飛機近地告警設(shè)備故障分析及研究

■ 呂曉博 李俊 雷博/中國飛行試驗研究院

0 引言

近地告警設(shè)備是提高飛行安全性、減少可控飛行撞地事故的重要設(shè)備。一旦出現(xiàn)功能失效故障，將無法在飛行事故高發(fā)的起降階段為飛行員提供可靠的告警信息，危及飛行安全或影響飛行任務(wù)的完成。因此開展飛機近地告警設(shè)備故障的理論研究，對保障飛行安全具有重要意義。

1 故障現(xiàn)象

飛機進近著陸階段近地告警設(shè)備未觸發(fā)告警，未產(chǎn)生高度報告語音警告信息，主飛行顯示器CAS 區(qū)未產(chǎn)生告警提示。檢查飛機中央維護系統(tǒng)未上報近地告警相關(guān)故障信息，近地告警設(shè)備執(zhí)行維護自檢測正常通過，飛參數(shù)據(jù)無相關(guān)告警記錄。

2 原理分析

近地告警設(shè)備與飛機相關(guān)系統(tǒng)交聯(lián)關(guān)系復(fù)雜，為精準(zhǔn)判斷故障原因，需挖掘、梳理設(shè)備交聯(lián)關(guān)系，本文深入分析各項告警信息觸發(fā)條件，建立完整的故障樹模型，對可能發(fā)生故障的點展開分析。

2.1 設(shè)備交聯(lián)關(guān)系

近地告警計算機與飛機襟縫翼控制器、起落架收放單元交聯(lián)，獲取飛機襟翼位置及起落架位置信息；與顯控系統(tǒng)交聯(lián)，獲取高度、速度、經(jīng)緯度、下滑道等信息；與近地告警控制板交聯(lián)，實現(xiàn)人工相關(guān)告警功能抑制。

2.2 告警原理分析

通過對飛參數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)回放發(fā)現(xiàn)近地告警設(shè)備未產(chǎn)生非安全離地、過大下滑道偏差以及高度呼叫等三類告警，為此對這三類現(xiàn)象發(fā)生時與近地告警設(shè)備有交聯(lián)的設(shè)備工作狀態(tài)進行分析，對告警觸發(fā)條件逐一篩選。

2.2.1 非安全離地未告警

近地告警設(shè)備產(chǎn)生非安全離地告警包括太低起落架、太低襟翼和太低地形，對以上三類告警展開告警條件分析、同時對比飛機工作狀態(tài)見表1。

表1 非安全離地告警分析

2.2.2 過大下滑道偏差未告警

過大下滑道偏差告警是指飛機在進近、降落階段，偏離下滑道達到包線值時觸發(fā)告警，在告警頁面顯示黃色字符“下滑道”，并播報下滑道語音告警。對過大下滑道偏差未告警的分析見表2。

表2 過大下滑道偏差告警分析

2.2.3“高度呼叫”未告警

高度呼叫告警是指飛機在降落階段，當(dāng)無線電高度達到對應(yīng)包線告警值時，近地告警設(shè)備向中央告警設(shè)備產(chǎn)生高度值報告，將高度值以音頻形式傳送到飛行員耳機進行播報，并在告警區(qū)顯示高度字符。高度呼叫未告警分析見表3。

表3 高度呼叫告警分析

3 故障定位

近地告警設(shè)備“高度呼叫”未告警故障原因初步分析可分為三類：其一，設(shè)備內(nèi)部模塊故障；其二，線纜斷路、短路或孔位虛焊引起的信號不導(dǎo)通；其三，近地告警設(shè)備采集飛行數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常導(dǎo)致飛機狀態(tài)未達到告警包線。對于這三類故障原因分析可分為7 個底層事件，需逐個分析排除，完成故障定位。針對“高度呼叫”未告警故障可建立故障樹模型如圖1 所示。

圖1 “高度呼叫”失效故障樹

依據(jù)故障樹模型對各個可能發(fā)生的故障點進行深入分析。

3.1 設(shè)備內(nèi)部故障

將近地告警計算機拆下，串裝工作正常的備件，地面通電檢查設(shè)備上電自檢測、維護自檢測，均正常通過。經(jīng)飛行驗證故障現(xiàn)象依舊，排除X1 故障。

