基于一起非典型氣象雷達故障的典型排故方法

■ 王荊穗 葉文濤/中國南方航空股份有限公司工程技術分公司（機務工程部）

1 故障現象

7 月10 日，某 航 一 架A330 飛 機在浦東機場短停，機組報告航程中氣象雷達顯示與實際天氣不符（見圖1），機外天氣正常而ND（導航顯示）右前方位置顯示雷雨天氣。地面檢查無相關故障記錄，系統測試正常，后續跟蹤排故，在依次更換多個氣象雷達組件后，故障現象依然存在，故障原因難以確認。

圖1 氣象雷達故障現象

2 氣象雷達工作原理

該A330 飛機裝有某型雙套氣象雷達，系統由1 個控制面板、2 套收發機、1個天線驅動組件和1個平板天線構成，同一時間只有1 套收發機工作，可以通過控制面板上的轉換電門進行切換。系統組成如圖2 所示。

圖2 氣象雷達系統組成

氣象雷達工作過程為：雷達收發機產生高功率脈沖信號，接收、處理回波信號，獲得相關圖像信息后送至DMC（顯示管理計算機）顯示；天線驅動組件控制和監控平板天線的垂直和水平方向轉動；平板天線發射和接收信號；控制面板控制氣象雷達的開關和工作模式。

3 故障分析

3.1 故障特殊性

通過與機組確認，該氣象雷達常見的問題是機外雷雨天氣而機內顯示氣象雷達未探測到雷雨天氣，類似這次機內顯示探測到雷雨天氣而機外天氣狀況良好的情況非常少見。同時，本次故障比較特殊的是，僅這一架飛機報此故障，且在連續多次報告故障的航班上雷雨天氣的顯示方位和距離較為接近（見圖3）。由于飛機在地面時無法重現故障，只能通過后續航班的機組報告來驗證故障是否排除。

圖3 雷雨天氣顯示方位和距離

3.2 原因分析

飛機制造商的觀點是，即使在空氣中有霧的情況下也可能存在射頻反射，因此認為該顯示屬于正常現象（見圖4）。但從系統原理上分析，在有霧的天氣條件下實現射頻反射需要將增益水平設置在高位，而機組確認在該架飛機連續多次報告故障的航班上增益水平均設置在基本位（“CAL”位），即增益水平并不高，且其他同構型飛機未報類似故障，因此飛機制造商的說法不成立。

圖4 氣象雷達射頻反射原理

查詢A330 機隊氣象雷達歷史故障發現，該航有40 架A330 飛機裝有該型雙套氣象雷達，整體可靠性較高，歷史上故障發生次數較多的部件集中在收發機（46 次）和天線驅動組件（21 次）。因此，排故時首先考慮更換收發機和驅動組件，但結果證明本次故障并非由收發機或驅動組件引起。A330 機隊改裝情況也顯示，全部飛機已在2010 年5月前完成了針對收發機和驅動組件的相關改裝，以提升氣象雷達顯示的一致性和準確性。

繼續參考排故指引，更換故障次數較少的控制面板和平板天線后，故障依然存在。后經故障隔離情況分析，雷達罩內部濕度較大可能是造成ND 出現類似異常顯示的原因。雷達罩內部（見圖5）包含蜂窩結構層，如果雷達罩的密封性受損（裂紋或破損），外界空氣進入，在高空低溫的環境下將凝結成水滴并附著在蜂窩結構上；當平板天線收發信號通過雷達罩時，將使氣象雷達探測到前方有雨的虛假信息。由于凝結水主要集中在產生裂紋或破損區域，因此在ND 上顯示的位置大致相同而形狀略有不同。

圖5 雷達罩內部結構示意

在更換該機的雷達罩后再無后續故障報告。拆下的雷達罩在修理時被證實確實存在氣密性不足導致進水以及內部分層的情況（見圖6）。據此確認，本次故障由雷達罩進水導致，故障最終得以排除。

圖6 雷達罩檢查結果

4 工程措施

考慮到隨著A330 機隊老舊飛機增多，因結構問題引發的類似故障可能會逐漸增多，為有效進行故障管控，航空公司內部制定了相關工程措施。

首先，將本次故障案例形成維護提示，在機務系統內普發，要求遇到類似故障時根據維護手冊完成氣象雷達的系統測試。若測試不通過，根據相關故障代碼進行排故；若測試通過，可考慮直接根據維護手冊對雷達罩的內外表面進行檢查（為提高檢查效率，還可考慮使用一種便攜實用的特殊檢查工具），并在檢查發現問題（尤其針對有修補或噴漆記錄的雷達罩）時更換雷達罩。此外，為保證雷達罩排水功能，預防積水時潮氣入侵，針對石英和玻璃纖維雷達罩，參考目前凱夫拉雷達罩的檢查方案，對雷達罩內部的兩個排水孔增加間隔為24 個月的檢查要求，預防積水。

上述措施的建立有效降低了雷達罩積水的可能性，減小了氣象雷達故障發生的幾率，并能在故障發生時通過快速有效的排故指引提高故障排除效率，提升了機隊運行保障水平。

5 總結

本次故障案例屬于一起非典型的氣象雷達故障，故障難點包括只發生在單一飛機、隱秘性高、地面難以重現等，而飛機制造商提出的排故措施不適用，該故障在發生近兩周后才排除，給飛機實際運行造成較大影響，尤其在雷雨季節時氣象雷達的失效會降低飛行安全的裕度，導致飛機返航、備降等。本文提出的故障解決策略體現了航空公司對于故障管控的工程思維，可供參考和借鑒。