某型支線客機高頻系統無法發射故障分析

■ 孟萍/中航西飛民用飛機有限責任公司

1 故障現象

某型支線客機進行高頻通信系統地面試驗，按要求需要與地面塔臺進行通信，使用單工模式（即接收頻率與發射頻率相同）進行發射時，地面塔臺無法收到該支線客機發射的語音信號，切換頻率后塔臺仍無法接收，且飛機上無相關失效CAS 信息。使用該支線客機接收地面塔臺發送的語音信號，飛機能夠成功接收和收聽。使用地面測試設備與飛機對通，發現高頻通信系統仍無法發射語音信號，且飛機上無相關失效CAS信息顯示。

2 高頻通信系統架構

該型飛機裝有一套獨立的高頻通信系統，用于飛機與飛機、飛機與地面之間的遠距語音通信。每套高頻通信系統由一臺高頻收發信機、一臺高頻天線耦合器和一部配套的高頻天線組成。高頻收發信機可在2.0～29.9999MHz 的頻率范圍內進行話音通信，頻率間隔為1MHz。高頻收發信機安裝在飛機的后設備艙內，高頻天線耦合器安裝在飛機背鰭內，高頻天線采用回線形式，與飛機垂尾共形，安裝在前緣內部，高頻天線耦合器與高頻天線之間通過產品自帶的饋線（同軸電纜）相連。

高頻通信系統通過高頻天線接收來自地面塔臺或其他飛機的模擬音頻信號，并將信號傳送至天線耦合器進行阻抗匹配，天線耦合器將信號傳送至高頻收發信機，高頻收發信機對信號進行濾波放大調幅等處理，發送給無線電接口單元（RIU），RIU 對信號進行處理，通過左右音頻控制板（ACP）將語音信號發送至飛行機組成員耳機和駕駛艙揚聲器中。左右RIU 分別通過左右ACP接收飛行員通過話筒發出的語音信號，并將信號發送給高頻收發信機，經天線耦合器處理后通過高頻天線發送至地面塔臺進行通信。

高頻通信系統的調諧源是駐留在顯示器中的無線電調諧管理軟件（RTSA），飛行員通過綜合顯示系統顯示器的無線電調諧菜單對系統的接收頻率進行調諧控制，調諧控制指令通過數據采集器（DMC）發送到RIU，高頻收發信機接收RIU 發出的調諧信號，使系統工作在相應的頻率下。

高頻收發信機具有自檢測功能，故障信息和維護信息通過RIU 發送給DMC，再通過DMC 發送給中央維護系統，并在顯示器的相應頁面顯示告警及維護信息。

系統原理框圖如圖1 所示。

圖1 系統原理框圖

3 排故思路與過程

3.1 故障分析

為排除“高頻通信系統無法發射，且飛機無相關CAS 告警信息顯示”這一故障，不遺漏可能的故障源，首先畫出高頻通信系統無法發射的故障樹，如圖2 所示。再根據故障樹的分析結果對可能發生故障的部位進行定位。

圖2 高頻系統無法發射故障樹

1）連線

高頻收發信機與RIU 之間通過離散量相連，接收RIU 發送的鍵控信號，同時RIU 與多模式導航接收機也通過該線連接。為防止NAV 接收到大功率信號，RIU 與NAV 之間的連線安裝了二極管，如圖3 所示。如果二極管安裝位置有誤或接反，可能導致RIU 無法向高頻系統發出鍵控信號，導致高頻系統無法發射。

圖3 接線示意圖

高頻收發信機與高頻天線耦合器之間通過光纖相連，發送控制信號。如果光纖被污染，可能導致控制信號無法正常發送，高頻系統無法正常發射，但這種情況應有CAS 告警信息，顯然與故障現象不符，因此排除光纖故障的可能性。

2）電源

高頻收發信機和高頻天線耦合器均通過連接機上匯流條獲取電能。如果匯流條出現故障，會導致設備故障，多個設備會同時異常，這與實際故障現象不符，因此排除電源故障的可能性。

