某型飛機進入自動著陸后瞬間退出問題的分析與解決*

劉　軍

(海軍駐沈陽地區航空軍事代表室　沈陽　110034)

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某型飛機進入自動著陸后瞬間退出問題的分析與解決*

劉軍

(海軍駐沈陽地區航空軍事代表室沈陽110034)

摘要論文針對某型飛機在返場飛行著陸過程中，通信導航識別分系統(以下簡稱通導系統)由FAF-TACAN(塔康)導航方式轉到LAND-MLS(微波著陸)方式，自動飛行控制系統(以下簡稱飛控系統)出現進入“自動著陸”瞬間后又退出現象。通過視頻回放、數據分析及地面試驗驗證，發現通導系統中的中央控制設備(以下簡稱CCU)在向飛控系統傳輸MLS方位偏差和下滑偏差數據時，出現“有效—無效—有效”的變化過程，即對應飛控系統進入“自動著陸”狀態后又瞬間退出的過程。經多次試驗分析，查明了故障原因，制定了解決措施，為飛行安全及飛機順利轉場提供了有力的保障。

關鍵詞通信導航識別分系統; 飛行控制系統; 自動著陸

Class NumberTB114.3

1　引言

2014年8月底，某型飛機在試飛返場飛行時，通導系統從FAF-TACAN方式自動轉入LAND-MLS方式，自動飛行控制系統進入“自動著陸”飛行控制模式，但該模式只保持了瞬間即退出，飛行員耳機中也出現語音告警提示轉手操縱，此時飛行員必須及時干預操縱，以確保飛行安全。事后通過對同批次飛機進行檢查發現也存在該現象，屬批次性問題，需認真分析故障原因并制定解決措施。

2　通導系統與飛控系統功能概述

通導系統具有綜合化系統管理與數據管理、無線電話音通信、空-空和空-地間的數據通信、近距無線電導航與進場著陸引導、空中交通管制、敵我識別任務的功能，同時還可以完成各種告警音響的產生和音頻信號處理任務，并具有毀鑰控制功能，對機密信息進行銷毀[1～5]。飛控系統的作用是按照一定的控制規律形成控制飛機的信號，實現對飛機的自動操縱和指令操縱[6～7]。在著陸方式下，飛控系統接收航電系統的控制信號和一次性指令，并根據這些信號形成控制飛機的指令，引導飛機進行著陸前的機動飛行，最后將飛機控制到XX米高度，使飛行員在此高度接手控制飛機。通導系統與飛控系統交聯實現自動著陸功能，是復雜氣象條件下進行盲降的關鍵環節。

通導系統與飛控系統的交聯，是在微波著陸設備(MLS)配合下實現飛控系統的自動控制或指令控制著陸。微波著陸設備用于飛機著陸時，與精密測距(DME/P)設備配合，為飛行員實施進場著陸提供相對于著陸點方位和下滑偏差引導，同時為飛行員提供機場識別音響。著陸時可與飛控系統交聯，使飛機具備Ⅰ類全自動進場著陸能力[8～10]。

3　故障現象

某型飛機在返場飛行過程中，通導系統從FAF-TACAN自動轉入LAND-MLS方式時，自動飛行控制系統進入“自動著陸”飛行控制模式，但在該模式下保持瞬間即退出，飛行員耳機中有告警音提示轉手操縱。當飛行員聽到提示音后，手動按壓飛行控制系統座艙內控制盒上的“自動”鍵，飛機再次進入“自動著陸”飛行控制模式。在自動著陸方式接不通的情況下，飛行員只能人工操縱飛機著陸，這不但增加了飛行員的負擔，也嚴重地影響了飛機飛行安全，給飛行安全帶來了隱患。

4　故障原因分析

4.1飛行視頻回放

首先查看了該架飛機的視頻回放，通過視頻回放發現：在FAF-TACAN方式下，下視顯示器駕駛畫面下顯示“自動”、“導航”字符，由FAF-TACAN轉LAND-MLS方式后，下顯上顯示“自動”、“導航”、“著陸”字符。此時在下顯的導航畫面下，MLS字符下面有下劃線，即MLS(表示精密測距的距離信息未經微波著陸坐標變換)時，下顯顯示器上的導航信息為：距離X米；方位AAA；跑道BBB。

在“距離”信息瞬間改變后，即顯示為：距離偏置右X米；方位AAA；跑道BBB。這時駕駛畫面上的“自動”、“導航”、“著陸”字符退出，飛行員耳機中馬上聽到告警音“手操縱”，經過TTTms左右導航畫面下的導航信息顯示：距離XX.X米；方位AAA；跑道BBB，“自動”、“著陸”字符仍沒有顯示。當飛行員手動按壓飛控系統控制盒上的“自動”鍵后，飛機再次進入“自動著陸”狀態，這時下顯的駕駛畫面上重新出現“自動”、“著陸”顯示字符，這說明飛機已經進行正常的自動著陸飛行。

