儀表著陸系統(tǒng)航向天線陣維修程序探討

羅濤

摘 要 INDRA公司的NM7000儀表著陸系統(tǒng)在國內(nèi)機場有較多應用，其航向系統(tǒng)天線部分結(jié)構(gòu)較復雜，由7個平行排列的對稱振子按照結(jié)構(gòu)周期率構(gòu)成單根對數(shù)周期天線，再由多根對數(shù)周期天線組成天線陣列。以12根對數(shù)周期天線組成的3523B天線陣為例，航向系統(tǒng)的CSB和SBO信號從機房送入天線分配單元ADU，通過ADU的分配網(wǎng)絡把CSB和SBO，按照嚴格的相位、幅度關系，分配給12根對數(shù)周期偶極天線組成的天線陣進行發(fā)射。ILS設備的正常運行，關系到所在機場的開放標準和交通管制著陸飛行程序的實施，因為航向天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)嚴密，技術水準高，一旦該部分故障，在維修缺乏指引步驟的情況下，工作費時費力。本文通過筆者多年系統(tǒng)維修經(jīng)驗總結(jié)，歸納提煉出分析儀表著陸系統(tǒng)航向天線陣的維修步驟，用以加快維修過程，提高設備運行質(zhì)量，降低因盲降設備退出保障而帶來的衍生風險。

關鍵詞 儀表著陸系統(tǒng);航向天線陣;NM7000

1儀表著陸系統(tǒng)航向天線的維修步驟

本文所指的天線系統(tǒng)包括天線分配單元ADU、航向天線陣、監(jiān)控合成網(wǎng)絡MCU以及它們之間的連接線纜，是一個比較廣義的定義。

（1）初判。天線系統(tǒng)的故障情況為1、2號機的公共部分，所以由該部分故障引發(fā)的告警情況一定是雙機告警;

（2）深入。在天線系統(tǒng)故障時，DCLOOP、CL、NF、DS的參數(shù)數(shù)值會有告警情況發(fā)生，根據(jù)監(jiān)控參數(shù)產(chǎn)生原理及告警參數(shù)的組合情況，判斷大致故障點位于ADU—天線單元—MCU的區(qū)間段;

（3）檢查測量。用PIR、矢量網(wǎng)絡分析儀等儀器，對故障部位、通路進行檢查，分析測量數(shù)據(jù)，確定具體故障點。

（4）維修。根據(jù)故障情況采取相應的維修方式。

2通過兩例具體的排故過程來進行說明

2.1 故障情況1

如圖：當故障出現(xiàn)時，設備出現(xiàn)雙機告警并關機?；乜礆v史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：CL航道和DS寬度參數(shù)的監(jiān)測值發(fā)生較大的變化，NF數(shù)值和DC-LOOP數(shù)值正常。

按分析步驟開展排故

（1）初判。把設備的撥動開關放到 “LOCAL”、“MANUAL”位，檢查1、2號機的CSB、SBO波形、用PIR檢測DDM、SDM、RF參數(shù)值、用功率計檢測CSB、SBO功率，數(shù)據(jù)均處于正常區(qū)間，排除機房板卡故障可能;

（2） 深入。用PIR對跑道近端、遠端的外場信號進行實地測量，并將測得數(shù)據(jù)與設備正常時的歷史數(shù)據(jù)進行比對，顯示數(shù)據(jù)沒有發(fā)生明顯變化，印證了NF沒有發(fā)生變化的實際情況。DCLOOP、CL、NF、DS各參數(shù)中，只有CL、DS參數(shù)告警，NF和DCLOOP均正常。表明發(fā)射信號、空間調(diào)制合成沒有發(fā)生異常，發(fā)射通路正常;因為CL和DS參數(shù)是由12根天線信號取樣，通過MCU合成，形成的監(jiān)控信號，所以判斷故障部位大致位于天線陣末端監(jiān)控偶合取樣板至監(jiān)控合成網(wǎng)絡（MCU）的輸出之間。

（3）檢查測量。機房送出的信號流程為：CSB/SBO→2根電纜→ADU分配網(wǎng)絡→12根電纜→12個天線單元饋電板→12塊MO1525→12根電纜→MCU合成CSB/SBO。因為MO1525到MCU間的12根天線電纜靜態(tài)阻值小，末端的監(jiān)控取樣板型號一致，所以采取在MCU的輸入端斷開電纜接頭，直接用萬用表測量靜態(tài)阻抗，將結(jié)果進行比對分析的方式進行。測量結(jié)果如下表：

可以看到1號、2號、12號天線取樣回路，數(shù)值差異明顯，顯示存在問題。并且三條通路的靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)都有異常的情況來看，故障情況可能大于檢發(fā)現(xiàn)的通路數(shù)量。使用矢量網(wǎng)絡分析儀進行測量，對從ADU出到天線的電纜AN接網(wǎng)分儀的1口，從天線取樣回來到MCU的入線電纜MN接2口，成對測試。這樣，就能依次檢測12條從ADU→單根天線饋電→天線取樣→MCU輸入的傳輸鏈路的狀態(tài)情況。經(jīng)過對12條傳輸通路進行分別測量，得下表數(shù)據(jù)：

根據(jù)測量數(shù)據(jù)結(jié)合航向天線陣的分配傳輸原理和表2 NM3523B型天線的分配表對上述數(shù)據(jù)進行分析：1因為12根天線陣為中線對稱，成對匹配，1—12、2—11、3—10、4—9、5—8、6—7，所以每對天線測量數(shù)值相等或相近（在容限內(nèi)）;21、2、4、5、11、12天線的回波損耗偏大;31、2、4、5、11、12天線的相位測量值異常：1、2為變化值，2、4、5、11為正值;

