廈航機隊增加QACVR項目改裝與應用研究

蔡毅明

廈門航空有限公司，福建廈門，361000

0 引言

飛行記錄器（FDR）和語音記錄器（CVR）被稱為飛機的“黑匣子”，對飛機飛行時起到監控和記錄的作用，語音記錄器（CVR）可以記錄最近120分鐘的機組通信和駕駛艙聲音，飛行數據記錄器（FDR）記錄的是最近25個運行小時的數據，記錄飛行數據和系統數據。一旦飛機出現問題，作為記載設備的黑匣子就是研討飛機詳細問題和失事原因的僅有途徑。本次機隊737NG機型所要加裝的快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）相當于對原裝話音記錄器（CVR）的升級和性能提升，相關的改裝包是來自深圳市多尼卡電子技術有限公司，改裝包的安裝和維修所需的信息、資料和數據是根據波音飛機的飛機維修手冊（AMM）、線路圖手冊（WDM）、系統原理圖手冊（SSM）等技術規范編制而成，改裝之后符合飛機適航運行標準。

1 QACVR產品描述及機隊改裝要求

1.1 產品描述

QACVR 改裝包的功能是實現對駕駛艙語音信息的記錄和快速獲取及回放。飛機在加裝該改裝包后，QACVR部件將與原CVR并行使用，不會對原有CVR的使用帶來任何不利影響。與裝機的CVR部件相比，QACVR部件具有以下特點：（1）能夠快速獲取飛機上記錄的語音數據并且回放方便，無需其他昂貴的專用設備；（2）記錄時間長（CF卡容量越大，錄音時間越長），粗略統計錄音時間約為280小時，并且可以循環錄音；（3）采用數字方式對語音信息進行記錄，方便數據存儲和數據分析并對語音進行加密處理；（4）可通過語音記錄盒內部存儲介質直接對部件進行固件升級，操作方便；（5）部件內嵌RTC時鐘，改裝后接收正駕駛429時鐘信號，與GPS給定時間同步，實時時鐘校準，準確記錄語音錄入時間[1]。

圖1 QACVR快速獲取駕駛艙語音記錄儀外形圖

1.2 關于廈航機隊737NG機型改裝的要求

廈航自1984年成立以來主要以純波音機隊為主，現有機型包括737NG、737MAX和787機型，近兩年來由于波音737MAX機型的缺陷問題，將會在2022年年底引入空客NEO機型，由于QACVR改裝之后用于可以記錄駕駛艙聲音信息時長接近280個小時，未改裝的737飛機只能記錄約2小時的駕駛艙音頻信息，且存在數據讀取步驟繁瑣等困難，因此根據廈航安全管理需要，自2012年起飛機維修工程部基地維修部開始為公司現有的156架737NG飛機加裝QACVR系統。在2017年局方對AAC-039《型號資料批準表》批準，廈航開始執行737NG新構型的QACVR改裝方式，在此之前一直使用的傳統型的改裝方法，我們來對比分析兩種改裝方法的不同之處。

1.2.1 傳統型QACVR改裝方法

改裝的一個重要要素是QACVR組件如何從P91電源分配面板上獲取115V的交流電，傳統方法獲取電源的方式需要重新鋪設電源導線為其供電，這根電源導線的鋪設涉及拆裝的位置非常多，難度大，從電子設備艙內P91電源分配面板內部開始，通過前貨倉前部，橫穿整個客艙天花板區域，最后到達后貨倉內的E6設備架上，整個過程中需要拆掉前貨倉前部和側壁的裝飾蓋板、拆下P91電源分配面板、拆除客艙旅客行李架以及天花板等，工作量巨大，工程部編寫的改裝工卡所需改裝時間為132工時，改裝飛機需要停場3天，此改裝方式人力成本、飛機停飛時間所產生的經濟損失很高。

