波音737NG飛機高頻通信系統故障分析

康禹 黃建明

摘要：對波音737NG飛機高頻通信系統故障進行研究，分析排故過程中出現的錯誤，為排除高頻通信系統故障提供幫助和指導。

關鍵詞：高頻通信系統；故障隔離；自測試

Keywords：HF communication system；fault isolation；BITE

飛機的高頻（HF）通信系統提供飛機之間或地面站與飛機之間的遠距離語音和數據通信。即使目前飛機已經普遍安裝了衛星通信系統，HF仍然是飛機在高緯度地區的主要通信手段。HF通信系統的部件少、線路簡單，但在排故工作中卻經常出現故障反復的情況，甚至造成航班延誤。本文以安裝兩套HF通信系統的波音737NG飛機為例，對其故障情況進行研究，分析排故過程中易出現的錯誤，為排故工作提供幫助。

1 HF通信系統工作原理

本文討論的波音737NG飛機安裝有兩套HF通信系統，主要部件如圖1所示，由一部共用HF天線（垂直安定面的前緣）、兩部HF天線耦合器（垂直安定面里面）、兩臺收發機（后貨艙電子設備架E6-2上）、兩塊無線通信面板（駕駛艙中央操縱臺）以及其他部件組成。

使用人員在無線電通信面板（RCP）上選擇頻率和控制信號。面板將頻率、控制信號、操作方式、RF靈敏度等發送至HF收發機。HF收發機發射和接收信息，收發機的發射電路用飛行內話音頻調制RF載波信號，聲音信息送給其他飛機或地面臺；接收電路解調接收到的RF載波分離出音頻，接收的音頻被機組或其他飛機系統使用。因HF通信系統工作于2～29.999MHz頻率之間，工作頻率較寬，且高頻天線的長度是既定的，為了實現阻抗匹配并滿足最佳的電壓駐波比，在HF天線和HF收發機之間布局了HF天線耦合器。此外HF通信系統還與遙控電子組件、選呼控制器等設備相連，以實現頻率調諧、信號傳遞、遠程通信、數字傳輸等相應功能。

2 HF通信系統故障分析

通過歸納整理本公司故障信息系統中波音737NG飛機的HF通信系統排故信息（截至2020年），發現故障并有效處理的共有583條。其中，地面通電測試所發現的故障有349條，占總數的59.9%；機組報告的故障有234條，占40.1%。由此可見地面通電測試是發現HF通信故障的主要方式。

地面通電測試有兩個方面：飛機年檢電臺校驗、需要使用HF通信的航班執行前進行通電測試。為避免造成飛機不適航或航班運行困難，HF通信系統故障需要盡快排除。

在排除HF通信系統故障的處理方式中（如圖2），更換HF收發機的有243條，更換HF天線耦合器的有164條，同時更換這兩個部件的有10次，這兩個部件的更換占整個故障處理的70%。其中，更換HF天線耦合器受場地、天氣、停場時間的限制較多。如何準確判斷故障部件，避免誤拆換是縮短HF通信系統排故時間的關鍵。

3 排故中存在的問題

正確的地面通電測試可以及時發現HF通信系統的故障點，從而減少排故所需時間，對避免HF天線耦合器的誤拆換更是一個有效途徑。但在實際工作中，經常會出現以下兩種錯誤。

1）HF通信系統測試中，在面板測試后，僅根據發話時耳機中有自聽就判斷HF通信系統工作正常。產生這種錯誤認識的原因是混淆了HF通信系統測試和VHF通信系統測試。

從表1中可以看出，在系統測試的第一步操作測試中，兩個系統是不相同的。HF通信系統除了收發機前面板測試外，還必須進行HF天線耦合器的調諧測試，這是由HF通信的特點決定的。HF系統工作于2～29.999MHz頻率之間，利用地球表面和電離層使通信信號來回反射而傳播。HF天線耦合器收發機的50Ω輸出阻抗與天線阻抗在所設頻率上匹配，使電壓駐波比減少到低于1.3：1，它能否工作是HF通信系統正常工作的前提。

