淺談“延時判斷”在飛機告警指示系統中的應用

房靜?黃尚友?闞玉平

摘 要 為提高飛機操控安全性，飛機機電系統均設計有告警系統，當控制參數超過閥值時，發出告警信號，提示操作人員及時處置，以免對飛機操控造成進一步的影響。在實踐中，偶爾會有某項參數出現短時的超限情況，經分析系參數采集系統誤動作，發出誤告警信號。這樣的誤告警信號，干擾了飛行員注意力，影響了飛行安全，增大了地勤維護工作量，降低了飛機出勤率。本文提出了在指示系統設計邏輯中增加延時判斷功能，有效地濾除干擾信號，降低系統誤告警率。并以某型機自動組合國產化研制及燃油濾堵塞誤告警故障為例，分析了在邏輯判斷中增加延時判斷功能，有效地屏蔽干擾信號，解決系統誤告警問題的原理。

關鍵詞 飛機發動機;告警指示;延時繼電器;干擾信號

引言

為了向空勤人員提供飛機動力系統、燃油系統、液壓系統、操縱系統、電源系統、輔助動力系統和環控系統的主要工作參數，飛機上一般設有發動機指示/空勤告警系統（EICAS），除指示參數外，當參數超過限制值時系統還會發出告警信息，以便提示操作人員及時處置，消除外部威脅，降低告警事件對飛行安全的威脅程度。

飛機各系統參數的采集與發送依靠安裝到各系統的各種傳感器和信號器，被測量的參數轉化為微弱的電流或電壓，通過導線遠距離傳輸到控制系統。在信號傳輸的過程中，經常會受到其他設備、雷電、沉積靜電、振動、溫度、壓力、流量等變化等導致的干擾，這些信號的干擾往往是瞬時的。因此，在地面試車或飛行中會出現顯示器畫面突然跳轉或告警燈閃爍了一下又熄滅的現象。這些現象都是由于在瞬態過程在導線中形成的電流突然流動，對周圍電纜造成了影響，同時周圍電纜中的控制信號或模擬傳輸信號由于耦合突然出現跳變，從而引起接收電路的響應。這種現象是一種典型的瞬態或尖峰信號干擾，對誤告警信號的處理非常重要。

1延時判斷對短時誤告警信號濾除的原理

通過分析干擾信號的波形可以發現，這些干擾脈沖波時間較短，幅值較大，控制器收到的信號是正常測量信號和干擾脈沖波的疊加。告警信號一般采用閥值告警的數據處理方式，即給測量的參數設置一個閥值（最大值或者最小值），一旦大于或者小于閥值系統就發出告警，因此很容易導致誤告警的發生。飛行員看到告警信息后，就會采取應急處理程序對“故障”進行處理，不僅增加了飛行員的操作動作，造成心理恐慌，嚴重的還可能導致飛機迫降，影響飛行任務的完成。此時，如果邏輯運算采用延時判斷功能對信號進行處理，就可以有效地對干擾信號進行屏蔽，從而消除誤告警的發生。

延時判斷一般是通過增加延時繼電器或在設備軟件中增加延時判斷邏輯來完成的。延時繼電器是一種利用電磁原理或機械動作原理來延遲觸頭閉合或分斷的自動控制電器。其特點是，自吸引線圈得到信號起至觸頭動作中間有一段延時。

通電延時繼電器當獲得輸入信號后，立刻開始延時，需待延時完畢，其執行部分才輸出信號以操縱控制電路;當輸入信號消失后，繼電器立即恢復到動作前的狀態[1]。

2國產化自動組合結冰誤告警排除

某型機在地面試車時，安裝國產化自動組合的右發動機出現發動機結冰告警信息。

發動機防冰系統的原理圖見圖1。在出現結冰時，由于結冰信號器接受傳感器和標準傳感器進出氣孔的數目和尺寸不同，接受傳感器的進氣孔比標準傳感器的進氣孔更快的被凍結，這時，膜盒內外腔出現了壓力差，膜盒運動，通過曲臂傳動機構，壓力差信號器的微動電門將電路接通，并將信號傳遞給自動組合。自動組合得到該信號后一方面將該告警信號發送至發動機指示/空勤告警系統，另一方面將加熱除冰電流發送至結冰信號器，將結冰信號器上結冰徹底除掉以便繼續使用。

