某型通航飛機(jī)“失速警告加熱”失效警告問題淺析

摘要：失速警告加熱功能可以避免失速警告系統(tǒng)因低溫結(jié)冰而失效。本文介紹一起某型通航飛機(jī)G1000 NXI系統(tǒng)出現(xiàn)失速警告加熱失效警告的事件。通過對(duì)該機(jī)型失速警告加熱系統(tǒng)原理的分析，以及對(duì)G1000 NXI系統(tǒng)觸發(fā)失速警告加熱失效警告的條件和邏輯進(jìn)行梳理，得出失速警告加熱失效警告既是該系統(tǒng)故障的告警也是在非適宜條件下使用失速警告加熱功能提醒的結(jié)論。

關(guān)鍵詞：通航飛機(jī)；失速警告加熱；故障分析

Keywords：general aviation aircraft；stall warning heating；failure analysis

0 引言

失速警告系統(tǒng)的主要功能是在飛行過程中發(fā)生飛機(jī)失速之前為飛行員提供報(bào)警，防止飛機(jī)進(jìn)入失速狀態(tài)。通航飛機(jī)的失速警告系統(tǒng)一般采用葉片式開關(guān)作為失速警告?zhèn)鞲衅鳌．?dāng)飛機(jī)迎角達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)警值時(shí)，氣流壓迫葉片使內(nèi)部觸點(diǎn)接通，觸發(fā)報(bào)警電路。飛機(jī)行駛時(shí)，由于高空溫度較低，且常伴有大量水汽，失速警告?zhèn)鞲衅魅菀捉Y(jié)冰，葉片不能正常活動(dòng)，導(dǎo)致失速警告系統(tǒng)失效，給飛行帶來較大安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，不少通航機(jī)型在失速警告?zhèn)鞲衅魃霞友b了加熱組件，以避免結(jié)冰致使失速警告系統(tǒng)失效。

1 故障描述

正常情況下，飛機(jī)地面通電時(shí)，由于未使用失速警告加熱功能，飛機(jī)顯示器上會(huì)一直顯示STAL HT OFF警告，以提示失速警告加熱功能未開啟。某次飛行計(jì)劃前，飛行人員進(jìn)行地面檢查，打開加熱開關(guān)后，STAL HT OFF警告雖然消失，但卻出現(xiàn)了STAL HT FAIL警告，且不消失。失速警告?zhèn)鞲衅鳒囟扔芯徛仙cSTAL HT FAIL警告提示的信息不相符。飛機(jī)起飛后，飛行人員再次打開加熱開關(guān)測(cè)試，顯示警告情況與地面測(cè)試情況相同，飛行人員判斷失速警告加熱功能存在故障，飛機(jī)隨即落地進(jìn)行檢查。機(jī)務(wù)人員能感受到失速警告?zhèn)鞲衅饔休^高溫度，確認(rèn)其能正常工作，初步判斷Garmin1000 NXI系統(tǒng)誤報(bào)了STAL HT FAIL警告。

2 系統(tǒng)概述

該型飛機(jī)失速警告加熱系統(tǒng)主要由電源開關(guān)、加熱組件、繼電器、空地電門、附加電阻組成。電源開關(guān)同時(shí)為失速警告加熱電路和空速管加熱電路提供電源。加熱組件為3根并聯(lián)的阻值可變的電阻絲，分別安裝在失速警告?zhèn)鞲衅鞯娜~片、迎風(fēng)面和殼體內(nèi)部，為失速警告?zhèn)鞲衅鞑煌膮^(qū)域加熱，其阻值隨溫度升高而增大。繼電器的主路與電源和加熱組件連接，其控制線路與空地電門連接。當(dāng)飛機(jī)在地面時(shí)，空地電門閉合為繼電器控制端接地，繼電器吸合，附加電阻與加熱組件串聯(lián)；當(dāng)飛機(jī)在空中時(shí)，空地電門斷開，繼電器主路繞開附加電阻直接與加熱組件相連。電路如圖1所示。

該型飛機(jī)配置了Garmin1000 NXI綜合航電系統(tǒng)，GEA71（飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)身計(jì)算機(jī)）通過監(jiān)控、采集失速警告加熱電路的相關(guān)參數(shù)，進(jìn)行比較和邏輯判斷，可以將失速警告加熱系統(tǒng)的狀態(tài)以文字方式顯示在綜合數(shù)據(jù)顯示器的警告欄區(qū)域，為飛行駕駛?cè)藛T提供參考。Garmin1000 NXI系統(tǒng)可以提供的失速警告加熱系統(tǒng)的警告信息有兩種：

1）STAL HT OFF（失速警告加熱關(guān)閉）；

2）STAL HT FAIL（失速警告加熱失效）。

3 故障分析

為了找到STAL HT FAIL警告觸發(fā)的原因，必須先找到引起STAL HT FAIL警告觸發(fā)的條件以及其邏輯關(guān)系。進(jìn)入Garmin1000 NXI系統(tǒng)的構(gòu)型模式，在GDU頁面組中選擇ALERT CONFIGURATION子頁面，按壓BLOB LOGIC軟鍵進(jìn)入相應(yīng)附頁。激活光標(biāo)，旋轉(zhuǎn)FMS的小旋鈕，將ID號(hào)調(diào)整為30，可以找到關(guān)于STAL HT FAIL警告信息的觸發(fā)條件和邏輯關(guān)系，如圖2所示。

從圖2可知，STAL HT FAIL警告由一個(gè)或門控制邏輯構(gòu)成?；蜷T有3個(gè)控制要素，分別為一個(gè)獨(dú)立的子條件和兩個(gè)與門邏輯。只要滿足其中一個(gè)要素，或門將觸發(fā)，系統(tǒng)出現(xiàn)STAL HT FAIL警告。不難發(fā)現(xiàn)3種子條件的不同組合構(gòu)成了或門的3個(gè)控制要素，其系統(tǒng)代碼分別為ANA C 165、ANA C 181、ANA C 164。

