民用飛機典型大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)故障分析

趙潔玨

【摘 要】大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)是民用飛機導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的子系統(tǒng)，它為其他飛行子系統(tǒng)提供了最基本的大氣參數(shù)以供飛行過程中各個重要參數(shù)的計算、參考。本文介紹了幾種常見的大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計構(gòu)架，給出了典型大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的故障分析思路，為民用飛機大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)的生產(chǎn)制造故障排除、航線日常維護提供了思路。

【關(guān)鍵詞】大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)；獨立式；集成式；故障分析

中圖分類號： V214.37 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）19-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.012

Typical Air Data System Fault Analysis of Civilian Aircraft

ZHAO Jie-jue

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai，200436，China）

【Abstract】Air Data System is an important part of Navigation System.It offers basic air parameters for flight computation and references.Here introduce several Air Data System structures，and propose typical train of thoughts for fault analysis.This provides new thinking for routine maintenance and manufacturing trouble shooting of civilian aircraft.

【Key words】Air Data System；Independent type；Integrated type；Fault Analysis

0 引言

大氣數(shù)據(jù)系統(tǒng)（Air Data System，以下簡稱ADS）是一種自動計算系統(tǒng)，是民用飛機導(dǎo)航系統(tǒng)中重要的組成部分。他的主要功能是感受飛機飛行環(huán)境和飛機使用數(shù)據(jù)。它既可作為飛行人員判讀的指示儀表，指示出飛機的高度、空速、M數(shù)、大氣溫度等；又可作為信號傳感器，向指示記錄、自動飛行、飛行控制、慣性導(dǎo)航、空中交通管制、飛行數(shù)據(jù)記錄、中央維護等系統(tǒng)輸送信號[1]。

隨著科技的發(fā)展，ADS開始由獨立的系統(tǒng)、設(shè)備、管/線路的系統(tǒng)，開始向復(fù)合系統(tǒng)轉(zhuǎn)變，例如大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)（Air Data Inertial Reference System，以下簡稱ADIRS），將ADS和慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)計算功能在一個計算機中實現(xiàn)，減少了機載設(shè)備重量，增加了有效載荷、燃油消耗。除了不同系統(tǒng)計算機的功能復(fù)合外，還有多功能探頭的發(fā)展，也是ADS的一個技術(shù)發(fā)展方向[2]。

1 獨立式ADS

獨立式ADS由大氣數(shù)據(jù)計算機、大氣溫度傳感器、全靜壓系統(tǒng)以及大氣數(shù)據(jù)加熱控制系統(tǒng)等組成，此外還有連接這些組成部分的管路、線路。

獨立式ADS傳感器、計算機獨立的實現(xiàn)某一類傳感、計算功能。整個系統(tǒng)通過全靜壓探頭來感受大氣全壓與靜壓?？倻貍鞲衅鲗囟绒D(zhuǎn)換為電信號傳輸給大氣數(shù)據(jù)計算機。大氣數(shù)據(jù)計算機根據(jù)全靜壓、總溫等數(shù)據(jù)，通過內(nèi)部計算程序以及大氣參數(shù)修正數(shù)據(jù)庫，計算大氣參數(shù)。由于計算系統(tǒng)獨立、傳感器也相對獨立，不存在多系統(tǒng)復(fù)合計算的問題，在排除系統(tǒng)故障時，可以避免其他航電系統(tǒng)故障的干擾，較快的定位故障位置。

2 集成式ADS

2.1 計算系統(tǒng)集成——大氣數(shù)據(jù)慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)

早期的民機上，ADS和慣性基準(zhǔn)系統(tǒng)作為兩個獨立系統(tǒng)使用。前者具有大氣數(shù)據(jù)基準(zhǔn)功能，完成垂直導(dǎo)航；后者具有慣性基準(zhǔn)IR功能，完成水平導(dǎo)航。現(xiàn)在廣泛被“空客”和“波音”飛機所使用的ADIRS，是集水平導(dǎo)航和垂直導(dǎo)航于一體的綜合導(dǎo)航系統(tǒng)，利用兩個系統(tǒng)的優(yōu)勢，取長補短，獲得優(yōu)于任何一種系統(tǒng)的計算精度和可靠性。

ADIRS系統(tǒng)的特征除了不同計算系統(tǒng)間的高度集成外，傳感器與探頭接收到的數(shù)據(jù)沒有直接傳輸給對應(yīng)計算機，而是將數(shù)據(jù)直接傳輸至ADM模塊，再由模塊通過電子線路傳輸至總線，由總線將數(shù)據(jù)傳輸給其他電控系統(tǒng)。與獨立式系統(tǒng)相比，這類系統(tǒng)模塊化程度提高，整個系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可根據(jù)具體的故障信息定位到故障模塊。

