飞机通信导航设备的天线故障诊断和对策研究

陈江瑜

（成都航空职业技术学院 四川 成都 610100）

0 引言

飞机电子设备的保养和故障诊断能够保证系统稳定地运行，随着电子系统功能的持续增加，提高了电子设备故障定位诊断的复杂度。在飞机飞行前和飞行中都要进行诊断，从而使航空电子设备能够正常地运行。为了使故障诊断技术得到提高，研发高效、科学、全面的故障诊断技术尤为重要。因此，本文对飞机通信导航设备天线故障进行研究[1]。

1 飞机通信导航设备的天线故障和因素

1.1 天线常见的故障

天线故障指的是飞机通信导航设备常见的电子故障，对飞机飞行过程中的正常通信造成了严重的影响，干扰了飞机对信号频率正常的接收，降低了通信导航设备的灵敏性。

（1）指定信标机天线。如果天线出现故障，就会降低灵敏度，无法对信号进行接收。

（2）DMC测距机。在L波段使用DMC天线，额定射频阻抗设置为50 Ω，在整个频率范围中最大匀速电压驻波比为2:1。在左右DMC天线出现故障的时候，RDDMI中对应一侧显示数值就会出现无显示或者不稳定。

（3）自动定向机系统天线。主要包括环形天线或者垂直天线，ADF使用同轴电缆和其他系统不同，特性阻抗并不是50 Ω，而是79 Ω。因为垂直天线在机翼后下部整流罩中喷涂，所以很少出现故障。环形天线故障比较常见，从而增加了方位指针指示误差，主要是因为天线故障导致接收机灵敏度降低[2]。

（4）无线电高度表。天线故障率比较高，如果一侧EADI中高度的显示并不明显，就说明不稳定，大概率出现此种情况的原因是故障一侧收发机天线存在问题。天线受潮会导致工作出现问题，所以要对其进行跟踪观察。

（5）TCAS天线故障。TCAS天线是否能够良好地运行，和系统是否正常地运转具有密切关系，为了能够更好地维护TCAS天线系统，就要通过驻波比法排查TCAS系统中的安全隐患与故障，利用信号跳动情况判断TCAS天线的运行情况，对其是否存在故障进行观察。指点信标机天线故障会对通信设备灵敏度造成影响，从而无法精准接收信号频率，一般只能够接收较强的信号频率[3]。

（6）ADF天线故障。ADF天线故障一般的表现方式为仪表指针出现偏差，主要是因为天线故障导致设备灵敏度出现故障。

其次，通过计算机可识别编程语言控制系统。但是，此系统会出现随机代码导致故障，使信号或者指令传达错误，计算机控制系统也会出现故障。在信号处理系统中，由于故障存在随机代码，导致控制系统存在内容错误等故障。转变数字信号和模拟信号，在系统故障时无法运行。根据AD装置定期检测能够降低乱码率，使飞机计算机控制系统运行正常，还要检查线路畅通性，做好设备的后勤管理、维修和保养。

电子通信零件和构成多见于飞机航空设备模块中，使用的频率比较高。大型飞机航空电子系统运行要求强大的电源支持和供给，如果使用电源时出现短路或者过载的时候，就会导致电源设备出现故障，影响到飞机航空管控系统的安全性。稳压电源中设置稳压芯片，在对电源设备、航空通信等故障进行排查的时候要对调节电压芯片进行检测，之后对其他元器件故障逐一排查[4]。

2 天线故障的检测技术和解决对策

2.1 天线故障的检测

通信导航设备天线故障比较难排查，主要是因为电子系统天线出现故障的时候并不会直接对系统正常运转造成影响，而是会出现时好时坏的情况，对维修人员的判断造成干扰。为了使用更加高效的解决方法，可以使用专用仪器设备检测天线功能。VHF设备为飞机飞行过程中常用设备，此设备能够检测无线电信号发射频率，对天线是否正常使用进行判断，在具体使用过程中使射频功率计天线和VHF电台天线接近，保证相应距离和位置后以电压表表头读数判断。假如第一次得出读数比较小的时候要测试调收发射机，两次测量结果相同表示第一个VHF电台天线出现故障，要全面检查天线。在后续监测过程中，只检测飞机信号频率就行。射频功率计在飞机天线故障检测使用时能够提高检测结果和效率，使航空公司及时排除可能会存在的通信安全问题和隐患，节约检测过程中的时间，使更多精力放到飞机设备维护中，使飞机飞行过程中的安全性得到提高[5]。

2.2 天线故障的解决对策

首先，飞机通信和导航设备保养要对全民数据资料进行收集，利用联动分析方式实现定量故障信息采集。针对信息仓、移动式维修机、定量维修机或者地面静态维修系统的数据进行收集。

其次，移动式维修系统与定量维修系统为主体保养重点，利用远程监控系统给出相应的指令，连接影像视频监控系统。此种地面静态维修系统能够使用远程或者智能化传感器实现智能化维修信息的传输，之后利用衡柱式传感球形柱，对相应维修信息和数据进行上传。

最后，维修保养系统控制通过PLC自动编程模型操作，对比传统维修定量控制系统中，此装车系统能够快速计算导航设备与通信设备，维修周期较短，能够避免出现维修不到位、维修周期长的问题[7]。

