備份飛行顯示系統指示空速跳零導致飛控模態退出問題處理方法

張曉再 楊紅超

（1、駐廣州地區第三軍事代表室，廣東 廣州510656 2、駐貴陽地區軍事代表室，貴州 貴陽550014）

1 問題描述

2018 年1 月，直升機在第626 架次試飛過程中，備份飛行顯示系統指示空速出現跳零導致飛控模態退出問題。檢查飛行數據發現，指示空速數據在飛行2 時40 分時出現由112km/h 跳至0。

2 問題定位

備份飛行顯示系統的指示空速的工作原理：如圖1 所示，機上的全壓氣管和靜壓氣管向備份飛行顯示系統提供氣壓，備份飛行顯示系統通過壓力傳感器電路將氣壓轉換成頻率、電壓信號，備份飛行顯示器軟件在獲取到頻率、電壓信號后經過算法解算得出全壓值和靜壓值，由全壓值和靜壓值經過算法解算得出指示空速，然后將指示空速通過ARINC429 發送到飛控和飛參，通過RS422 發送到航姿測量單元，再通過1553B 發送到飛控。

圖1 備份飛行顯示系統的指示空速的工作原理框圖

查看飛參記錄的數據，并進行數據分析，情況如下：

a.表1 中，在飛行時間02 時40 分40 秒，指示空速出現跳零情況，由112.438km/h 跳至0；

表1 飛行數據

b.經過分析數據，除了指示空速存在跳變，還有4 組數據存在跳變，分別是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、大氣靜壓。大氣靜壓是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、指示空速解算的輸入參數，根據靜壓跳變數據計算其他數據的變化是對應符合的，因此指示空速跳零由大氣靜壓跳變產生。

根據故障現象分析及排查情況，分析備份飛行顯示系統指示空速跳零的原因，形成故障樹如圖2 所示。

圖2 備份飛行顯示系統指示空速跳零故障樹

a. X1：解算算法故障。根據備份飛行顯示系統的指示空速的工作原理，指示空速是依據輸入的全壓和靜壓解算而來，通過查看飛行數據，除了跳零數據，其余數據正常，說明解算算法正常，排除X1。b. X2：軟件接口通訊故障。通過查看飛行數據，飛控、飛參均能正常收到數據，說明軟件接口通訊正常，排除X2。c. X3：采集電路故障。通過查看飛行數據，飛控、飛參均能正常收到數據，說明產品能夠采集到大氣數據，全壓傳感器和靜壓傳感器采集模塊電路為同一個，飛行數據中全壓傳感器數據正常，未發生跳變，因此采集電路正常，排除X3。d. X4：傳感器故障。根據表1 飛行數據分析，指示空速跳零的同時，大氣靜壓、氣壓高度、絕對相對氣壓高度、升降速度同時產生跳變，大氣靜壓是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、指示空速解算的輸入參數，因此指示空速跳零由大氣靜壓跳變產生。根據返廠的故障件進行故障排查，故障可以復現，在更換靜壓傳感器后，故障未出現，因此，結合飛行數據分析和故障排查情況，問題定位為靜壓傳感器故障，即問題定位為X4。

3 問題復現

根據發生故障時的大氣壓力值，使用大氣測試設備對故障備份飛行顯示系統的靜壓傳感器和全壓傳感器施加相近的氣壓（靜壓：920hpa，全壓：926hpa），進行大氣數據常溫測試，未出現指示空速跳零。

按相同的氣壓下對產品進行低溫、高溫及振動條件下的大氣數據測試，情況如下：

a. 進行低溫（-40℃）條件下的大氣數據測試，未出現指示空速跳零，未出現故障現象；

b. 進行高溫（60℃）條件下的大氣數據測試，共出現指示空速跳零情況2 次，故障現象復現，指示空速由112km/h 變為0，高度由807m 變為753m；

c. 進行振動條件下的大氣數據測試，未出現指示空速跳零，未出現故障現象。

4 機理分析

備份飛行顯示系統的大氣壓力傳感器測量技術運用了硅諧振技術，傳感器通過感受大氣壓力，諧振輸出相應的頻率信號，同時輸出溫度補償信號，大氣壓力傳感器測量原理框圖如圖3 所示，備份飛行顯示器軟件采集頻率信號計算和使用溫度信號補償，解算出大氣靜壓值和全壓值，然后根據靜壓值、全壓值解算出相應的高度、指示空速、升降速度等大氣數據。

圖3 大氣壓力傳感器測量原理框圖

由于靜壓傳感器質量存在缺陷、性能下降，在高溫條件下引發性能異常幾率變大。當觸發靜壓傳感器工作發生異常時，諧振輸出的頻率信號發生變化，備份飛行顯示器軟件根據頻率計算出來的靜壓隨著發生變化，根據靜壓值、全壓值解算出相應的高度、指示空速、升降速度等大氣數據隨著發生變化，當靜壓變化大于或等于全壓時，指示空速輸出變為零，最終導致試飛過程中出現指示空速跳零的情況。

5 糾正措施

a. 故障件更換靜壓傳感器，解決現場問題；

b. 加強大氣壓力傳感器的入廠篩選；

c. 加強產品出廠前的環境應力篩選。

6 舉一反三

a. 對廠內同類大氣壓力傳感器進行檢查，未出現因靜壓傳感器引起指示空速跳零的故障；

b. 對同類大氣壓力傳感器，均按要求加嚴入廠篩選；

c. 對同類型備份飛行顯示系統檢查，未出現類似故障；

d. 加嚴產品出廠前的環境應力篩選。

7 歸零措施實施效果驗證

對返廠故障件進行更換靜壓傳感器后，進行高溫（60℃）條件下大氣數據測試，未發現出現指示空速跳零現象，并經試飛驗證，故障不再復現，糾正措施有效。

8 結論

綜上所述，造成備份飛行顯示系統在試飛過程中指示空速跳零導致飛控模態退出的原因是靜壓傳感器個體質量問題造成的，故障現象可以復現；對故障件進行修復，產品故障現象消失；該問題定位準確；已制定的糾正措施，經驗證有效，問題最終得以排除。