某型支線客機(jī)高頻系統(tǒng)無法發(fā)射故障分析

■ 孟萍/中航西飛民用飛機(jī)有限責(zé)任公司

1 故障現(xiàn)象

某型支線客機(jī)進(jìn)行高頻通信系統(tǒng)地面試驗(yàn)，按要求需要與地面塔臺(tái)進(jìn)行通信，使用單工模式（即接收頻率與發(fā)射頻率相同）進(jìn)行發(fā)射時(shí)，地面塔臺(tái)無法收到該支線客機(jī)發(fā)射的語音信號(hào)，切換頻率后塔臺(tái)仍無法接收，且飛機(jī)上無相關(guān)失效CAS 信息。使用該支線客機(jī)接收地面塔臺(tái)發(fā)送的語音信號(hào)，飛機(jī)能夠成功接收和收聽。使用地面測(cè)試設(shè)備與飛機(jī)對(duì)通，發(fā)現(xiàn)高頻通信系統(tǒng)仍無法發(fā)射語音信號(hào)，且飛機(jī)上無相關(guān)失效CAS信息顯示。

2 高頻通信系統(tǒng)架構(gòu)

該型飛機(jī)裝有一套獨(dú)立的高頻通信系統(tǒng)，用于飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與地面之間的遠(yuǎn)距語音通信。每套高頻通信系統(tǒng)由一臺(tái)高頻收發(fā)信機(jī)、一臺(tái)高頻天線耦合器和一部配套的高頻天線組成。高頻收發(fā)信機(jī)可在2.0～29.9999MHz 的頻率范圍內(nèi)進(jìn)行話音通信，頻率間隔為1MHz。高頻收發(fā)信機(jī)安裝在飛機(jī)的后設(shè)備艙內(nèi)，高頻天線耦合器安裝在飛機(jī)背鰭內(nèi)，高頻天線采用回線形式，與飛機(jī)垂尾共形，安裝在前緣內(nèi)部，高頻天線耦合器與高頻天線之間通過產(chǎn)品自帶的饋線（同軸電纜）相連。

高頻通信系統(tǒng)通過高頻天線接收來自地面塔臺(tái)或其他飛機(jī)的模擬音頻信號(hào)，并將信號(hào)傳送至天線耦合器進(jìn)行阻抗匹配，天線耦合器將信號(hào)傳送至高頻收發(fā)信機(jī)，高頻收發(fā)信機(jī)對(duì)信號(hào)進(jìn)行濾波放大調(diào)幅等處理，發(fā)送給無線電接口單元（RIU），RIU 對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，通過左右音頻控制板（ACP）將語音信號(hào)發(fā)送至飛行機(jī)組成員耳機(jī)和駕駛艙揚(yáng)聲器中。左右RIU 分別通過左右ACP接收飛行員通過話筒發(fā)出的語音信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送給高頻收發(fā)信機(jī)，經(jīng)天線耦合器處理后通過高頻天線發(fā)送至地面塔臺(tái)進(jìn)行通信。

高頻通信系統(tǒng)的調(diào)諧源是駐留在顯示器中的無線電調(diào)諧管理軟件（RTSA），飛行員通過綜合顯示系統(tǒng)顯示器的無線電調(diào)諧菜單對(duì)系統(tǒng)的接收頻率進(jìn)行調(diào)諧控制，調(diào)諧控制指令通過數(shù)據(jù)采集器（DMC）發(fā)送到RIU，高頻收發(fā)信機(jī)接收RIU 發(fā)出的調(diào)諧信號(hào)，使系統(tǒng)工作在相應(yīng)的頻率下。

高頻收發(fā)信機(jī)具有自檢測(cè)功能，故障信息和維護(hù)信息通過RIU 發(fā)送給DMC，再通過DMC 發(fā)送給中央維護(hù)系統(tǒng)，并在顯示器的相應(yīng)頁(yè)面顯示告警及維護(hù)信息。