2.3 故障诊断技术

2.3.1 模拟电路故障诊断

飞机航空天线故障检测过程中一般使用测前模拟法，利用计算平台进行仿真，在实际模拟电路中使用。对比测前模拟与被测电路数据，以数据和特征查找模拟电路的故障。

测后是指在进行测量之后，对比测前模拟法，此种方法和故障分析法接近。以测量后的数据信息对电路进行模拟，根据故障证实技术对模拟电路进行分析。通过传统经验寻找故障因素，实现测量验证猜测。如果证实猜测，表示此地方出现故障，及时切除。天线和电路的系统较为复杂，会导致电路缺陷，所以要逐一证实组合缺陷和功能缺陷。利用电路切割法实现对电路进行分级，然后逐一进行检查，使工作量降低，进一步提高故障诊断效率。

2.3.2 基于知识故障诊断

通过此诊断方法对诊断对象数据信息进行收集，以设备运行原理，通过应用软件程序辅助，在使用软件程序过程中调查用户反馈，及时寻找航空天线错误和故障，通过排查后要求用户确认。在对飞机航空故障进行诊断时比较简单，并且诊断全面，和实际故障情况结合对针对性故障检测步骤进行结合寻找故障。

2.3.3 电子设备故障诊断

飞机航空电子设备精准、快速诊断能够降低飞机航空事业损失。电子设备故障诊断技术在不断地发展，目前使用各种故障诊断技术。

其一，基于解析模型方法。此种方法能够动态化诊断飞机航空电子设备故障动态化，针对诊断对象创建精准数字模型。在对比模型测量过程中，检测和比较模型传达的信息与可测量数据，从而深入分析与整理，实现基于解析模型的航空电子设备故障诊断。

其二，基于信号处理的方法。信号处理方法不需要创建诊断对象的数学模型，能够降低故障诊断方法难度。实现信号模型、频谱、信号频率的变化，从而得出关键测量信号监测电子信号误差与故障。

2.3.4 数字电路故障诊断

在飞机航空电子设备中，数字电路设备正常运行尤为重要，但是全部电子元器件都存在使用可靠性和寿命等问题。所以，电路、元器件和设备都会出现故障问题。首先，实现数字电路设备故障模型化，对常见故障归类，方便准确定位和诊断电路的故障，包括暂态故障、桥接故障和固定型故障。因此，使用测试码生成法与伪穷举测试法实现故障诊断。根据测试码生成法全面检查数字电路故障，结合D算法和布尔差分法得出测试码，实现精准、可靠的故障定位。另外，伪穷举测试法，使数字电路根据一定方法合理划分，之后使划分的电路四线穷举测试，降低不必要的测试数，使故障诊断效率得到提高。

3 飞机故障实例分析

3.1 飞机短波发话故障

某飞机油门杆PTT开关前推和后推分别为超短波发话、短波发话，故障现象：短波在4波道后推PTT开关，短波发话没有听到短波发话，切换到超短波发话时在耳机中听到超短波发话自听。利用三用表测量，发现备用控制器超短波PTT输出为0V，表示BPU控制超短波PTT输出的OC门芯片被烧坏，从而使超短波电台为发话状态，原理结构详见图1。

图1 原理结构

3.2 故障排除过程

现场改进超短波电台电缆，对超短波PTT线中感应信号进行测试，超短波话音电台到CNI安装架中的BPU超短波PTT线中连接测试线，利用示波器对短波发话感应信号电压进行测试，示波器测试画面详见图2。

为了将通电后上电设备影像进行排除，断开断路器，检测超短波PTT线路电压。电推PTT开关触发短波发话的时候在线路中测到高电压，表示此高电压是通过短波发射导致的。为了避免对OC门芯片烧毁，将反向二极管保护BPU安装到超短波话音电台前端，实现分压并且将上拉电压去除，降低信号电压，避免超过烧毁阈值，在后续使用中能够使感应电压得到降低，之后取下反向二极管，图3为临时保护二极管。

图3 临时保护二极管

3.3 加固措施

3.3.1 短波PTT线加固

飞机在通导加电条件下利用短波转接线缆和测控盒相互连接，短波PTT线在短波电台端和短波发射接地控制，详见图4。

图4 短波电台就近接地

短波电台PTT线接近短波电台就近机壳接地后，超短波PTT线没有上拉电压时表示信号OC门烧毁阈值比较低，说明短波电台发射过程会导走灌入短波PTT线中的干扰信号，从而降低原本短波PTT线中的干扰信号。

3.3.2 超短波PTT线加固

其一，在短波PTT线换成白色非屏蔽断线的时候，使超短波电台到最近卡箍地方约30 cm的地方散开，使电缆超短波PTT线和短波线缆距离得到加大。

其二，在短波发话电缆线散开时，使超短波发话电缆散开的部分通过搭铁线进行就地接地，将短波PTT线拆掉，替换成为白色断线。并没有粗线BPUOC门烧毁故障，通过测试表示，屏蔽超短波PTT线的超短波发话电缆能够提高抗干扰能力，不会改变短波PTT状态，也不会出现烧毁故障。

其三，使机上CNI安装到短波电台超短波PTT线替换成为单根的屏蔽线，使短波电缆恢复为原机状态。测试短波后，其他波道在发射中的最大信号电压设置为9.2 V，没有烧毁等故障[8]。

4 结语

在数字化技术不断发展的过程中，航空电子设备发展也在不断进步，通信设备在航空电子设备中具有重要的作用，能够保证飞机通信的安全性。在飞机飞行的过程中，通信导航系统是否正常运行和飞机飞行的可靠性、安全性密切相关，如果出现故障就会导致飞机安全性受到质疑。就现阶段分析，我国对飞机通信导航设备安全检测有待提升，在检测设备和技术方面不够先进。所以，要求相关领域加强通信安全检测的投入，利用应用检测和技术研发保证飞机飞行过程中的安全性，避免飞行事故的发生。