佳明G1000航電系統工作原理及常見故障分析

趙平華

摘 要：隨著佳明G1000航電系統在各類通用飛機上的廣泛使用，關于G1000系統的各種故障也越來越多的顯現出來，面對如何處理使用G1000系統過程中出現的各種技術問題，掌握G1000系統的工作原理是非常必要，文章重點討論G1000系統工作原理和常見故障分析，更好的使用和維護該系統。

關鍵詞：G1000；工作原理；故障分析

隨著科學技術的飛速發展，大量高新技術運用到通用飛機上，特別是G1000系統的出現更是一場革命性變化，中國近幾年也大量引進裝備了G1000系統的飛機作為訓練機，國內目前已成立的飛行院校使用的C-172R（NAVIII）、DA-40、DA-42、SR20、SR22飛機都是這類飛機，占了國內民航飛行訓練飛機的大多數。這種系統的使用為飛行員提供了海量信息和友好的飛行界面，有效減輕了飛行員的工作負荷，提高了飛行安全水平。

1 G1000系統介紹

1.1 G1000工作原理

Garmin1000系統（簡稱G1000系統）是美國Garmin公司生產的一套高集成化通用航空電子系統，配備大屏幕、高分辨率顯示器，集成了導航、通訊、航向、姿態和顯示等電子組件，各組件間通過ARINC429、高速以太網等總線進行互聯和數據交換。系統標準配置包括：兩個GDU1040顯示組件、兩個GIA63集成電子組件、一個GMA1347音頻板組件、一個GEA71機身/發動機接口組件、一個GTX33 S模式應答機、一個GMU44磁傳感器、一個GRS77姿態航向基準組件、一個GDC74A大氣數據計算機組件。G1000系統的功能包括提供姿態、大氣數據，發動機和機體狀態數據，以及源于GPS位置性息的移動地圖顯示的環境參考、地形和障礙警告。通過內置接口，系統可以提供完整的發動機指示告警。另外，G1000系統包括完整的甚高頻通信、全向信標、儀表著陸系統和應答機（VOR＼ILS）功能，系統和用戶的界面僅通過飛行主顯示器（PFD）、多功能顯示器（MFD）數字音頻面板上的旋鈕和選擇鍵對系統功能進行選擇和控制。

1.2 G1000各系統功能

G1000系統組件是由飛行測量系統、通訊/導航設備、顯示設備/人機界面三大部分組成，各部分又由不同的航線可更換組件LRU組成。

飛行測量系統：該系統由一部姿態航向基準系統、一部大氣數據計算機、一部磁傳感器、一部機身/發動機參數微處理器組成。GRS77由先進的傾斜傳感器、加速度計和速率傳感器組成，用于提供飛機的俯仰、傾斜姿態、航向及基準參數，并將數據送到顯示界面顯示和GIA63進行計算，同時，GRS77接收GDC74A的大氣數據、GMU44的磁場數據和GIA63的GPS數據來修正姿態、航向參數誤差。GDC74A從動靜壓系統、大氣溫度傳感器和攻角傳感器收集數據，為飛行提供氣壓高度、升降速度、空速和大氣溫度。GMU44用于感受磁場信息并將數據送到GRS77去計算磁航向。GEA71用于接收和處理從發動機和機身獲得的數據，包括發動機溫度、燃油量/流量、滑油溫度/壓力、汽缸頭溫度、排氣溫度等。

通訊/導航設備：包括兩部中央集成電子組件、一部數字式音頻板、一部S模式應答機。GIA63連接著所有的LRU和人機界面，是整個G1000系統的通信中樞，其內部包括：VHF通信/導航接收機、GPS接收機和系統集成微處理器。GMA1347集成了導航/通訊數字音頻、內話系統和指點信標控制，實現集中管理通信機和導航機的音頻信號的輸入與輸出、提供內話功能、接收指點信標和實現人工轉換PFD/MFD到應急顯示模式。GTX33應答機能在A、C和S模式下工作。

顯示設備/人機界面：由兩部GDU1040大小為10.4英寸，分辨率1024×768。G1000系統的兩個GDU1040，一個配置為PFD，另一個配置為MFD，PFD代替原來的陀螺系統顯示主要飛行信息，MFD顯示導航信息、發動機和機身數據。同時MFD作為備份顯示器還可在PFD發生故障時顯示主要飛行信息。

2 G1000常見故障分析

通過本人G1000系統多年的維護工作和資料整理，總結出了以下常見故障：

2.1 在PFD/MFD上原本應該顯示數據的位置顯示紅叉

通訊/導航系統（通訊/導航的頻率）、大氣數據系統（指示空速、真空速、氣壓高度、升降速度、外界大氣溫度）、姿態航向指示系統（飛機姿態和航向）、機身和發動機參數（滑油溫度、壓力、汽缸頭溫度、排氣溫度、燃油量、燃油流量、匯流條電壓、電流等）指示系統出現故障時都是如此，有些故障還會在顯示紅叉的同時在同一位置顯示黃色的失效字符，這些故障現象表明對應的系統處于無法正常使用狀態。排故措施：（1）檢查PFD上有無出現關于GIA的配置文件和軟件錯誤，以及有無數據鏈路方面的錯誤，如果有，先排除上述錯誤外，再進行下面的步驟；（2）交換GIA1和GIA2位置，如果故障隨GIA63的交換而轉換，則說明是第一部GIA63故障，否則進行下面步驟；（3）檢查GIA1和PFD的配置設置；（4）檢查GIA1到PFD之間以太網連接線路和插頭插釘的情況，如果未見異常，則更換PFD。

2.2 在數據鏈路上出現的故障

在G1000系統中，用數據鏈路狀況框的顏色不同來表示該數據鏈路狀態，紅色表明系統已經確定鏈路失效，黑色表明系統對該鏈路的狀態不明，綠色表明該數據鏈路正常。如PFD ARINC 429的1號通道狀態為紅色，該故障相關的LRU是GRS77，即PFD與姿態航向基準系統之間的數據鏈路失效。排故措施：（1）檢查系統有無關于PFD和GRS77的軟件和配置文件的錯誤警告，如有，排故后再進行下面步驟；（2）確認GRS77是否處于離線狀態，如是，先排除后再進行下面步驟；（3）確認GRS77線路和接頭的狀況；（4）交換PFD和MFD，如果交換后，數據鏈路的狀態變為綠色，則說明是PFD故障，更換PFD；（5）檢查GRS77和PFD之間線路和接頭的狀況；（6）如果上述檢查都良好，則說明GRS77故障。

2.3 其他常見故障

傳感器故障：傳感器是G1000系統的原始數據源，如果傳感器失效，同樣會造成對系統的異常。插頭和線路故障：這類故障也不少見，從外場G1000系統維護的過程中發現，磁傳感器處的插頭以及PFD和MFD背后的插頭都發生過接觸不良的現象，而GRS77以及GIA63背后插頭也導致過系統暫時性的異常。外部環境干擾：飛機所處的環境的改變，也有可能會導致某些系統出現異常。安裝固定不可靠：當部件未安裝不到位或者部件本身的安裝支架松動，如顯示器上的地形數據卡未在卡槽中插入到位，會導致系統提示地形數據卡失效，而GRS77的安裝支架松動，會使飛機的姿態航向指示出現較大偏差或者出現其它異常情況。

參考文獻

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