圖2 傳統QACVR構型改裝方案電路圖

1.2.2 新構型QACVR改裝方法

新構型QACVR改裝方法是中國民航局在2017年審定通過的改裝方案，采用此方案可以節省很多的時間和經濟成本，但新的改裝方案需要滿足以下三個條件才能適用。實際改裝開工前要先確定三個條件，否則不能使用此新改裝方案[2]。（1）駕駛艙的P18跳開關面板內已經有預留的備用導線，其件號為W0018-0037-22，導線在插頭D40514P端的4號孔位可以扎到。（2）確認駕駛艙內P18-2面板處D007位置的預留C107跳開關，此跳開關要處于失效（INOP）狀態。（3）確認后貨艙E6架區域可以找到預留的導線，其件號為W5431-0002-20。

圖3 新構型QACVR改裝方案電路圖

傳統型QACVR改裝方案改裝為132計劃工時，而新構型的改裝方案大幅縮減至14計劃工時，縮短了飛機所需的停飛改裝時間，原先需要拆除的ESD（靜電敏感組件）大大減少，部件損壞的概率和施工風險降低很多。自2017年5月民航局批準QACVR新改裝方案之后，機隊剩余的110架左右的飛機都采用新方案進行改裝工作[3]，節約了人力成本和停飛運營成本，強有力地推動了公司的降本增效工作。

2 快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）改裝原理

2.1 快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）改裝前期準備

2.1.1 航材準備

根據公司機隊改裝的航材改裝包全部由深圳多尼卡公司提供，改裝包內主要包括的零部件如表1所示（由于同種機型每架飛機之間也會有些許的差異，因此改裝包內的零部件也會有些許不同）。

表1 QACVR改裝包

2.1.2 工具準備

在現代的民航飛機中所使用的線路施工工具與我們平時家用裝修或維修的工具有很大的不同，大量的電子電氣電路施工工作例如剝線、插針壓接、終端接線片制作、接線管的安裝等都需要使用專業的工具（表2），因此在QACVR系統改裝開工之前通過波音公司提供的標準線路施工手冊（standard wiring practices manual，SWPM）作為查找所需的線路施工工具和操作標準。

表2 部分改裝工具介紹（插針/插孔壓接工具）

2.1.3 工期安排和人員分工

廈航機隊的每架飛機的飛行利用率大約在10小時/天，因此出于經濟利益的考量，進行大規模的飛機改裝時對時間的限制是非常嚴格的，生產計劃部門制定飛機的改裝計劃日期，飛機在執行完當日所有航班后返回廈航維修基地，由飛機維修工程部下屬處室立即組織人員進行改裝，有效利用夜間停場時間提高飛機利用率。飛機停場改裝前需要做好人員的分工和航材工具的準備工作（表3），在確保工期緊湊的情況下保證好第一手工作質量。如圖4所示將工作量分三個班次來完成，制定如下改裝時間節點流程。

圖4 改裝工作與時間節點圖示

表3 改裝所需不同航空器維修專業人員安排

2.2 快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）改裝施工過程

2.2.1 快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）作用

改裝包中最核心的組件是快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）。該組件是運用了先進且可靠性高的數字語音采集技術，可進行多通道連續錄音，每通道用2G容量，掉電時文件自保存，具有固態化加密存儲功能，加裝該系統后，駕駛艙聲音記錄時長從120分鐘提高到280小時，并克服了飛機原裝系統可以對聲音記錄進行人工抹除的不足，QACVR系統在使用時無任何機械傳動結構，不會有線路相互作動磨損的問題，存儲時間提升也使得拆裝組件的頻率降低，減少人力成本和不必要的拆裝損壞概率。新安裝的QACVR組件的位置在后貨倉E6架上與CVR組件相鄰的位置（圖5），這樣的設計方便記錄的語音信號的傳輸與存儲[4]。