由于本次發動機結冰告警發生在環境溫度大約10℃時地面試車過程中，所以可認定結冰信號器處不會真實結冰，此為誤告警。

通過排查得出結冰信號器與線路插頭均無故障，故障原因定位到國產化自動組合上。將原右發自動組合又裝機試車，發現并未出現結冰告警。在實驗室進行模擬測量，檢查發現兩型產品在發出結冰信號時機上有明顯不同。原自動組合在結冰信號器發出結冰信號持續3s情況下才會發出告警，而國產化自動組合在接收到結冰信號第一時間就發出告警，并無延時3s的判讀。這樣，短時由于氣流擾動導致的信號器電路接通信號沒能有效濾除，這就導致了在機上連續出現發動機結冰的誤告警。

判斷出誤告警故障原因后，給國產化自動組合設計了具有吸合延時功能的繼電器，只有連續超過3s的結冰信號才認為是真實信號，從而濾除氣流擾動導致的3s以下的誤告警信號。

3燃油濾堵塞誤告警排除

某架機飛行后檢查時發現，發參歷史記錄中有“發動機燃油濾堵塞”告警故障信息，但空勤飛行中未注意到告警指示。

發參故障歷史記錄采用“觸發式”記錄，發參“發動機燃油濾堵塞”等故障信息顯示連續判斷約300ms有效后，在ED顯示器上顯示，同時注意燈閃亮。

發參燃油濾堵塞告警信息源于燃油濾上進出油油路上安裝的油濾堵塞壓差信號器，當燃油濾堵塞時，進出油油路兩端會產生壓力差，壓力差達到0.04MPa會導致壓差信號器發出燃油濾堵塞告警，發參采集器歷史記錄燃堵塞告警，并將堵塞次數累加一次。燃油濾堵塞告警的原理框圖見圖2。

導致燃油濾堵塞告警的原因有：燃油濾堵塞、壓差信號器故障、線路故障、發參采集器故障、油路壓力脈動。

經對壓差信號器及采集線路進行檢查，未見有短路及干擾信號竄入的跡象?，F場對發動機油濾進行實際檢查時發現，油濾上雖有些許污漬，但不足以導致油濾實際堵塞，清洗油濾并重新裝機使用，仍偶有告警信息，證明此現象并不是真正的油濾堵塞，為誤告警。

經初步分析燃油泵接通瞬間，燃油壓力突然升高，沖擊壓力沿管路傳遞，壓力脈沖到達油濾進出口處有時間差，進出口產生短時壓差，壓差信號器短時誤動作，發出油濾堵塞信號。該壓差與燃油泵、燃油濾個體差異有關，同時壓差信號器告警門限也存在個體差異。由于以上原因，個別發動機會出現燃油濾未堵塞的情況下，發出油濾堵塞告警信息。由于告警信息為瞬間觸發，發參歷史記錄中記錄了該信息，但ED告警區和告警燈無故障顯示。

對另外3架飛機進行多次試驗，該故障在燃油泵接通瞬間得以復現。通過對發參數據進一步解讀，發現記錄的告警時間長度均低于2.5s。

考慮到即便是真實燃油濾3s 短時堵塞，燃油會打開燃油濾安全活門，直接流向散熱器出油口，不會影響發動機實際供油。因此決定在發動機數據采集處理器記錄和顯示“燃油濾堵塞”信息時，增加3s延時判讀，以濾除燃油泵接通瞬時壓差導致的燃油濾堵塞誤告警。

4結束語

經過分析可知，通過在邏輯電路中增加延時判斷功能，可以有效濾除由于瞬時信號干擾或壓力脈動導致的誤告警信息，減少飛行員額外工作，從而提高飛機在飛行過程中的安全性與可靠性。

實踐證明，延時判斷在告警指示系統中的有效利用，可以對大多數測試采集中短時誤告警信號進行濾除，值得在系統設計中進行推廣利用。

參考文獻

[1] 王明皓.飛機電磁環境效應的特性及控制[J].航空科學技術，2013， （3）：1-6.

作者簡介

房靜（1992-），女，陜西西安人;畢業院校：西北工業大學，專業：飛行器動力工程，學歷：本科;現就職單位：中航飛機股份有限公司，研究方向：飛機動力裝置系統設計。