飛機通信導航設備的天線故障診斷和對策研究

陳江瑜

（成都航空職業技術學院 四川 成都 610100）

0 引言

飛機電子設備的保養和故障診斷能夠保證系統穩定地運行，隨著電子系統功能的持續增加，提高了電子設備故障定位診斷的復雜度。在飛機飛行前和飛行中都要進行診斷，從而使航空電子設備能夠正常地運行。為了使故障診斷技術得到提高，研發高效、科學、全面的故障診斷技術尤為重要。因此，本文對飛機通信導航設備天線故障進行研究[1]。

1 飛機通信導航設備的天線故障和因素

1.1 天線常見的故障

天線故障指的是飛機通信導航設備常見的電子故障，對飛機飛行過程中的正常通信造成了嚴重的影響，干擾了飛機對信號頻率正常的接收，降低了通信導航設備的靈敏性。

（1）指定信標機天線。如果天線出現故障，就會降低靈敏度，無法對信號進行接收。

（2）DMC測距機。在L波段使用DMC天線，額定射頻阻抗設置為50 Ω，在整個頻率范圍中最大勻速電壓駐波比為2:1。在左右DMC天線出現故障的時候，RDDMI中對應一側顯示數值就會出現無顯示或者不穩定。

（3）自動定向機系統天線。主要包括環形天線或者垂直天線，ADF使用同軸電纜和其他系統不同，特性阻抗并不是50 Ω，而是79 Ω。因為垂直天線在機翼后下部整流罩中噴涂，所以很少出現故障。環形天線故障比較常見，從而增加了方位指針指示誤差，主要是因為天線故障導致接收機靈敏度降低[2]。

（4）無線電高度表。天線故障率比較高，如果一側EADI中高度的顯示并不明顯，就說明不穩定，大概率出現此種情況的原因是故障一側收發機天線存在問題。天線受潮會導致工作出現問題，所以要對其進行跟蹤觀察。

（5）TCAS天線故障。TCAS天線是否能夠良好地運行，和系統是否正常地運轉具有密切關系，為了能夠更好地維護TCAS天線系統，就要通過駐波比法排查TCAS系統中的安全隱患與故障，利用信號跳動情況判斷TCAS天線的運行情況，對其是否存在故障進行觀察。指點信標機天線故障會對通信設備靈敏度造成影響，從而無法精準接收信號頻率，一般只能夠接收較強的信號頻率[3]。

（6）ADF天線故障。ADF天線故障一般的表現方式為儀表指針出現偏差，主要是因為天線故障導致設備靈敏度出現故障。

其次，通過計算機可識別編程語言控制系統。但是，此系統會出現隨機代碼導致故障，使信號或者指令傳達錯誤，計算機控制系統也會出現故障。在信號處理系統中，由于故障存在隨機代碼，導致控制系統存在內容錯誤等故障。轉變數字信號和模擬信號，在系統故障時無法運行。根據AD裝置定期檢測能夠降低亂碼率，使飛機計算機控制系統運行正常，還要檢查線路暢通性，做好設備的后勤管理、維修和保養。

電子通信零件和構成多見于飛機航空設備模塊中，使用的頻率比較高。大型飛機航空電子系統運行要求強大的電源支持和供給，如果使用電源時出現短路或者過載的時候，就會導致電源設備出現故障，影響到飛機航空管控系統的安全性。穩壓電源中設置穩壓芯片，在對電源設備、航空通信等故障進行排查的時候要對調節電壓芯片進行檢測，之后對其他元器件故障逐一排查[4]。