圖5 737NG機型后貨艙E6設備架 （QACVR和CVR設備位置）

2.2.2 電源導線的鋪設

QACVR系統工作線路改裝程序并不復雜，從圖6的電源導線圖可以看出，傳統型的改裝困難點在于飛機上施工區域廣且難接近，施工過程需要拆除很多的接近蓋板和設備（P92電源分配面板、前貨倉前部和側壁蓋板、客艙天花板、后貨倉側壁板、E6架上的蓋板等）。電源導線從電子設備艙內P92電源分配面板的C119跳開關負載端作為開端（如果接到電源端跳開關就起不到斷開的作用），連接到插座D11454J的61號孔位，由于此段線路的鋪設是在P92電源分配組件內部進行，所有布線時需要先拆下該部件，用專用工具壓接插針后安裝到D11454P端61號插孔內，從孔內引出電源導線，布線從前貨艙前部開始通過前貨艙天花板線束區域到達側壁區域，再貫穿飛機客艙頂部線束安裝區域，最后在后貨艙E6架上QACVR組件加裝支架插座2號插孔，通過地面服務匯流條2為QACVR系統提供115V交流電。

圖6 QACVR供電線路鋪設圖

2.2.3 加裝支架和轉接電纜

為了增加QACVR組件的穩定性，改裝包中配備有穩定性支架，使用支架可以將組件固定在E6-1架上，并且支架后部還增加了轉接電纜固定座，防止飛機飛行時顛簸抖動使轉接電纜出現磨損和插頭脫落的情況，轉接電纜一共有三個航空插頭，D1插頭連接QACVR組件，D2插頭連接飛機，D3插頭連接CVR組件。改裝時將轉接電纜航空D2插頭與原有駕駛艙語音記錄器（CVR）拆下的D177插座相連接，這個時候CVR組件和QACVR組件處于電氣并行結構，航空插頭D1和航空插頭D3能夠同時獲取來自飛機駕駛艙的語音信號，如圖7所示。

圖7 快速獲取駕駛艙語音記錄器 （QACVR ）轉換電纜安裝圖

2.2.4 語音的傳輸與存儲

駕駛艙語音記錄器（CVR）收集來自四個通道的語音信號，通道CH1-CH4依次來自第一觀察員吊桿耳機信號、副駕駛吊桿耳機信號、正駕駛的吊桿耳機信號以及駕駛艙話音記錄器面板的區域麥克風收集到的語音信號。其中區域麥克風接收的是駕駛艙內發出的各種聲音，包括機組通信對話和各種飛機操控的提示音或音響警告音，收集到的音頻信號經過駕駛艙語音記錄器面板的放大處理后直接傳送到QACVR組件和CVR組件進行存儲，而機長、副駕駛和第一觀察員三個通道收集到的音頻信號先傳送到遙控電子組件進行信號混合并放大，再通過轉接電纜并行傳送到QACVR組件和CVR組件進行存儲，來自四個通道的音頻都從正駕駛的時鐘系統獲取時間信號作為基準（圖8）。全球定位系統GPS為正駕駛時鐘提供時間信號，采用的是格林尼治（GMT）時間基準。

圖8 QACVR和CVR語音的傳輸與 存儲電氣原理圖

2.2.5 快速獲取駕駛艙語音記錄器（QACVR）改裝測試

（1）導線通斷測試。快速獲取駕駛艙語音記錄器（QACVR）改裝完成之后要使用萬用表對設備艙P92電源分配板內新增加的導線W9910-1002-20以及從從前貨艙段到后貨艙段加裝的導線W9910-0002-20進行通斷測試，確認線路可以導通，檢查線路鋪設的區域沒有導線破損或斷裂的情況，如果按照標準線路施工程序進行導線修復工作，通過檢查復查確認無誤之后再進行飛機拆卸區域的蓋板和設備的恢復，避免線路出現問題需要排除故障還需拆卸返工[5]。