3.2 線纜、孔位故障

依據(jù)設(shè)備的交聯(lián)關(guān)系查閱電路圖，使用萬用表對輸入輸出線纜、孔位測量，均導(dǎo)通良好。排除線纜、孔位損傷、斷路、磨損等可能導(dǎo)致信號傳輸不良的X2 事件。

3.3 采集飛行數(shù)據(jù)異常

查看飛參數(shù)據(jù)及音視頻回放發(fā)現(xiàn)飛機降落階段無線電高度值正常輸出，飛機低于告警高度直至著陸期間高度值指示連續(xù)，高度值異常導(dǎo)致未告警故障X3 事件可以排除。

對近地告警設(shè)備采集飛管輸出的飛機降落階段以及近地告警自身判定的空/地狀態(tài)分析見表4。

表4 飛行狀態(tài)分析

通過飛參數(shù)據(jù)顯示飛行相關(guān)數(shù)據(jù)滿足降落階段包線設(shè)置，排除X4、X5、X6 等事件。通過實驗室模擬臺，對近地告警接收的飛管數(shù)據(jù)進行打印分析，發(fā)現(xiàn)指示空速值存在異常，給定指示空速模擬值為500km/h，而打印數(shù)據(jù)只有50km/h，導(dǎo)致近地告警設(shè)備在判斷飛機空中/地面狀態(tài)時誤判，未觸發(fā)高度呼叫告警，故障定位在X7事件，近地告警誤判飛機為地面狀態(tài)，不滿足告警條件。

4 故障分析與處理

飛參記錄的指示空速和高度值對比近地告警判定條件滿足空中狀態(tài)，而近地告警設(shè)備打印的指示空速卻不滿足空中狀態(tài)判定閾值。通過對近地告警設(shè)備交聯(lián)關(guān)系深入分析發(fā)現(xiàn)，近地告警設(shè)備接收的指示空速是顯控系統(tǒng)通過429 總線轉(zhuǎn)發(fā)的飛管數(shù)據(jù)，而飛參系統(tǒng)記錄的指示空速是飛管通過AFDX 總線發(fā)送的數(shù)據(jù)，兩路數(shù)據(jù)的源相同，但發(fā)送的數(shù)據(jù)編碼定義不同。

飛管軟件bug 導(dǎo)致飛管向近地告警設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)的指示空速只有實際空速的百分之十，不滿足近地告警判斷飛機狀態(tài)為空中的空速條件，故近地告警設(shè)備一直判定飛機為地面狀態(tài)，未觸發(fā)高度呼叫告警。

通過軟件升級調(diào)整飛管發(fā)送至近地告警設(shè)備的數(shù)據(jù)格式，實現(xiàn)指示空速精度錯誤修正，再次模擬指示空速并對近地告警設(shè)備接收信息打印驗證，檢查接收數(shù)據(jù)正確無誤，經(jīng)飛行驗證近地告警設(shè)備告警工作正常，故障排除。

5 結(jié)論

近地告警設(shè)備故障機理錯綜復(fù)雜，判斷告警條件尤為關(guān)鍵，總結(jié)近地告警設(shè)備常見故障排除方法如下。

1）未產(chǎn)生告警，檢查線纜、孔位是否存在短路、斷路、虛焊情況；檢查近地告警計算機內(nèi)部電路工作狀態(tài)；檢查“空/地”狀態(tài)，判斷指示空速、無線電高度信號是否滿足空中狀態(tài)。

2）未產(chǎn)生太低起落架、太低襟翼、太低地形告警，通過檢查氣壓高度差、位置距離、高度等數(shù)據(jù)，判斷飛行階段是否滿足巡航階段、進近階段、降落階段；重點檢查起落架收/放信號是否正常；襟翼收/放信號是否正常。

3）未產(chǎn)生過大下滑道偏差告警，檢查飛行階段是否為巡航、進近階段；下滑道偏差值、無線電高度等數(shù)據(jù)是否滿足告警條件。

4）未產(chǎn)生高度呼叫告警，檢查飛行階段是否處于降落階段；檢查無線電高度信號值是否滿足告警條件。