淺析KCS305隨動羅盤系統告警旗不收故障原因

李波 張曉軍

摘要：介紹了KCS305隨動羅盤系統工作原理及告警旗控制電路原理，通過對KCS305隨動羅盤系統中旗標控制電路、800Hz基準發生器電路、誤差檢測器電路、隨動脈沖發生器等電路的分析，淺析了該系統告警旗不收故障的原因。

關鍵詞：KCS305隨動羅盤系統；告警旗；故障

Keywords：KCS305 servo compass system；warning flag；fault

0 引言

KCS305隨動羅盤系統向ARINC標準航向指示器、自動飛行控制系統和飛行指引系統提供主要的航向數據，駕駛員操作控制器件可以對系統的性能進行選擇和控制。隨動羅盤系統由KSG105方位陀螺、KMT112磁傳感器和KA51B隨動控制器三部分組成。

KCS305隨動羅盤系統常見故障是告警旗不收，該故障表現在信號輸出到無線電磁指示器時，系統穩定后告警旗不收；在隨動、自由狀態下操作隨動控制器，隨動結束后告警旗不收。本文主要研究告警旗不收的故障原因，并提出了排除方法。

1 系統工作原理

KCS305隨動羅盤系統利用方位陀螺三自由度陀螺儀在空間保持一定方向的特性和磁傳感器相對地磁場位置變化而產出信號的特性來測定飛機航向。

KA51B隨動控制器上的隨動表指示KSG105方位陀螺與KMT112磁傳感器之間的隨動誤差，“SLAVE（隨動）/ FREE（自由）”開關可使系統處于“方位陀螺”或“自由陀螺”工作方式。 KSG105方位陀螺的雙套（ARINC標準）同步發送器由同一步進電機機械定位，該電機由陀螺萬向支架的軸編碼器發出的脈沖信號進行程序控制，通過磁傳感器控制變壓器發出誤差信號驅動步進電機，使方位陀螺始終對準磁北。

2 告警旗控制電路原理

當KCS305隨動羅盤系統航向校準穩定后或航向隨動結束后，告警旗收起。在校準或隨動過程中，由磁傳感器控制變壓器發出誤差信號來驅動步進電機，使方位陀螺協調到磁北，發出“航向有效”信號，驅動旗標控制繼電器控制警告系統的警告旗收起，同時同步發送器發出有效航向信號。

告警旗控制電路如圖1所示，該電路前端接收來自SLAVING PULSE GENERATOR（磁修正脈沖發生器）、SPIN MOTOR RATE DETECTOR（旋轉電機速率檢測器）、FLUX VALVE DE TECTOR（誤差檢測器）信號，組成一個邏輯門。當所有監測信號正常時，邏輯輸入端為低電平，發生一個“有效”輸入，進而使旗標繼電器保持接通，告警旗收起。

3 故障原因分析

針對警告系統警告旗不收起進行分析，“航向有效”旗標控制繼電器受下述因素控制導致出現故障：

1）旗標控制繼電器故障，無法進行旗標轉換控制；

2）800Hz基準發生器無800Hz基準輸出，無法輸出陀螺航向信號；

3）誤差檢測器故障，無法進行快慢轉換；

4）隨動脈沖發生器故障，3種工作狀態無法正常完成；

5）KMT112磁傳感器故障，無法輸出磁航向基準信號。

3.1 旗標控制電路

當電源加到KCS305隨動羅盤系統時，選擇方位陀螺狀態，由KSG105方位陀螺提供的航向信號將自動按KMT112磁傳感器發出的磁方向基準進行校準。校準結束后，告警旗收起。

旗標控制繼電器K101為雙刀雙擲型開關，該繼電器可向羅盤旗標控制提供警告時的觸點閉合。如圖1所示，當所有5個邏輯輸入端為低電平時，發生一個“有效”輸入。

CR114、CR115、CR116、CR113和CR135構成一個5輸入的“或”邏輯門。如果前端5個輸入中任意一個為“高”，I103的輸出端將為“低”，Q110關閉，Q109的基本驅動電流不能使用。I103作為邏輯電平轉換器使用。在“有效”狀態期間，Q110和Q109飽和導通，因而繼電器K101保持接通狀態。

除了這5個輸入控制以外，任何其他阻止K101線圈激勵的故障形式也將引起警告旗標狀態。檢查以上電子元器件，如有器件故障，應更換相應元件；如性能合格，再根據以上分析檢查K101的線圈阻值是否正常（正常阻值為650±20Ω），并檢查繼電器的常閉常開是否正常，如不正常，則更換繼電器。

3.2 800Hz基準發生器

800Hz基準方波是從400Hz電源綜合而成的，如圖2所示，全波整流信號 Va通過R137和齊納二極管CR118施加到開關晶體管Q103的基準極上。當Va超過齊納管基準電壓20V時，Q103導通。方波Vb由COS MOS變頻器I104緩沖，將其調制用作800Hz解調器中的一個場效應管的激勵。

