波音飛機(jī)天空內(nèi)飾中頂燈故障的分析及排除

朱新榮 賀巍 文彬

摘要：波音飛機(jī)天空內(nèi)飾的組成并不復(fù)雜，但是組成系統(tǒng)的每個(gè)環(huán)節(jié)都有其特殊性和多樣性。當(dāng)燈光系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)關(guān)注系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)，否則有可能進(jìn)入排故誤區(qū)。本文以一起頂燈故障為例，詳細(xì)講解系統(tǒng)各環(huán)節(jié)及細(xì)節(jié)，以提高頂燈的排故效率。

關(guān)鍵詞：頂燈;失效模式;排故邏輯;量線

1 故障現(xiàn)象描述

天空內(nèi)飾的燈光系統(tǒng)的可靠性固然較高，但是也仍然會(huì)出現(xiàn)失效的情況，常見的故障有單一燈組件不亮、一串燈組件不亮、一串燈不受乘務(wù)員控制面板（ACP）控制，以及一串燈不滅等。某架飛機(jī)航后檢查發(fā)現(xiàn)，左側(cè)1排至42排艙頂燈不滅。下面通過這個(gè)典型故障的排除過程，對天空內(nèi)飾的燈光故障展開詳細(xì)分析。

2 天空內(nèi)飾燈光系統(tǒng)原理

圖1所示為天空內(nèi)飾頂燈的組成和連接方式，有電源、燈組件、ACP以及通信線路（RS-485、RS-232）。通過在ACP的設(shè)置可對客艙燈光進(jìn)行控制，共有四組回路，分為左右兩側(cè)窗燈和左右兩側(cè)頂燈。窗燈和頂燈的主要區(qū)別在于電源的連接方式，本文所舉頂燈故障案例說明中的相關(guān)內(nèi)容也可以應(yīng)用在窗燈上。為了方便研究，將天空內(nèi)飾的組成進(jìn)行簡化，如圖2所示。

3 電源部分

天空內(nèi)飾的燈組件、控制部分和電源部分是分開的。燈組件主要分為兩部分，一部分是窗燈，另一部分是艙頂燈，兩者的電源設(shè)置不同。頂燈部分，每個(gè)燈組件的電源并聯(lián)，每個(gè)燈組件有單獨(dú)的電源供電;窗燈電源為分組并聯(lián)后再進(jìn)行串聯(lián)。因此，對頂燈來說，在尚未確定故障原因時(shí)，不能使用新件或者是功能良好的舊件來串故障件，盲目串件有可能造成新件的損壞。正常情況下，應(yīng)脫開電源插頭，用萬用表測量相關(guān)燈組件電源，查看是否有115V交流電，即可判斷是電源線故障還是其他原因;如果沒有檢測到115V交流電，則應(yīng)首先檢查線路，在修復(fù)了損傷的導(dǎo)線后再進(jìn)行下一步的排故工作。

4 燈組件

燈組件故障是常見故障，但故障形式卻多種多樣，除了存在通信方面的問題，燈組件本體故障的原因也很多。

首先來了解燈組件的大致原理。如圖3所示，燈組件由IPSC（分為主控制和輔助控制）、LED基板、搭接基板和內(nèi)部電插頭組成。

IPSC主要分兩部分，一部分是供電，產(chǎn)生三種類型的電壓，16.5V、5V、3.3V，分別為不同的電路提供電源，其中16.5V是LED基板的電源。另一部分是控制，主要由微型控制器進(jìn)行控制，接收RS-485數(shù)據(jù)信號(hào)和Token-in離散型指令信號(hào)，內(nèi)部通過特定的基板搭接線束在主控制IPSC和輔助IPSC之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

每個(gè)燈組件內(nèi)都有不同長度的LED基板，且分為不同類型。bin燈為WWA，即為冷白、自然白和琥珀色;wash燈為RGB+W，即紅、綠、藍(lán)、白四種色。LED基板受IPSC控制來改變燈組件的發(fā)光顏色和強(qiáng)度。此外，wash燈和bin燈安裝之后，需要在ACP上裝載數(shù)據(jù)才能接受ACP的控制。

5 乘務(wù)員控制面板（ACP）

ACP是天空內(nèi)飾的總控制器，控制著飛機(jī)前后登機(jī)區(qū)域、前后客艙區(qū)域的照明，且能設(shè)置不同類型的燈光場景。為了滿足燈光控制的要求，ACP包含三個(gè)數(shù)據(jù)包：

