈與頂燈的排故方法大致一樣，在此不再贅述。

參考文獻

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