2 天線故障的檢測技術和解決對策

2.1 天線故障的檢測

通信導航設備天線故障比較難排查，主要是因為電子系統天線出現故障的時候并不會直接對系統正常運轉造成影響，而是會出現時好時壞的情況，對維修人員的判斷造成干擾。為了使用更加高效的解決方法，可以使用專用儀器設備檢測天線功能。VHF設備為飛機飛行過程中常用設備，此設備能夠檢測無線電信號發射頻率，對天線是否正常使用進行判斷，在具體使用過程中使射頻功率計天線和VHF電臺天線接近，保證相應距離和位置后以電壓表表頭讀數判斷。假如第一次得出讀數比較小的時候要測試調收發射機，兩次測量結果相同表示第一個VHF電臺天線出現故障，要全面檢查天線。在后續監測過程中，只檢測飛機信號頻率就行。射頻功率計在飛機天線故障檢測使用時能夠提高檢測結果和效率，使航空公司及時排除可能會存在的通信安全問題和隱患，節約檢測過程中的時間，使更多精力放到飛機設備維護中，使飛機飛行過程中的安全性得到提高[5]。

2.2 天線故障的解決對策

首先，飛機通信和導航設備保養要對全民數據資料進行收集，利用聯動分析方式實現定量故障信息采集。針對信息倉、移動式維修機、定量維修機或者地面靜態維修系統的數據進行收集。

其次，移動式維修系統與定量維修系統為主體保養重點，利用遠程監控系統給出相應的指令，連接影像視頻監控系統。此種地面靜態維修系統能夠使用遠程或者智能化傳感器實現智能化維修信息的傳輸，之后利用衡柱式傳感球形柱，對相應維修信息和數據進行上傳。

最后，維修保養系統控制通過PLC自動編程模型操作，對比傳統維修定量控制系統中，此裝車系統能夠快速計算導航設備與通信設備，維修周期較短，能夠避免出現維修不到位、維修周期長的問題[7]。

2.3 故障診斷技術

2.3.1 模擬電路故障診斷

飛機航空天線故障檢測過程中一般使用測前模擬法，利用計算平臺進行仿真，在實際模擬電路中使用。對比測前模擬與被測電路數據，以數據和特征查找模擬電路的故障。

測后是指在進行測量之后，對比測前模擬法，此種方法和故障分析法接近。以測量后的數據信息對電路進行模擬，根據故障證實技術對模擬電路進行分析。通過傳統經驗尋找故障因素，實現測量驗證猜測。如果證實猜測，表示此地方出現故障，及時切除。天線和電路的系統較為復雜，會導致電路缺陷，所以要逐一證實組合缺陷和功能缺陷。利用電路切割法實現對電路進行分級，然后逐一進行檢查，使工作量降低，進一步提高故障診斷效率。

2.3.2 基于知識故障診斷

通過此診斷方法對診斷對象數據信息進行收集，以設備運行原理，通過應用軟件程序輔助，在使用軟件程序過程中調查用戶反饋，及時尋找航空天線錯誤和故障，通過排查后要求用戶確認。在對飛機航空故障進行診斷時比較簡單，并且診斷全面，和實際故障情況結合對針對性故障檢測步驟進行結合尋找故障。

2.3.3 電子設備故障診斷

飛機航空電子設備精準、快速診斷能夠降低飛機航空事業損失。電子設備故障診斷技術在不斷地發展，目前使用各種故障診斷技術。

其一，基于解析模型方法。此種方法能夠動態化診斷飛機航空電子設備故障動態化，針對診斷對象創建精準數字模型。在對比模型測量過程中，檢測和比較模型傳達的信息與可測量數據，從而深入分析與整理，實現基于解析模型的航空電子設備故障診斷。

其二，基于信號處理的方法。信號處理方法不需要創建診斷對象的數學模型，能夠降低故障診斷方法難度。實現信號模型、頻譜、信號頻率的變化，從而得出關鍵測量信號監測電子信號誤差與故障。