系統(tǒng)原理框圖如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)原理框圖

3 排故思路與過程

3.1 故障分析

為排除“高頻通信系統(tǒng)無法發(fā)射，且飛機(jī)無相關(guān)CAS 告警信息顯示”這一故障，不遺漏可能的故障源，首先畫出高頻通信系統(tǒng)無法發(fā)射的故障樹，如圖2 所示。再根據(jù)故障樹的分析結(jié)果對(duì)可能發(fā)生故障的部位進(jìn)行定位。

圖2 高頻系統(tǒng)無法發(fā)射故障樹

1）連線

高頻收發(fā)信機(jī)與RIU 之間通過離散量相連，接收RIU 發(fā)送的鍵控信號(hào)，同時(shí)RIU 與多模式導(dǎo)航接收機(jī)也通過該線連接。為防止NAV 接收到大功率信號(hào)，RIU 與NAV 之間的連線安裝了二極管，如圖3 所示。如果二極管安裝位置有誤或接反，可能導(dǎo)致RIU 無法向高頻系統(tǒng)發(fā)出鍵控信號(hào)，導(dǎo)致高頻系統(tǒng)無法發(fā)射。

圖3 接線示意圖

高頻收發(fā)信機(jī)與高頻天線耦合器之間通過光纖相連，發(fā)送控制信號(hào)。如果光纖被污染，可能導(dǎo)致控制信號(hào)無法正常發(fā)送，高頻系統(tǒng)無法正常發(fā)射，但這種情況應(yīng)有CAS 告警信息，顯然與故障現(xiàn)象不符，因此排除光纖故障的可能性。

2）電源

高頻收發(fā)信機(jī)和高頻天線耦合器均通過連接機(jī)上匯流條獲取電能。如果匯流條出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備故障，多個(gè)設(shè)備會(huì)同時(shí)異常，這與實(shí)際故障現(xiàn)象不符，因此排除電源故障的可能性。

3）控制信號(hào)

高頻收發(fā)信機(jī)與RIU 之間通過ARINC 429 總線相連，接收RIU 發(fā)送的調(diào)諧控制信號(hào)。如果RIU 故障，無法發(fā)出控制信號(hào)，將導(dǎo)致高頻系統(tǒng)無法發(fā)射。

RIU 接收駐留在顯示器內(nèi)的RTSA發(fā)送的調(diào)諧指令，如果RTSA 發(fā)出的調(diào)諧指令錯(cuò)誤，也可能導(dǎo)致高頻系統(tǒng)無法正常發(fā)射。

4）高頻收發(fā)信機(jī)/高頻天線耦合器

◎細(xì)菌性腹瀉一般也叫痢疾，典型癥狀是發(fā)熱、陣發(fā)性腹痛、膿血便或黏液便。如果白細(xì)胞和膿細(xì)胞很高（建議標(biāo)準(zhǔn)是每高倍視野白細(xì)胞或膿細(xì)胞>10個(gè)），高度懷疑是細(xì)菌感染，需要帶寶寶去醫(yī)院，醫(yī)生會(huì)化驗(yàn)血常規(guī)、C反應(yīng)蛋白、細(xì)菌培養(yǎng)、藥敏試驗(yàn)等做參考，遵醫(yī)囑，使用抗生素。

如果高頻收發(fā)信機(jī)或高頻天線耦合器故障，系統(tǒng)啟動(dòng)自檢將不通過，飛機(jī)顯示器上會(huì)有相關(guān)CAS 告警信息顯示，且在中央維護(hù)系統(tǒng)中能夠查看故障代碼，可直接定位故障。因此，排除設(shè)備故障的可能性。

5）天線/饋線

高頻天線為OEM 自制，若天線自身的阻抗特性不滿足系統(tǒng)要求或與耦合器連線（饋線）不牢靠，可能導(dǎo)致駐波比變大，無法將信號(hào)發(fā)射出去。

3.2 排故步驟

1）系統(tǒng)連線檢查

對(duì)高頻系統(tǒng)的連線進(jìn)行導(dǎo)通，檢查線路中二極管的安裝位置和方向。檢查發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)機(jī)上連線及二極管安裝情況與接線圖相符，且均能導(dǎo)通。因此排除連線故障的可能性。

