一起機載無線電羅盤不定向故障分析

■ 趙桂州 王炳輝 任延龍/ 空軍93066 部隊 空軍94347 部隊

1 故障描述

一架某型飛機進行航前機務(wù)準備時，通電檢查發(fā)現(xiàn)機載無線電羅盤在第四波段1090kHz 頻率位置時收不到地面廣播電臺信號，無法實現(xiàn)自動定向功能，在其他波段工作正常。

2 工作原理

無線電羅盤是飛機導航系統(tǒng)的重要組成部分，是所有飛機必要的導航設(shè)備，主要承擔著引導著陸和近程導航等多重任務(wù)，其工作主要依賴于各機場的地面導航臺，以及地面低頻全向無線電信標（NDB）和標準調(diào)幅廣播電臺等。飛機的自動定向?qū)Ш焦δ芙⒃跓o線電羅盤能在搜索定向特定頻率導航臺（提供無線電波）的基礎(chǔ)上，根據(jù)飛機的現(xiàn)行航向和無線電波的相對磁方位，綜合為飛機提供實時航向引導信息。其自動測定地面導航臺（提供特定無線電波的發(fā)射臺）方位角的基本原理利用的是測角器搜索線圈輸出的信號電壓，經(jīng)過放大、變換和鑒別，驅(qū)動伺服電動機轉(zhuǎn)動，從而帶動搜索線圈旋轉(zhuǎn)至輸出電壓為零位置。在飛機飛行過程中，隨著導航臺相對方位角的變化，搜索線圈不斷轉(zhuǎn)動，始終保持輸出電壓為零，并實時驅(qū)動跟隨搜索線圈同步轉(zhuǎn)動的機載航向指示器，實時準確地指示出地面導航臺的相對方位角。具體工作原理方框圖如圖1所示。

圖1 無線電羅盤導航工作原理方框圖

3 機理分析

該型無線電羅盤的工作頻率范圍為100 ～1799.5kHz，控制箱電路設(shè)計時將每個工作頻率分成“百位”數(shù)、“十位”數(shù)和“個位”數(shù)三個部分，其中“個位”數(shù)和“十位”數(shù)部分對應(yīng)的預(yù)置數(shù)值分別為0 ～9，“百位”數(shù)部分對應(yīng)的預(yù)置數(shù)值為1 ～17。控制箱上的“百位”工作頻率與所選擇的“百位”晶體頻率及插腳號碼的對應(yīng)關(guān)系如表1 所示。

表1 控制箱工作頻率與晶體頻率和插腳號碼的對應(yīng)關(guān)系

該型無線電羅盤“百位”頻率電路由“百位”振蕩器和“百位”混頻器組成，“百位”振蕩器又由17 個“百位”晶體及相關(guān)電路組成，“百位”振蕩器的振蕩頻率決定于對應(yīng)某一晶體的具體頻率。在振蕩電路結(jié)構(gòu)設(shè)計中，17塊“百位”晶體是并聯(lián)關(guān)系，另有17 個開關(guān)二極管（具體標識為D1 ～D17）分別與“百位”晶體串聯(lián)。當通過“自動”或“手動”方式使無線電羅盤工作在某一工作頻率時，通過頻率控制線使與某一晶體串聯(lián)的開關(guān)二極管加上正向偏壓，其他16 個開關(guān)二極管均加上反向偏壓，使振蕩器中只有一塊相應(yīng)的“百位”晶體參加工作。振蕩電路中“十位”和“個位”工作原理與此相似，不同點僅在于晶體與開關(guān)二極管的數(shù)量。通過個、十、百位頻率的不同組合，實現(xiàn)無線電羅盤在特定頻率的定向工作。

由典型故障現(xiàn)象可知，除了在第四波段1090kHz 特定頻率外，機載羅盤導航系統(tǒng)在其他預(yù)置波段均能正常工作，說明無線電羅盤系統(tǒng)的傳動、協(xié)調(diào)電路部分無故障。轉(zhuǎn)換無線電羅盤定向控制方式，改為“手動”調(diào)整方式，人工搜索機場周邊通信范圍內(nèi)已知數(shù)十個電臺頻率，發(fā)現(xiàn)除少部分頻率工作異常外，絕大多數(shù)工作頻率上均能正常定向。綜合所有測試電臺的工作頻率，對比檢查發(fā)現(xiàn)所有工作異常頻率均集中在1000 ～1100kHz 范圍內(nèi)。分析該型無線電羅盤的工作機理及結(jié)構(gòu)設(shè)計，推斷造成這一現(xiàn)象的最大可能原因是“百位”頻率電路部分工作異常。