依照系統(tǒng)的代碼描述和失速警告加熱電路原理圖可知，ANA C 165條件指的是飛機(jī)電網(wǎng)的供電電壓，其檢測(cè)點(diǎn)在加熱開關(guān)的前端，用導(dǎo)線（線號(hào)為30013A22）與GEA71計(jì)算機(jī)端口相連，測(cè)量該端點(diǎn)的電位，以表征電網(wǎng)的供電電壓值；ANA C 164條件指的是失速警告加熱組件的電流，其檢測(cè)點(diǎn)在電路接地點(diǎn)前段，將固定阻值0.01Ω串入電路中，GEA71計(jì)算機(jī)測(cè)量其兩端的電位差（關(guān)聯(lián)導(dǎo)線線號(hào)為31014A24WH和31014A24BL），并通過計(jì)算處理得到回路中的電流值；ANA C 181條件指的是加載在失速警告加熱組件上的電壓，其檢測(cè)點(diǎn)在加熱開關(guān)的后端，用導(dǎo)線（線號(hào)為30012A22）與GEA71計(jì)算機(jī)端口相連，測(cè)量該端點(diǎn)的電位，以表征加載在失速警告加熱組件上的電壓值。

由此得出STAL HT FAIL警告的判斷邏輯，即滿足以下3個(gè)要素之一將觸發(fā)警告：

1）電網(wǎng)電壓小于17V；

2）在電網(wǎng)電壓大于18V時(shí)，失速警告加熱組件的電壓小于17V，但加熱組件的電流大于5A；

3）在電網(wǎng)電壓大于18V，失速警告加熱組件的電壓也大于18V，但失速警告加熱組件的電流小于4A。

分析前兩種故障條件可知，滿足第一種要素的故障原因可能是STALL WARN斷路器已拔出；對(duì)于第二種要素，正常情況下，由于加熱開關(guān)未閉合，失速警告加熱組件不會(huì)有電流通過，但G1000 NXI的GEA計(jì)算機(jī)卻檢測(cè)到大于5A的加熱電流，因此滿足第二種要素的故障原因可能是加熱開關(guān)失效導(dǎo)致加熱組件繞過加熱開關(guān)直接短接到電網(wǎng)上，或?qū)Ь€31014A24WH和31014A24BL出現(xiàn)故障導(dǎo)致GEA71計(jì)算機(jī)檢測(cè)電流失準(zhǔn)。

關(guān)于第三種要素，雖然失速警告加熱組件的電流小于4A已經(jīng)開始加熱，但依然會(huì)有STAL HT FAIL警告出現(xiàn)。結(jié)合系統(tǒng)電路原理可知，飛機(jī)在地面時(shí)，失速警告加熱電路串入附加電阻，使回路電流較小。同時(shí)，失速警告加熱組件溫度緩慢上升后其電阻會(huì)逐漸變大，使回路電流變小，將進(jìn)一步減緩其溫度上升的速率。此現(xiàn)象與飛行員反映情況基本一致。為了確認(rèn)，分別測(cè)量失速警告加熱電路在串入（飛機(jī)在地面時(shí)）和不串入（模擬飛機(jī)在空中時(shí)）附加電阻時(shí)回路的電流值。在常溫狀態(tài)下，當(dāng)串入附加電阻時(shí)，回路電流約為1A；當(dāng)不串入附加電阻時(shí)，回路電流約為3A。由此可以證明，當(dāng)飛機(jī)在地面或者剛起飛一段時(shí)間內(nèi)，由于外溫較高或風(fēng)冷時(shí)間較短，失速警告加熱組件的溫度較高，可變電阻絲阻值較大，回路電流小于5A，STAL HT FAIL警告不會(huì)消失，屬于正常情況；當(dāng)飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間穿行于高空，外溫低且風(fēng)冷足夠時(shí)，失速警告加熱組件的溫度隨之降低，可變電阻絲阻值變小，回路電流大于5A時(shí)，STAL HT FAIL警告才會(huì)消失。隨著回路電流增大，加熱組件產(chǎn)生大量熱量，其阻值也會(huì)再次增大，回路電流開始下降，直到小于4A后，STAL HT FAIL警告再次出現(xiàn)。

4 總結(jié)

通過上述的分析和討論得知，本案例并非一次飛機(jī)故障，而是由于對(duì)警告的判斷條件和邏輯不清楚造成的一次故障誤判。STAL HT FAIL警告不僅是失速警告加熱系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)發(fā)出的告警，也是對(duì)飛機(jī)在地面或者外溫較高的環(huán)境下不適宜使用失速警告加熱功能的提醒，以避免非正常過度使用造成故障。另外，G1000 NXI系統(tǒng)對(duì)STAL HT FAIL警告的觸發(fā)判斷條件也十分巧妙，即在溫度下降過程中需要失速警告加熱電路電流大于5A時(shí)警告才會(huì)消失，而在升溫的過程中需要失速警告加熱電路電流小于4A時(shí)警告才會(huì)重現(xiàn)。在降溫和升溫的過程分別設(shè)定不同的臨界值作為觸發(fā)條件，從而確保了STAL HT FAIL警告不會(huì)在溫度變化時(shí)發(fā)生反復(fù)消失、出現(xiàn)的情況，提高了警告信息的可靠性和真實(shí)性。

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作者簡(jiǎn)介

黃明遠(yuǎn)，工程師，主要從事民航飛機(jī)維修及放行工作。