飛機航電系統故障分析方法與故障診斷系統分析

楊躍奇

摘 要：在民航事業飛速發展的背景下，飛機持續適航能力要求也不斷提高，但從目前情況來看，在飛機維護過程中，各種故障尤為頻繁，由于飛機結構和航電系統相當復雜，在滿足適航要求的前提下對飛機故障進行檢修需要花費大量的人力和時間。本文基于上述背景，對飛機航電系統故障分析方法以及故障診斷系統進行了研究，以期能為飛機檢修人員提供借鑒意義。

關鍵詞：飛機航電系統；故障；分析方法；診斷系統

在飛機航線維護以及飛機檢修過程中，幾乎每天都要面對各種各樣的故障，由于飛機類型較多，且航電系統復雜，外加故障原因與環境、設備、人員等多種因素相關，因此對飛機航電系統故障進行準確診斷并及時排除故障對飛機安全航行有重要意義。以下將從飛機航電系統概述分析入手，逐步探討了航電系統故障的分析和診斷方法。

一、飛機航電系統概述

目前通常采用的飛機航電系統為G1000航空電子系統，該系統具有高度集成的特征，內部包括高頻通信收發機、GPS收發機、等航空通訊電子設備，同時在機艙內配備了兩臺高分辨率的高精度液晶顯示屏。該航電系統充分應用了飛機的操控特征、大氣數據和以太網連接通信領域內的數據成果，具備功能性與實用性。系統將航空電子設備和儀表操作顯示集成到一個單獨的顯示系統內，用液晶電子顯示替代傳統的機械儀表，從而讓航行信息具備高靈活度，但航電系統在帶給航空人員便捷的同時也給設備維護人員帶來了一定的困難。

G1000子系統則包括飛行儀表顯示系統和導航與通信系統。飛行儀表顯示系統主要負責為主系統提供飛行參數，例如航向、高度、外界大氣參數、飛行姿態等，信息均可在PFD顯示屏中顯示。導航與通信系統則主要起到導航與通信功能，音頻信號通過數字傳輸通道送入音頻板，GPS信息則傳送到MFD和PFD顯示屏中進行處理。

二、飛機航電系統故障分析方法和診斷系統

1.航電系統故障

航電系統中最容易出現的是數據鏈路故障，由于數據鏈路狀況主要以不同顏色的框框來進行區分，紅色表示確定鏈路失效，黑色表示鏈路不明，系統無法準確識別，綠色則表示鏈路正常，例如PFD顯示屏ARINC 429中1號通道狀態框顯示為紅色，則提示航電系統故障與LRU GRS77相關，即PFD與航向基準系統間的鏈路失效。

2.通訊導航系統故障

在通訊導航系統中最常見的的故障表現形式如下：（1）COM信號接收發送故障；（2）GPS信號不正常，無法獲取到衛星數據；（3）NAV信號收發異常以及G/S信號接收不到等等。其中，COM信號故障又可分為COM信號干擾、弱信號、無通信音等等。在正常情況下，航電系統均能對各類故障提供預警信息，實際操作中按下ALERT鍵即可看到顯示屏中顯示的故障預警信息，相關警告包括COM、NAV以及G/S等，在進行故障分析和排除過程中可借助相關信息對故障發生緣由進行查找，或進一步確認故障是否發生。

3.儀表系統故障

在航電系統姿態信息傳遞到各子系統的過程中，需要與多種類型的傳感器共同作用，如傾斜傳感器、加速度傳感器等，儀表系統組間則主要負責對姿態參數信息進行采集，并將其傳入姿態航向系統中，在該系統中，信息傳遞或者顯示任何環節有誤或者收到外界干擾均會導致姿態信息顯示異常，從以往的故障數據調查以及飛行手冊中可總結出儀表系統故障的主要原因，具體如下：（1）發動機振動導致儀表斷線。（2）顯示屏或者GRS構型文件和軟件失效。（3）各模塊間數據通道失效。（4）儀表插頭脫落或接觸不良。

從故障類型來看，主要包括人為因素故障、系統自身元件故障、組間配置故障、參數錯誤等。

4.飛機電源故障診斷系統結構

機載電源主要有飛機發電機供電，若發電機故障則由機載蓄電池續電，通常情況下，飛機電源需維持三種狀態，（1）有地面電源供電時，即使發電機運行正常，也不能向飛機上的設備供電；（2）斷開地面電源后，飛機發電機恢復正常供電，同時蓄電池自動充電；（3）發電機故障無法供電時，蓄電池自動供電保證安全運行。

當電源供電關系不符合上述三種邏輯時，則提示飛機電源系統出現故障，需進行及時處理。電源故障診斷系統結構按電源類型可分為地面電源、發電機以及蓄電池三種，具體可通過發電機故障燈來對電源故障進行診斷。（1）地面電源電壓超過28.5V，機內大功率用電設備正常工作，發電機故障燈燃亮。（2）發電機電壓超過28.5V，機內大功率用電設備正常工作，發電機故障燈不亮。（3）蓄電池電壓低于24V，機內大功率用電設備不工作，發電機故障燈燃亮。檢修人員可根據正確邏輯和故障分析系統結構予以判定。

5.專家系統知識庫構成和診斷分析方法

在飛機航電系統故障診斷領域專家系統應用極為廣泛常見的有三種結構——基于規則、框架以及模型的專家系統結構。本文主要對基于規則的專家故障診斷系統結構進行探討。在該系統中分別包括長期存儲模型和短期存儲模型，主要存儲由規則激發而推斷出的新的故障事實，存儲器與推理機相互作用，并以規則知識庫為主要數據支持，通過對故障模式進行匹配從而得出準確的故障診斷信息。知識庫主要通過規則進行表示，例如常見的CLIPS是常見方法，每條規則代表一組因果關系，此外框架也是知識表示的一種形式，與高級語種對象類似，可提供一種更為方便的結構來準確表示常識性知識。創建知識庫時，需對現有知識按照特定邏輯進行編程，利用規則和框架表示將故障知識加入到知識庫體系當中，從而為故障推理提供依據。

三、結語

綜上，排除飛機航電系統故障是保證飛機安全航行的首要前提，在具體診斷過程中，需對航電系統以及子系統進行嚴格的故障檢定，例如通訊導航、電源、儀表系統等，可采用專家系統進行故障診斷，提高診斷的準確率，方便工作人員進行排故處理，為飛機安全航行提供保障。

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