4 故障排除

參照該型無線電羅盤頻率工作模式，由已知故障工作頻率1090kHz，可 分 解 為10×100kHz+9×10kHz+0×1kHz，“百位”數(shù)值為10，“十位”數(shù)值為9，“個位”數(shù)值為0。由頻率對應(yīng)表可知，“百位”數(shù)為10 的頻率對應(yīng)的晶體頻率為5454kHz，控制箱中兩根接地頻率線的號碼為21 和20。進一步查詢振蕩電路原理圖得知，當“百位”數(shù)為10 的晶體需要通電工作時，由開關(guān)二極管D4 加上正向偏壓而導通電路，其余16 個開關(guān)二極管負端的頻率控制線均接上9V 的電壓而截止。如果開關(guān)二極管D4 被擊穿或電路虛接斷路，則“百位”數(shù)為10 的晶體振蕩電路失效，振蕩器不工作，從而導致羅盤在1090kHz 頻率位不工作。

開機檢查羅盤內(nèi)部電路，發(fā)現(xiàn)振蕩電路控制板上的開關(guān)二極管D4被擊穿。更換開關(guān)二極管后，再次通電檢查機載無線電羅盤在第四波道1090kHz 頻率定向工作正常，轉(zhuǎn)“手動”調(diào)整方式，檢查原先工作異常的幾個地方電臺頻率均工作正常，飛機故障排除。

5 排故啟示

無線電羅盤是飛行員最常用的導航設(shè)備之一，尤其是在復雜天氣條件下，無線電羅盤對飛機的導航尤為重要。在飛機進行長途運輸或遠距離轉(zhuǎn)場前，機務(wù)人員必須全面檢查無線電羅盤自動定向工作情況，使飛機在全頻率段范圍內(nèi)都能實現(xiàn)對所有導航臺提供精準指向功能。

對該起故障排查情況進行總結(jié)，在對類似型號的無線電羅盤進行通電檢查時，不可以偏概全，機載本場預(yù)置波段工作正常并不代表羅盤在全頻率范圍內(nèi)工作均正常，應(yīng)借助地方通信電臺或羅盤地面檢查儀等輔助手段，合理設(shè)置檢查頻率值（該型羅盤檢測頻率點最少應(yīng)不低于17 個）進行檢查，以做到整機全頻段、全頻點覆蓋，在確實判定羅盤各頻率晶體及振蕩電路均正常后才能允許飛機參訓。

6 預(yù)防措施

無線電羅盤是以接收地面波為基礎(chǔ)的導航設(shè)備，自動定向的準確度受山地、“海岸效應(yīng)”“夜間效應(yīng)”等因素影響，有時會使定向方位誤差增大，外場維護工作中必須經(jīng)常性地進行檢查和誤差校準工作。

1）安裝無線電羅盤環(huán)形天線測角器中的伺服電動機、同步發(fā)訊器及傳動齒輪時，應(yīng)關(guān)注齒輪之間的吻合度，并做好傳動機構(gòu)的潤滑工作。測角器外殼上固定螺釘不能擰得過緊，并應(yīng)畫上標記。

2）對無線電羅盤進行通電檢查時，盡量減小羅盤遙控調(diào)諧機構(gòu)的工作次數(shù)，以減輕其內(nèi)部機件的機械磨損。在檢查過程中，應(yīng)注意觀察并對比定向自動控制電路性能的細微變化，若發(fā)現(xiàn)自動定向速度明顯降低，則應(yīng)進一步檢查羅盤定向靈敏度是否下降。

3）當無線電羅盤定向靈敏度下降時，往往伴隨著羅盤定向出現(xiàn)“死角”誤差。檢查方法是在自動定向的基礎(chǔ)上，人工操縱航向指示器指針，分別向左、向右偏離導航臺方位2°～3°，每次自動定向指示方位應(yīng)一致。

4）每飛行25h±5h 工作時后，應(yīng)打開本場遠、近導航臺通電檢查無線電羅盤工作情況，并檢查“死角”誤差和±1kHz 誤差，對性能漂移誤差及時進行調(diào)整修正。

5）飛機長期停放時，應(yīng)使無線電羅盤指針停在備份波道（未預(yù)置頻率）上，以免主動開關(guān)長期受頂而產(chǎn)生應(yīng)力變形，避免在工作過程中因接觸不良影響定向效果。