2.3.4 數字電路故障診斷

在飛機航空電子設備中，數字電路設備正常運行尤為重要，但是全部電子元器件都存在使用可靠性和壽命等問題。所以，電路、元器件和設備都會出現故障問題。首先，實現數字電路設備故障模型化，對常見故障歸類，方便準確定位和診斷電路的故障，包括暫態故障、橋接故障和固定型故障。因此，使用測試碼生成法與偽窮舉測試法實現故障診斷。根據測試碼生成法全面檢查數字電路故障，結合D算法和布爾差分法得出測試碼，實現精準、可靠的故障定位。另外，偽窮舉測試法，使數字電路根據一定方法合理劃分，之后使劃分的電路四線窮舉測試，降低不必要的測試數，使故障診斷效率得到提高。

3 飛機故障實例分析

3.1 飛機短波發話故障

某飛機油門桿PTT開關前推和后推分別為超短波發話、短波發話，故障現象：短波在4波道后推PTT開關，短波發話沒有聽到短波發話，切換到超短波發話時在耳機中聽到超短波發話自聽。利用三用表測量，發現備用控制器超短波PTT輸出為0V，表示BPU控制超短波PTT輸出的OC門芯片被燒壞，從而使超短波電臺為發話狀態，原理結構詳見圖1。

圖1 原理結構

3.2 故障排除過程

現場改進超短波電臺電纜，對超短波PTT線中感應信號進行測試，超短波話音電臺到CNI安裝架中的BPU超短波PTT線中連接測試線，利用示波器對短波發話感應信號電壓進行測試，示波器測試畫面詳見圖2。

為了將通電后上電設備影像進行排除，斷開斷路器，檢測超短波PTT線路電壓。電推PTT開關觸發短波發話的時候在線路中測到高電壓，表示此高電壓是通過短波發射導致的。為了避免對OC門芯片燒毀，將反向二極管保護BPU安裝到超短波話音電臺前端，實現分壓并且將上拉電壓去除，降低信號電壓，避免超過燒毀閾值，在后續使用中能夠使感應電壓得到降低，之后取下反向二極管，圖3為臨時保護二極管。

圖3 臨時保護二極管

3.3 加固措施

3.3.1 短波PTT線加固

飛機在通導加電條件下利用短波轉接線纜和測控盒相互連接，短波PTT線在短波電臺端和短波發射接地控制，詳見圖4。

圖4 短波電臺就近接地

短波電臺PTT線接近短波電臺就近機殼接地后，超短波PTT線沒有上拉電壓時表示信號OC門燒毀閾值比較低，說明短波電臺發射過程會導走灌入短波PTT線中的干擾信號，從而降低原本短波PTT線中的干擾信號。

3.3.2 超短波PTT線加固

其一，在短波PTT線換成白色非屏蔽斷線的時候，使超短波電臺到最近卡箍地方約30 cm的地方散開，使電纜超短波PTT線和短波線纜距離得到加大。

其二，在短波發話電纜線散開時，使超短波發話電纜散開的部分通過搭鐵線進行就地接地，將短波PTT線拆掉，替換成為白色斷線。并沒有粗線BPUOC門燒毀故障，通過測試表示，屏蔽超短波PTT線的超短波發話電纜能夠提高抗干擾能力，不會改變短波PTT狀態，也不會出現燒毀故障。

其三，使機上CNI安裝到短波電臺超短波PTT線替換成為單根的屏蔽線，使短波電纜恢復為原機狀態。測試短波后，其他波道在發射中的最大信號電壓設置為9.2 V，沒有燒毀等故障[8]。

4 結語

在數字化技術不斷發展的過程中，航空電子設備發展也在不斷進步，通信設備在航空電子設備中具有重要的作用，能夠保證飛機通信的安全性。在飛機飛行的過程中，通信導航系統是否正常運行和飛機飛行的可靠性、安全性密切相關，如果出現故障就會導致飛機安全性受到質疑。就現階段分析，我國對飛機通信導航設備安全檢測有待提升，在檢測設備和技術方面不夠先進。所以，要求相關領域加強通信安全檢測的投入，利用應用檢測和技術研發保證飛機飛行過程中的安全性，避免飛行事故的發生。