2.2 傳感器集成

除了計算系統(tǒng)高度集成設(shè)計外，還有傳感器的集成設(shè)計，如A380機型的ADS的傳感系統(tǒng)使用多功能探頭的設(shè)計，這種多功能探頭能夠同時測量大氣的全壓、總溫及迎角數(shù)據(jù)，減少了飛機重量[3]。

3 常用故障分析思路

根據(jù)以上兩個典型的ADS結(jié)構(gòu)及日常維護、排故工作，給出兩類系統(tǒng)的常用排除故障思路。

3.1 獨立式系統(tǒng)

獨立式ADS故障定位通常采用分類排故的思路。在不明確故障源頭的情況下，分類排除可能產(chǎn)生故障的部分。如圖1所示。

獨立式系統(tǒng)的故障分為本系統(tǒng)故障或交聯(lián)系統(tǒng)故障。

（1）本系統(tǒng)故障：根據(jù)ADS的基本結(jié)構(gòu)又分為計算機及控制設(shè)備故障、傳感器故障、全靜壓管路故障及ADS內(nèi)部線路故障。

①計算機及控制設(shè)備故障：包括大氣數(shù)據(jù)計算機、相關(guān)備用儀表以及加熱系統(tǒng)控制器。

②傳感器故障：包括全靜壓探頭、全壓探頭、靜壓孔、總溫傳感器等，不同機型的ADS結(jié)構(gòu)具有不同的壓力探頭配置；

③全靜壓管路故障：全靜壓管路是大氣總壓、靜壓的重要傳輸通道，一般為鋁合金制導(dǎo)管或成品軟管；

④ADS內(nèi)部線路故障：ADS內(nèi)的設(shè)備供電線路、加熱線路等故障。

（2）交聯(lián)系統(tǒng)故障：分為交聯(lián)線路故障與交聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部故障。

主要指交聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部存在一些故障，使該系統(tǒng)傳輸或反饋給ADS的數(shù)據(jù)失效、丟失或無法計算，間接影響了大氣數(shù)據(jù)的正常功能。交聯(lián)系統(tǒng)內(nèi)部故障亦可根據(jù)該系統(tǒng)構(gòu)成從設(shè)備、線路等方面分類排除故障。

3.2 集成式系統(tǒng)

集成式系統(tǒng)故障也可分為本系統(tǒng)故障或交聯(lián)系統(tǒng)故障。

集成式系統(tǒng)的本系統(tǒng)故障源定位主要以模塊化的思路進(jìn)行。集成式系統(tǒng)中，每一個ADM都具備各自功能，存儲了一部分重要的原始數(shù)據(jù)，包括不同側(cè)的全壓、靜壓、總溫、迎角等，這些都是用于計算空速、馬赫數(shù)、垂直高度等重要飛行數(shù)據(jù)的原始依據(jù)。ADS出現(xiàn)故障后，通過設(shè)備的工作原理及系統(tǒng)的設(shè)計原理等資料，定位故障模塊。定位故障模塊后，檢查模塊所連接的傳感器、管路、線路等。

集成式系統(tǒng)的交聯(lián)系統(tǒng)故障與獨立式系統(tǒng)的交聯(lián)系統(tǒng)故障相似，可根據(jù)交聯(lián)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類排故。

4 故障預(yù)防

ADS在空中感受高速流動的氣流壓力和周圍的大氣溫度，如果氣流潮濕或氣流中有異物，容易對ADS的全靜壓探頭、管路造成不良影響。例如，探頭的氣流孔若有異物，將導(dǎo)致大氣數(shù)據(jù)計算機接收到的氣壓值有偏差，直接影響計算的空速值、高度值的準(zhǔn)確性；而長時間的在潮濕地區(qū)飛行，容易加快全靜壓管路表面的氧化，影響氣流從探頭至計算機的傳輸，也將直接影響計算指標(biāo)的準(zhǔn)確性。這些常見的故障就要求在日常維護中注意以下工作：

（1）飛行后及時按照維護要求對積水器等裝置放水；

（2）飛行前后要檢查探頭氣流孔是否存在異物，若有，及時清理；

（3）定期檢查機上全靜壓管路的氣密性；

（4）地面狀態(tài)時，嚴(yán)格控制探頭加熱時間，防止加熱時間過長燒壞元器件。

【參考文獻(xiàn)】

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