（2）通電與監聽測試。線路改裝結束后，將設備以及蓋板回到可以提供電源的情況，首先要在電子設備艙內的P92電源分配面板找到為QAVCR系統提供電源的C119跳開關，將其處于閉合位置，此時如圖9所示的QACVR前面板POWER綠色指示燈常亮，429指示燈與四個通道的指示燈閃爍約幾秒后轉入常亮狀態（綠色）。進行監聽測試時將耳機插入QACVR前面板的耳機監聽孔，可以監聽來自駕駛艙內四個通道的聲音，按壓1、2、3、4通道按鍵中任一鍵，例如按壓通道1監聽測試，按壓3秒后松開即可聽到三聲“嘟聲”并且確認通道1狀態指示燈一直點亮且429指示燈閃爍3次，表明該通道錄音正常，駕駛艙內將吊桿耳機或手提麥克風插入第一觀察員的插孔板內，如果第一觀察員的音頻控制面板（ACP）有吊桿式麥克風開關，確認其在BOOM位，對著吊桿式麥克風講話，確認后貨倉內的監聽耳機聽到來自駕駛艙的講話聲音（CH1監聽記錄來自第一觀察員吊桿耳機或手提麥克風發出的語音，CH2監聽記錄來自副機長的吊桿耳機或手提麥克風發出的語音，CH3監聽記錄來自副駕駛吊桿耳機或手提麥克風發出的語音，CH4監聽記錄來自駕駛艙內的環境聲音）。

圖9 QACVR和CVR語音的監聽和記錄測試圖

（3）語音記錄盒拆裝和數據上傳。在語音記錄盒拆下前一定要注意QACVR系統必須處于斷電的狀態，維修人員在QACVR組件前面板拉起鎖銷，并逆時針旋轉90度到九點鐘位置放下鎖銷，然后通過語音記錄盒拉手水平拉出語音記錄盒；將語音記錄盒的QACVR專用讀卡器連接電腦，將語音記錄盒內的錄音文件上傳到專門的地面管理軟件，方便后續音頻的錄音回放和分析。完成語音信息上傳后需要將語音記錄盒安裝回原來的飛機上，將其水平推入部件語音記錄盒卡槽中（語音記錄盒上箭頭指示方向為上方），確保與部件前面板平齊。順時針旋轉固定鎖銷至十二點鐘位置時即處于鎖定位置。

（4）常見故障診斷和排除。常見的故障可以通過此案例更直觀地了解，波音737NG B-5476 QACVR改裝完成之后，維修人員上電后發現QACVR組件前面板的429狀態指示燈不亮，通過以下幾個步驟進行故障診斷和排除：①上電后系統有工作，排除電源問題。②改裝開始前已經測試了CVR系統，并且測試正常，排除了CVR系統原因。③更換QACVR組件，指示燈依然不亮，排除組件故障。④根據系統原理，QACVR采用429時鐘總線信號作為文件記錄時間，“429”指示燈指示時鐘信號異常信息，信號通過D1航空插頭PIN25、PIN26給QACVR，檢查PIN25、PIN26線路連續性，結果無異常。⑤最后聯系廠家得知429時鐘總線只向QACVR系統提供來自GPS的UTC時間，把飛機拖至機坪使飛機接收到GPS信號，指示燈亮，根據工卡測試步驟的要求對客艙艙音頻道進行監聽測試才能順利完成。

3 結論

快速獲取駕駛艙語音記錄儀（QACVR）是駕駛艙話音記錄器（CVR）的輔助設備，成為CVR的有效補充，QACVR的突出優勢體現在記錄的語音效果提升了一個檔次，采用當前最流行的數字存儲技術以及可以在地面通過專用軟件進行語音回放的便捷信息提取設計，本產品在廈航機隊的全面應用對于航空安全管理和不安全事件調查等方面發揮了重要的作用，產生顯著的社會經濟效益。

廈航在全機隊737NG機型改裝過程中先后采取兩種方案，通過對比可知使用新的改裝方案不僅實現了對飛機改動量和施工量最小，還保證了可靠性、安全性、兼容性和維護便捷性。所以后期廈航都使用新方案進行改裝，確保改裝后飛機飛行安全性更高。