從HF收發機自聽部分原理圖（見圖3）中可以看出，耳機中自聽信號是當收發機功率放大器的輸出在AM方式下大于40W時，由一個開關將話筒音頻與音頻放大器連接起來，這個被放大的音頻進入音頻插孔和飛行內話系統作為自聽信號。輸出小于40W時，就沒有自聽信號；輸出小于30W時，就存在LRU故障。因此，沒有自聽信號只能判斷LRU故障，不能作為HF通信系統是否工作正常的標準。

HF通信系統測試一定要按照手冊進行。最好與相關部門通話或者在批準的頻率下兩架飛機之間進行通話測試，由通話質量來判斷HF通信系統是否工作正常。

2）忽略兩套HF通信系統之間關聯性。

HF天線耦合器是HF通信系統排故過程中經常更換的部件。HF天線耦合器安裝在垂直安定面內，外場更換時需要高空車等設備，因此會受到大風、雷雨等天氣因素的影響；拆裝蓋板時還要進行封膠/除膠操作，必須有足夠的停場時間。此外，每次更換HF天線耦合器后還要進行測試，發話時必須確保人員與垂直安定面之間保持至少6ft（約182.88cm）的距離，以避免來自HF天線的射頻能量對人員造成傷害；同時不能進行燃油系統的操作，以避免爆炸造成人員和飛機損傷。因此，排故工作中很少會單獨安裝一部HF天線耦合器。

當遇到單側HF通信系統無法正常發射時，多次更換這一側的HF收發機和HF天線耦合器，故障現象仍舊無法消除，線路檢查也未發現問題，就可能是犯了忽略了兩部HF天線耦合器之間聯系的錯誤。

從系統對比圖（見圖4）可以看出，早期的波音737NG飛機的兩套HF通信系統是相互獨立的，兩部HF天線耦合器沒有聯系，但當前的737NG飛機的兩套高頻天線耦合器之間多了抑制信號的傳輸。

通過發射方式對比圖（見圖5），以HF-1為例，可以更加清晰地看出早期系統的HF-1的HF天線耦合器控制邏輯的發送條件有三個：①PTT線上有地信號；②耦合器控制邏輯電路不在歸零方式；③無耦合器故障。而當前的HF通信系統增加了第四個條件：沒有來自HF-2天線耦合器的禁用信號。而且HF-1在發送信號的同時還會產生一個禁用信號送到HF-2的天線耦合器，用來抑制HF天線耦合器的發射，從而確保在發射時只有一套HF通信系統處于發射狀態。這樣的做法實際上是HF天線耦合器內的互鎖電路在一個高頻系統被使用或被調諧時防止相聯的另一系統的收發機被使用或調諧，使一個系統的故障不會影響另一個系統的工作。但與此同時，如果這個抑制電路出現故障，抑制信號始終出現，也會導致另一側HF通信無法進行發射。

曾經有推薦通過拔出一側HF通信系統跳開關的方法對故障進行隔離，但如果是線路故障導致的禁用信號，這種判斷方法是無效的。排除HF天線耦合器故障的最優方法是在時間和人員允許的情況下，每次只安裝一個HF天線耦合器，在單獨一側HF通信系統的故障排除之后，再安裝另一側HF天線耦合器，從而隔離兩個HF通信系統，在兩側HF通信系統分別工作正常后，再一起安裝兩部HF天線耦合器。這樣，如何單側出現故障，那么肯定就是工作正常那側的HF天線耦合器中抑制電路的故障。

4總結

整個HF通信系統的排故過程中沒有太多復雜和疑難點。排故的關鍵點是提前做好預案，結合年檢和航班計劃，在天氣、場地、器材都具備的有利時機，嚴格按照手冊要求進行測試，避免出現錯誤，就能夠及時、準確地排除故障。

參考文獻

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