1） OPS系統(tǒng)操作軟件。

2） CDB構(gòu)型數(shù)據(jù)庫。天空內(nèi)飾應(yīng)用于不同的機(jī)型，因此根據(jù)飛機(jī)尺寸和設(shè)計(jì)制定了構(gòu)型數(shù)據(jù)庫，用于尋址控制。

3）LDB照明數(shù)據(jù)庫。主要控制燈光的顏色和發(fā)光強(qiáng)度。

ACP使用的軟件版本號(hào)分為V4和V5兩種，它們的操作界面有所不同，但更為重要的是ACP的版本號(hào)應(yīng)與燈組件的生產(chǎn)批次相匹配。波音服務(wù)信函SL33-06中明確說明第2代燈可以代替第1代燈，而第1代燈不能代替第2代燈。第2代燈應(yīng)與V5的軟件匹配使用。第1代燈可以被V4和V5驅(qū)動(dòng)?；煅b情況下，第2代燈是第1代燈的備用件，無法完全發(fā)揮2代燈的功能。當(dāng)天空內(nèi)飾的燈組件全是第2代燈且與V5軟件匹配時(shí)，才能完全發(fā)揮2代燈的功能，且工作可靠性還能提高。

2013年9月之后第1代燈組件已停產(chǎn)。因此在更換燈組件時(shí)，應(yīng)仔細(xì)核對件號(hào)，避免不必要的錯(cuò)誤，以提高排故的準(zhǔn)確性。

通過以下方法，無需拆任何部件，也可在飛機(jī)上觀察到燈組件的件號(hào)，提高排故效率。

ACP維護(hù)頁面中有3個(gè)重要的系統(tǒng)功能：自檢、構(gòu)型檢查、數(shù)據(jù)下載。

1） 當(dāng)ACP有故障時(shí)，左上方琥珀色LED燈點(diǎn)亮，有可能無法控制天空內(nèi)飾的燈光。此時(shí)應(yīng)對ACP進(jìn)行自檢，查驗(yàn)故障代碼。

2）在構(gòu)型檢查中，正常情況下會(huì)有組件件號(hào)、序號(hào)、固件版本（小芯片）、CDB、標(biāo)準(zhǔn)場景等數(shù)據(jù)。也會(huì)出現(xiàn)“INVALID”信息，顯示如圖4所示的內(nèi)容，分為單個(gè)組件和一串組件出現(xiàn)“INVALID”兩種形式。單個(gè)組件出現(xiàn)“INVALID”的原因是該燈組件出現(xiàn)故障，如LED基板、連接線、IPSC故障等;一串組件出現(xiàn)“INVALID”信息則可能是通信線路存在問題。同時(shí)，構(gòu)型檢查中還會(huì)給出組件的位置序號(hào)，如“3-7 COS Light At Row 40 Right”即第3系列、按照數(shù)據(jù)傳輸方向順序的第7個(gè)組件，其余英文信息給出了位置提示，以方便排故時(shí)找尋故障燈組件的位置。

3） 因ACP版本號(hào)不同，數(shù)據(jù)下載的說法也不一樣。V4描述為“ACP to LRUs”，V5描述為“Phase 2 Data Load”，但其功能相同，都是將標(biāo)準(zhǔn)場景的數(shù)據(jù)、地址、區(qū)域標(biāo)記下載到燈組件中，使燈組件接受ACP的控制。在數(shù)據(jù)下載過程中，燈光呈現(xiàn)綠色。

6 通信線路

天空內(nèi)飾的燈光控制離不開通信線路，有四種傳輸信號(hào)RS-485（+）、RS-485（-）、Token SIG（RS-232）、Token ref （RS-232），頂燈中還有一根屏蔽線，此屏蔽線有絕緣層，也不接地，起到保護(hù)RS-485信號(hào)不受干擾的作用。這5根線路集中于一個(gè)插頭上。其中，RS-485線路控制燈光的顏色和強(qiáng)度;RS-232線路控制組件的識(shí)別。圖5、圖6分別為RS-485和RS-232線路在電路中具體的連接方式。從兩圖中可以看出，RS-485數(shù)據(jù)信號(hào)在系統(tǒng)中是并聯(lián)的，而RS-232離散信號(hào)在系統(tǒng)中是串聯(lián)的。由它們連接的方式可知故障模式有多種可能，表1列出了可能性較大的幾類故障模式。