3）控制信號

高頻收發信機與RIU 之間通過ARINC 429 總線相連，接收RIU 發送的調諧控制信號。如果RIU 故障，無法發出控制信號，將導致高頻系統無法發射。

RIU 接收駐留在顯示器內的RTSA發送的調諧指令，如果RTSA 發出的調諧指令錯誤，也可能導致高頻系統無法正常發射。

4）高頻收發信機/高頻天線耦合器

◎細菌性腹瀉一般也叫痢疾，典型癥狀是發熱、陣發性腹痛、膿血便或黏液便。如果白細胞和膿細胞很高（建議標準是每高倍視野白細胞或膿細胞>10個），高度懷疑是細菌感染，需要帶寶寶去醫院，醫生會化驗血常規、C反應蛋白、細菌培養、藥敏試驗等做參考，遵醫囑，使用抗生素。

如果高頻收發信機或高頻天線耦合器故障，系統啟動自檢將不通過，飛機顯示器上會有相關CAS 告警信息顯示，且在中央維護系統中能夠查看故障代碼，可直接定位故障。因此，排除設備故障的可能性。

5）天線/饋線

高頻天線為OEM 自制，若天線自身的阻抗特性不滿足系統要求或與耦合器連線（饋線）不牢靠，可能導致駐波比變大，無法將信號發射出去。

3.2 排故步驟

1）系統連線檢查

對高頻系統的連線進行導通，檢查線路中二極管的安裝位置和方向。檢查發現系統機上連線及二極管安裝情況與接線圖相符，且均能導通。因此排除連線故障的可能性。

2）對調RIU

將機上的左右RIU 進行對調，使用地面測試設備與機上高頻系統進行對通，故障現象依然存在。因此排除RIU故障的可能性。

3）天線性能測試

使用矢量網絡分析儀對高頻天線進行檢測，記錄天線的阻抗值。測試完畢后，將記錄結果與天線應有的阻抗特性進行對比，天線的阻抗特性滿足系統性能要求。檢查饋線的外觀及連接情況，均滿足安裝要求。因此排除天線及饋線故障的可能性。

4）RTSA 測試

RIU 與顯示器之間通過ARINC 429總線相連，駐留在顯示器里的RTSA 軟件通過該總線“LI-RTSA-1”向RIU 發送調諧指令，RIU 通過與高頻收發信機相連的“LB-RIU-8”總線將調諧控制信號發送給高頻收發信機，高頻收發信機通過“L-HF-1”總線將狀態信息回傳給RIU 進行反饋。在顯示器上的高頻調諧頁面選擇單工模式，設置好頻率后使用高頻通信系統進行發射，此時使用示波器分別讀取上述三條總線的數據，記錄三條總線中Label037“Word3”（RX頻率）和“Word5”（TX 頻率）的數據變化情況。再選擇雙工模式（即發射頻率與接收頻率不同）進行上述測試，記錄總線數據。

對記錄的數據進行整理、對比和分析，得出結論：在單工模式下，由于RTSA 發出的調諧指令中接收頻率與發射頻率不同，但接收頻率與調諧頁面設置的頻率相同，因此在該模式下飛機高頻通信系統無法以設置的頻率正常發射信號，但能正常接收地面塔臺或測試設備發送的音頻信號。在雙工模式下，RTSA 發出的調諧指令中的接收頻率與發射頻率和調諧頁面設置的收發頻率一致。由此可初步判定故障是由于RTSA軟件的邏輯錯誤導致。

為進一步確認故障原因，將系統設置為雙工模式，使用地面測試設備與飛機對通，飛機能夠正常發射，測試設備能夠接收飛機發送的語音信號，且通信良好。將系統再次設置為單工模式，并將地面測試設備的接收頻率設置為 與 總 線Label037“Word5”（TX 頻率）記錄的頻率一致，使用高頻通信系統進行發射，此時地面測試設備能夠收到飛機發來的語音信號，且通信良好。至此，可確定高頻系統無法發射這一故障是由RTSA 軟件的邏輯故障所致。

4 總結

通過本次排故，可以總結出高頻通信系統設計和工藝上的一些特點：

1）高頻通信系統較為獨立，系統可能出現的故障具有易察覺性，可在CAS 系統上顯示。系統不存在隱性故障和難以察覺的故障。

2）高頻通信系統中，天線耦合器布置在背鰭內，未布置維修口蓋，排故時只能將背鰭全部拆卸，工作量較大，后期維護代價較高，最好能夠增加維護口蓋。該項可作為持續改進項。