綜合判斷：檢測的1、2、4、5、11、12天線取樣塊出現(xiàn)問題。

D、維修

打開天線后蓋，MO1525就顯露出來。12號天線的取樣板，銹蝕嚴重，板上所有電阻都已風化到無法辨認;1、2、4、5號稍好，但也存在銹蝕情況。用備件對6根天線的取樣板進行焊接替換，開機后監(jiān)控參數(shù)穩(wěn)定，優(yōu)化后設備恢復正常。

小結(jié)：因為本型號NM7000A安裝投產(chǎn)于1997年，距今已21年，部分板件可能早已經(jīng)有故障情況出現(xiàn)，由于每根天線的取樣信號，在MCU合成的CL、DS參數(shù)中比重不同，故盡管某根天線的MO1525已經(jīng)損壞，對CL、DS參數(shù)雖有影響但并沒有引發(fā)嚴重警告且沒有超出門限而被忽視，又在定期校飛前的參數(shù)優(yōu)化過程中過濾掉。用總結(jié)的航向天線的維修步驟較快地找到的故障部位，且每個步驟都有邏輯關聯(lián)，有利于保持排故思路的連續(xù)性。

2.2 故障情況2

故障出現(xiàn)時設備雙機告警關機，重新開機后正常。不定期出現(xiàn)，但有發(fā)生頻率變多，間隔變短的趨勢。

（1）初判。調(diào)取故障時的歷史數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)：雙機告警關機，對機房內(nèi)進行檢查檢測，數(shù)據(jù)正常，沒有發(fā)現(xiàn)異常情況;

（2）深入。CL、NF、DCLOOP數(shù)值產(chǎn)生告警情況，且CL、NF的數(shù)值都超過告警門限; DC—LOOP1直流檢測回路告警，告警數(shù)值相對穩(wěn)定在48～57。表明信號的偏差是由天線發(fā)射通路故障所引發(fā)。實際發(fā)射的引導信號出現(xiàn)了較大偏差，導致航道CL和近場監(jiān)控NF數(shù)據(jù)同時告警。

（3）檢查測試。①從DCLOOP著手，查找故障點。12根天線的直流檢測回路分為兩組：DC—LOOP0和DC—LOOP1，先確定故障組再根據(jù)48～57的故障數(shù)值，繼續(xù)判斷是單根還是多根天線故障。②具體操作：斷路測量。分別斷開ADU到天線的電纜頭，模擬故障發(fā)生時的情況，記錄CL、NF和DCLOOP的數(shù)據(jù)。NM7000A/B航向天線的分組按技術手冊的說明是1、2、3、10、11、12為0組;余下的4～9號天線為1組。但根據(jù)下表的測量結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與實際情況有較大出入。通過斷開發(fā)射天線的電纜來檢查實際分組情況和電纜斷開時的DCLOOP數(shù)值。有下表：

天線1、3、5、8、10、12為DCLOOP1的分組，是故障組，記錄斷開天線電纜時的CL、NF的DDM值。③在MCU的輸入端，斷開連接天線的饋線，分次接入PIR進行測量，并對所接天線通路進行擊打、晃動、按捏等操作，看故障現(xiàn)象能否重現(xiàn);

分析：①因為射通路的元件少，多為線纜和焊件構(gòu)成，判斷接觸不良和虛焊的可能性較大;②CL DDM數(shù)值的產(chǎn)生與通路的電氣性能密切相關，細微的裂縫和似接非接的狀態(tài)與完全斷開的情況有所不同，數(shù)據(jù)只參考正負方向;③NF DDM數(shù)值的產(chǎn)生經(jīng)過空間調(diào)制后由近場天線接收獲得，完全斷開的測試數(shù)據(jù)，有較大的參考價值;④模擬兩根以上天線斷開時，DCLOOP1數(shù)值大于70，排除兩根以上同時故障的情況。

（4） 維修。結(jié)合DCLOOP、NF和CL實測情況，得出系統(tǒng)關機是由于12號、10號天線分別發(fā)生故障的可能性較大;21年的野外環(huán)境，焊點有發(fā)生細微裂縫的可能。故對12號、10號天線的發(fā)射饋電板進行加焊作業(yè)。加焊結(jié)束，又用PIR對12號、10天線在MCU處測量，可以看到10號天線的信號穩(wěn)定度和信號強度都有提升。用矢量網(wǎng)絡分析儀復檢沒有查找到異常。開機收集數(shù)據(jù)，識別碼發(fā)TST。在經(jīng)過了近2個月的運行后，沒有發(fā)生同類故障。校飛后，獲批準開放使用。

3結(jié)束語

將儀表著陸系統(tǒng)航向天線陣、 ADU、MCU統(tǒng)一劃歸天線部分，可以較迅速地進行分析;DCLOOP、CL、NF、DS監(jiān)控參數(shù)各不相同，熟練掌握各參數(shù)產(chǎn)生原理和路徑等相關專業(yè)知識，是確定故障區(qū)間的關鍵;筆者總結(jié)的 NORMARC7000儀表著陸系統(tǒng)航向天線故障的維修步驟能使排故過程標準化、快速化，對加快維修作業(yè)，減少衍生風險有較大幫助。