經仔細梳理此次故障情況，發現該通導系統的CCU設備軟件在此前曾進行過升級(解決其他問題)，升級前飛行時并未出現過此現象。通過觀看升級之前的某架飛機的視頻回放來進行比較，發現在MLS時，導航畫面的信息顯示為：距離X.X米；方位AAA；跑道BBB，“自動”、“著陸”字符一直有顯示，飛控系統在返場飛行時進行自動著陸沒有出現退出現象。

經過飛行視頻信息回放比較，懷疑該故障現象是由于CCU設備升級帶來的故障，下一步就要在地面機上及試驗室驗證飛行時出現的故障現象。

4.2機上故障現象驗證

在機庫內進行地面模擬故障現象試驗，用地面檢測設備模擬微波、塔康、大氣等參數和顯控狀態進行飛控系統自動著陸檢查，同時用總線監控設備監控通導系統與顯控系統之間的總線數據、狀態和命令信息，并觀察分析指令與響應時序關系。

在用總線監控器監測總線數據過程中發現，TACAN設備輸出的DME/P距離數據瞬間異常，即發送aa個周期(每周期約bbms)有效的DME/P距離(該距離值為轉入DME/P工作模式之前空地測距的數值)數據給MLS，接著為數周期無效數據，最后才送出真正的DME/P精密測距距離數據。

MLS設備首先接收到DME/P精密測距設備發來的約tttms的距離數據，對該數據進行坐標轉換，轉化為MLS距離數據并發給CCU，CCU設備將該數據及MLS設備有效的方位、下滑偏差數據一起發送至飛控系統，使飛控系統進入“自動著陸”飛行控制模式。之后DME/P設備發給MLS設備數周期無效的DME/P距離數據，CCU設備馬上又將該無效的數據及有效的方位、下滑偏差數據再發送至飛控系統，飛控系統隨即退出“自動著陸”飛行控制模式。在機上用總線監控器監測到的這種情況與空中故障現象一致，待在試驗室進行進一步驗證。

4.3試驗室故障現象驗證

在航電試驗室：

1) 利用塔康地面模擬設備、微波著陸模擬設備及飛控系統模擬器模擬通導系統與飛控系統交聯；

2) 監測總線數據，連續監測塔康設備給CCU的數據、CCU給顯控系統的塔康空地數據(空地測距距離、TACAN方位)、微波著陸數據(距離、方位偏差和下滑偏差)，CCU給飛控系統的微波著陸MLS數據(距離、方位偏差和下滑偏差)；

3) 在塔康空地數據、微波著陸數據有效的情況下，反復進行塔康空地模式轉精密測距DME/P模式的操作(從FAF-TACAN直接切換到LAND-MLS)，發現在進場方式由FAF轉LAND后，CCU向飛控系統傳輸MLS距離數據和方位偏差、下滑偏差時，有“有效—無效—有效”的變化過程，其具體控制和傳輸過程如下：

(1)CCU設備控制過程

飛機在進場FAF-TACAN方式時，CCU先將MLS的參數(方位偏差和下滑偏差)下發且已設置好；當進場方式從FAF轉LAND后，CCU將控制TACAN從空地模式轉到DME/P模式，同時CCU啟動TACAN到MLS的距離傳輸；當TACAN到MLS傳輸開始時，TACAN還未進行DME/P模式的轉換，就將之前有效的空/地距離送給了MLS，微波著陸收到有效的距離后，就進行了坐標變換，當坐標變換完成后，MLS就向CCU傳輸了坐標變換后的數據；當TACAN正在進行DME/P轉換時，將其總線接口數據清無效，此時TACAN就將無效的距離傳給MLS，MLS收到無效距離后，就馬上將無效的數據傳給CCU；當TACAN的DME/P精密測距模式轉換完成后，又將有效的距離信息傳給了MLS，MLS收到有效的距離后，進行了坐標變換，并將坐標變換后的數據再次傳給CCU；

(2)CCU向飛控系統的數據傳輸

CCU上電后，就每隔hhms向飛控系統發送其一次周期數據(包括MLS方位偏差和下滑偏差)，但此時傳輸的周期數據為無效，只有當CCU滿足進場傳感器為LAND和MLS坐標變換完成時，才會傳輸MLS上傳給CCU的周期數據。如果不滿足上述條件，就會傳無效的周期數據給飛控系統。從上面的分析來看，由于MLS的坐標變換標志有“有效—無效—有效”的變化過程，所以，CCU向飛控系統傳輸距離數據和方位偏差、下滑偏差信息就有“有效—無效—有效”的變化過程。這也正與返場時飛控系統自動駕駛儀進入“自動著陸”模式后瞬間又退出的過程相吻合。