用示波器檢查800Hz基準發生器電路中Va波形和Vb的800Hz方波是否符合圖3的信號特性，若不符合則排除電路中相關元器件故障。若波形均正常，I104A集成塊10號引腳無激勵信號輸出，則為I104A集成塊故障。

3.3 誤差檢測器

誤差檢測器接收來自800Hz解調器和低通濾波器的直流輸出信號。一個運算放大器用作一個極性檢測器，以確定順時針和反時針誤差。如圖4所示，這一輸出通過C123連接到第二個運算放大器，以檢測第一個放大器的極性變化。當第一個輸出多次迅速變化時，表明陀螺在零位置來回快速隨動，將會在第二個放大器的輸出上產生一個電壓，該電壓用來將陀螺轉換為慢速隨動速率。

如果旗標控制電路和800Hz基準發生器電路均正常，且操作控制盒無法給定航向的順時針和反時針的航向變化，檢查此電路，并更換故障元件。

3.4 隨動脈沖發生器

隨動脈沖發生器將各種輸入邏輯指令變為步進電機的控制脈沖。圖5所示為三種手動狀態控制線路：隨動/自由、反時針和順時針。這些線路的邏輯狀態由駕駛員操作控制盒開關接通。另外，只要選擇方位陀螺狀態，來自誤差檢測器的兩條線路允許連續自動隨動，根據這五個輸出可產生隨動脈沖和方向指令。

邏輯門I103、I104和I105是工作在+12V電源的COS M03 4000序列。對幾種工作狀態下的輸入和輸出信號以“高”（+12V）和“低”（0V）邏輯電壓的術語來說明。

二極管CR110、CR111和CR120組成一個模擬求和門電路，允許各種充電速率輸至振蕩器電容C112。選擇串聯電阻以便對不同的輸入狀態產生各種脈沖速率。

1）狀態A：自由陀螺狀態

在自由陀螺狀態，隨動/自由、反時針和順時針線路都是低電平，因而3個二極管都是斷開的，并且C112保持放電，使在I111插針3處的信號保持在高狀態。由于沒有脈沖產生，自動隨動回路開路，與來自誤差檢測器的指令無關。

2）狀態B：方位陀螺狀態

在方位陀螺狀態，隨動/自由線路為高電平，通過R114啟動振蕩器。當這一線路首先啟動時，閉鎖I110輸出插針3被作用到一個高電平，開始自動快速隨動周期，而在I111的插針3處的隨動脈沖速率通過R145給C112充電的電流來調定，該階段通過R144的電流分配可忽略不計。當誤差檢測器給I110插針2提供足夠高的電壓后，輸出插針3將轉換到一個低電平，這樣就通過I103將插入指針鎖定到高電平。I111的插針3處的脈沖速率被降低，但仍通過R144給C112充電的電流來保持。快速及慢速隨動脈沖速率分別約為16Hz和1/4Hz，這些脈沖確立了隨動發生的速率。

當隨動/自由線路轉換回低電平時，I110將從慢速上升狀態解鎖，I103插針2轉換到高電平，解鎖I110插入插針3。

隨動方向指令通過I103發送。輸出方向邏輯“高”為順時針，“低”為反時針，輸出方向與駕駛員的水平狀態指示器的上的航向方位牌轉動有關。

3）狀態C：手動調整

通過短時作用的面板安裝開關將順時針或者反時針線路提高到高電壓，駕駛員將使振蕩器工作于根據R143的值所確定的快速速率。

如果旗標控制電路、800Hz基準發生器電路和誤差檢測器電路均正常，且隨動/自由無法選擇，反時針和順時針操作協調不到位無法停止，應檢查此電路元器件，并更換故障元件。

3.5 KMT112磁傳感器

KMT112磁傳感器感受地球磁場的水平分量并將此分量傳給KSG105陀螺，供長期修正用。如果KMT112磁傳感器故障，KSG105陀螺無法得到有效的磁航向，告警旗會放下。

轉動KMT112磁傳感器，KA51B隨動控制器的小指針應跟隨轉動。如不跟隨，說明KMT112磁傳感器故障。測量其插針A、B、D之間線圈阻值，正常阻值為200Ω±10Ω，若無阻值或超差，則需更換傳感器。

4 總結

KCS305隨動羅盤系統作為某機型的重要系統之一，結構復雜，電路部分對信號控制和傳輸影響較大，各分電路的聯系較密切。本文對影響告警旗不收的主要電路部分進行了詳細的分析和說明，對今后該系統告警旗不收故障的排除有一定幫助。KSG105陀螺儀為精密儀器，建議在產品接通電源前5min、斷開電源后10min內不要搬動，以避免造成內部陀螺故障，產生誤差。

作者簡介

李波，工程師，主要從事航空儀表、航電專業的修理技術及航空裝備保障等研究。

張曉軍，工程師，主要從事航空維修工程管理及科研生產質量管理。