線路故障占燈組件失效故障的比例較大，一旦線路出現(xiàn)故障，進(jìn)行ACP自檢時(shí)就可以找出相應(yīng)的故障燈組件。在排除了電源和ACP故障的可能性后，可以通過以下方法來確定故障原因，這些方法都是常用且實(shí)用的方法。

1） 串件。這是一種比較快捷的排故方法，但是應(yīng)注意不能盲目串件。

2） 旁通。FIM中提到使用專用設(shè)備C33001-1，該設(shè)備相當(dāng)于一根旁通的導(dǎo)線，可將故障件旁通。

3） 燈組件量線。同樣是為了找出故障燈組件及其上游的燈組件，按照手冊CMM33-20-29中TEST Procedures，使用萬用表分別測量這兩個(gè)燈組件。涉及RS-485和RS-232、屏蔽線等5根線路，根據(jù)量測結(jié)果判斷故障點(diǎn)，如圖7所示。

4） 系統(tǒng)量線。主要涉及的線路有兩根RS-485線路和兩根RS-232線路，且RS-485（+）與RS-485（-）在末端通過終端電阻相連，在ACP端脫開電插頭可進(jìn)行測量，以判斷線路是否正常。此方法主要用于排除ACP到燈組件、以及燈組件到終端電阻的線路問題。Token SIG線是串聯(lián)線，通過ACP上尋址可得知尋址失敗的燈組件，從而判斷故障點(diǎn)。

7 排故過程

針對前述某架飛機(jī)左側(cè)1排至42排艙頂燈不滅故障進(jìn)行以下檢查。

1） 因?yàn)椴皇芸刂频臒艚M件處于明亮狀態(tài)，且重置P5-13的CAB/UTIL電門后故障依舊，說明燈組件電源輸入正常。

2） 自檢前ACP出現(xiàn)“RS485 PORT #2 INTERNAL LOOPBACK FAILURE”信息，將前ACP面板與其他參數(shù)相同的飛機(jī)進(jìn)行串件，前ACP功能正常，排除了ACP故障的可能性。正常情況下，ACP自檢無故障代碼，也可以認(rèn)為ACP功能是完好的。

3） 在ACP面板的構(gòu)型檢查中，PORT #2所有的燈組件的信息均顯示“INVAILD”信息。因此，首先對燈組件進(jìn)行排查，排除燈的問題。

4） 進(jìn)一步對線路進(jìn)行排查。ACP構(gòu)型檢查中出現(xiàn)了一系列的“INVAILD”信息，則線路問題源自第一個(gè)出現(xiàn)“INVAILD”的燈組件，或者上游第一個(gè)燈組件，此段線路應(yīng)該重點(diǎn)排查。

5） 也應(yīng)考慮出現(xiàn)組合故障的可能，即存在線路故障的同時(shí)也存在燈故障。這種情況下應(yīng)遵循三個(gè)原則：更換件盡量少，維修成本要低，工作量要少。首先，處理燈組件的故障，采用串件或旁通的方法確定故障燈組件， 在確保燈組件沒有問題之后，再對系統(tǒng)線路進(jìn)行檢查。

6） 檢查結(jié)果表明，此故障是一個(gè)組合故障，ACP與第一個(gè)燈之間的RS-485出現(xiàn)了故障，燈組件同時(shí)也發(fā)生了故障。

8 結(jié)束語

相比之前的鹵素?zé)?，天空?nèi)飾有較高的系統(tǒng)可靠性，同時(shí)其復(fù)雜性也有所增加。當(dāng)存在通信功能的天空內(nèi)飾燈光系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，排故難度增大，但依然有章可尋。在頂燈中，燈組件發(fā)生故障的可能性最高，更換時(shí)不能盲目，首先要確保電源的可靠性，在安裝之前最好測試燈組件的電氣性能。在ACP構(gòu)型檢查中，如果出現(xiàn)單獨(dú)幾個(gè)燈組件沒有信息，正常情況下是燈組件故障;而出現(xiàn)一串“INVALID”信息，則線路故障的可能性較大，也不排除ACP故障的可能性，因此需要通過ACP自檢來排除其故障的可能性。如果遇到線路問題，量線的方法非常講究，方法正確將提高排故的效率。此外，各組件之間的電插頭連接檢查應(yīng)作為一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，多數(shù)情況下可能是因?yàn)殡姴孱^松脫而導(dǎo)致系統(tǒng)不受控制。窗燈與頂燈的排故方法大致一樣，在此不再贅述。

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