5　故障定位

通過在機上及航電試驗室對上述問題進行模擬驗證，發現該故障現象就是由于在進場時從FAF-TACAN轉LAND-MLS方式后，CCU向飛控系統傳輸的數據有三種情況： 1) CCU向飛控傳輸假有效的DME/P距離數據和有效的MLS方位、下滑偏差，此時飛控系統進入自動著陸方式； 2) 約tttms后當TACAN正在進行DME/P轉換時，TACAN將其總線接口數據清無效，此時CCU將無效的DME/P距離和有效的方位、下滑偏差再次傳給飛控系統，飛控系統馬上退出自動著陸飛行控制方式； 3) 約TTTms左右真有效的DME/P距離數據和MLS方位、下滑偏差又一次傳輸給飛控系統，此時的飛控系統已經退出了自動著陸方式。此過程表明CCU向飛控系統傳輸的數據為有效—無效—有效的過程。

根據上述試驗分析及驗證，得出此次故障現象完全是由于CCU設備升級后帶來的新故障。在CCU沒有升級之前，飛行員在FAF-TACAN方式不能看到方位偏差和下滑偏差，只能在LAND-MLS方式下看到，由FAF轉LAND后，塔康設備內部進行DME/P模式轉換，MLS也需進行初始化及距離坐標變化，各自均需要參數設置時間，微波著陸設備初始化時間完全覆蓋了塔康設備傳輸無效的距離時間，MLS初始化后將有效的方位偏差、下滑偏差及經坐標變換后的距離數據發給CCU，CCU再將這些數據上傳到飛控系統，飛控系統收到這些數據后進入到自動著陸模式，沒有發生過退出自動著陸現象。

6　解決措施

根據上述故障原因分析及故障定位，可以更改CCU設備軟件來解決此問題。CCU設備在收到塔康的DME/P模式命令應答后，需等待塔康參數設置結束(約tttms)后再進行數據傳輸。為了確保在DME/P數據有效后傳輸， CCU在從FAF轉LAND方式后，延時后再向飛控系統傳輸DME/P距離數據和方位、下滑偏差數據，這樣就能保證沒有無效的DME/P數據上傳到飛控系統，延時期間置DME/P數據無效。此種更改方案既能滿足設計的實際要求，又可以將風險降到最低。

7　試驗室及機上驗證

7.1試驗室驗證

CCU設備軟件更改完成后。按照4.3項的方法在試驗室進行了驗證，驗證時數據監測結果如下：從FAF-TACAN模式直接切換到LAND-MLS后，CCU強置塔康傳輸給微波著陸的距離數據無效，時間為b秒，b秒后CCU設備將有效的方位偏差、下滑偏差信號和經過MLS坐標變化的距離信息一起上傳到飛控系統。經反復驗證，CCU工作狀態穩定，飛控系統實現自動著陸飛行控制模式穩定。

7.2機上驗證

CCU設備軟件升級后，在飛機上按3.2項方法進行驗證，并同時監控總線數據，發現飛控系統自動駕駛儀在進入自動著陸模式后保持穩定，沒有出現原故障現象。

7.3飛行驗證

按上述改進措施對CCU重新升級并經過地面驗證后，馬上裝機進行了飛行驗證試驗。飛機在返場飛行中從FAF轉入LAND方式時，自動飛行控制系統進入“自動著陸”飛行控制模式，飛機自動下降到決斷高度，然后飛行員接桿，人工操縱飛機，進行目視著陸，完成了“自動著陸”的全過程。在此期間，沒有發生在該模式保持瞬間并退出現象。這說明此次通導系統CCU軟件升級可靠有效，該解決方案切實可行，并在其它型號的飛機上落實貫徹。

8　結語

根據上述試驗分析及驗證，得出此次故障現象完全是由于CCU設備升級后帶來的新故障。因此機上各種設備在進行軟件升級前均需經過反復的驗證，最好都要進行試驗室聯試、機上通電檢查及飛行驗證。如果升級試驗驗證不充分，有可能會帶來新的故障，給機上通電或飛行安全帶來重大的質量隱患。該故障問題的及時解決為公司生產任務的完成及部隊接裝飛機的順利轉場贏得了寶貴的時間。

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*收稿日期：2015年10月8日,修回日期：2015年11月23日

作者簡介：劉軍，男，碩士，高級工程師，研究方向：航空電子及軍械火控系統。

中圖分類號TB114.3

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.04.032

Analysis and Solution of A Type of Aircraft Instant Exit Problem in Automatic Landing

LIU Jun

(Navy Representative Office of Aeronautical in Shenyang， Shenyang110034)

AbstractAiming at automatic flight control system enters “automatic landing” instant exit phenomenon， the communication navigation system switches to LAND-MLS pattern from FAF-TACAN navigation pattern when the aircraft is landing. Through video playback， data analysis and ground test verification，the change process of “effective-invalid- effective” corresponding to the process of the flight control system enters “automatic landing” instant exit when the central control equipment of the communication navigation system transfers MLS azimuth deviation and decline deviation data to flight control system. The causes of failure are identified and solutions are formulated through many test analysis， it guarantees the flight safety and the aircraft transition.

Key Wordscommunication navigation system, flight control system, automatic landing