2）對(duì)調(diào)RIU

將機(jī)上的左右RIU 進(jìn)行對(duì)調(diào)，使用地面測(cè)試設(shè)備與機(jī)上高頻系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)通，故障現(xiàn)象依然存在。因此排除RIU故障的可能性。

3）天線性能測(cè)試

使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀對(duì)高頻天線進(jìn)行檢測(cè)，記錄天線的阻抗值。測(cè)試完畢后，將記錄結(jié)果與天線應(yīng)有的阻抗特性進(jìn)行對(duì)比，天線的阻抗特性滿足系統(tǒng)性能要求。檢查饋線的外觀及連接情況，均滿足安裝要求。因此排除天線及饋線故障的可能性。

4）RTSA 測(cè)試

RIU 與顯示器之間通過ARINC 429總線相連，駐留在顯示器里的RTSA 軟件通過該總線“LI-RTSA-1”向RIU 發(fā)送調(diào)諧指令，RIU 通過與高頻收發(fā)信機(jī)相連的“LB-RIU-8”總線將調(diào)諧控制信號(hào)發(fā)送給高頻收發(fā)信機(jī)，高頻收發(fā)信機(jī)通過“L-HF-1”總線將狀態(tài)信息回傳給RIU 進(jìn)行反饋。在顯示器上的高頻調(diào)諧頁(yè)面選擇單工模式，設(shè)置好頻率后使用高頻通信系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射，此時(shí)使用示波器分別讀取上述三條總線的數(shù)據(jù)，記錄三條總線中Label037“Word3”（RX頻率）和“Word5”（TX 頻率）的數(shù)據(jù)變化情況。再選擇雙工模式（即發(fā)射頻率與接收頻率不同）進(jìn)行上述測(cè)試，記錄總線數(shù)據(jù)。

對(duì)記錄的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理、對(duì)比和分析，得出結(jié)論：在單工模式下，由于RTSA 發(fā)出的調(diào)諧指令中接收頻率與發(fā)射頻率不同，但接收頻率與調(diào)諧頁(yè)面設(shè)置的頻率相同，因此在該模式下飛機(jī)高頻通信系統(tǒng)無法以設(shè)置的頻率正常發(fā)射信號(hào)，但能正常接收地面塔臺(tái)或測(cè)試設(shè)備發(fā)送的音頻信號(hào)。在雙工模式下，RTSA 發(fā)出的調(diào)諧指令中的接收頻率與發(fā)射頻率和調(diào)諧頁(yè)面設(shè)置的收發(fā)頻率一致。由此可初步判定故障是由于RTSA軟件的邏輯錯(cuò)誤導(dǎo)致。

為進(jìn)一步確認(rèn)故障原因，將系統(tǒng)設(shè)置為雙工模式，使用地面測(cè)試設(shè)備與飛機(jī)對(duì)通，飛機(jī)能夠正常發(fā)射，測(cè)試設(shè)備能夠接收飛機(jī)發(fā)送的語音信號(hào)，且通信良好。將系統(tǒng)再次設(shè)置為單工模式，并將地面測(cè)試設(shè)備的接收頻率設(shè)置為 與 總 線Label037“Word5”（TX 頻率）記錄的頻率一致，使用高頻通信系統(tǒng)進(jìn)行發(fā)射，此時(shí)地面測(cè)試設(shè)備能夠收到飛機(jī)發(fā)來的語音信號(hào)，且通信良好。至此，可確定高頻系統(tǒng)無法發(fā)射這一故障是由RTSA 軟件的邏輯故障所致。

4 總結(jié)

通過本次排故，可以總結(jié)出高頻通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工藝上的一些特點(diǎn)：

1）高頻通信系統(tǒng)較為獨(dú)立，系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障具有易察覺性，可在CAS 系統(tǒng)上顯示。系統(tǒng)不存在隱性故障和難以察覺的故障。

2）高頻通信系統(tǒng)中，天線耦合器布置在背鰭內(nèi)，未布置維修口蓋，排故時(shí)只能將背鰭全部拆卸，工作量較大，后期維護(hù)代價(jià)較高，最好能夠增加維護(hù)口蓋。該項(xiàng)可作為持續(xù)改進(jìn)項(xiàng)。