佳明G1000航电系统工作原理及常见故障分析

赵平华

摘 要：随着佳明G1000航电系统在各类通用飞机上的广泛使用，关于G1000系统的各种故障也越来越多的显现出来，面对如何处理使用G1000系统过程中出现的各种技术问题，掌握G1000系统的工作原理是非常必要，文章重点讨论G1000系统工作原理和常见故障分析，更好的使用和维护该系统。

关键词：G1000；工作原理；故障分析

随着科学技术的飞速发展，大量高新技术运用到通用飞机上，特别是G1000系统的出现更是一场革命性变化，中国近几年也大量引进装备了G1000系统的飞机作为训练机，国内目前已成立的飞行院校使用的C-172R（NAVIII）、DA-40、DA-42、SR20、SR22飞机都是这类飞机，占了国内民航飞行训练飞机的大多数。这种系统的使用为飞行员提供了海量信息和友好的飞行界面，有效减轻了飞行员的工作负荷，提高了飞行安全水平。

1 G1000系统介绍

1.1 G1000工作原理

Garmin1000系统（简称G1000系统）是美国Garmin公司生产的一套高集成化通用航空电子系统，配备大屏幕、高分辨率显示器，集成了导航、通讯、航向、姿态和显示等电子组件，各组件间通过ARINC429、高速以太网等总线进行互联和数据交换。系统标准配置包括：两个GDU1040显示组件、两个GIA63集成电子组件、一个GMA1347音频板组件、一个GEA71机身/发动机接口组件、一个GTX33 S模式应答机、一个GMU44磁传感器、一个GRS77姿态航向基准组件、一个GDC74A大气数据计算机组件。G1000系统的功能包括提供姿态、大气数据，发动机和机体状态数据，以及源于GPS位置性息的移动地图显示的环境参考、地形和障碍警告。通过内置接口，系统可以提供完整的发动机指示告警。另外，G1000系统包括完整的甚高频通信、全向信标、仪表着陆系统和应答机（VOR＼ILS）功能，系统和用户的界面仅通过飞行主显示器（PFD）、多功能显示器（MFD）数字音频面板上的旋钮和选择键对系统功能进行选择和控制。

1.2 G1000各系统功能

G1000系统组件是由飞行测量系统、通讯/导航设备、显示设备/人机界面三大部分组成，各部分又由不同的航线可更换组件LRU组成。

飞行测量系统：该系统由一部姿态航向基准系统、一部大气数据计算机、一部磁传感器、一部机身/发动机参数微处理器组成。GRS77由先进的倾斜传感器、加速度计和速率传感器组成，用于提供飞机的俯仰、倾斜姿态、航向及基准参数，并将数据送到显示界面显示和GIA63进行计算，同时，GRS77接收GDC74A的大气数据、GMU44的磁场数据和GIA63的GPS数据来修正姿态、航向参数误差。GDC74A从动静压系统、大气温度传感器和攻角传感器收集数据，为飞行提供气压高度、升降速度、空速和大气温度。GMU44用于感受磁场信息并将数据送到GRS77去计算磁航向。GEA71用于接收和处理从发动机和机身获得的数据，包括发动机温度、燃油量/流量、滑油温度/压力、汽缸头温度、排气温度等。

通讯/导航设备：包括两部中央集成电子组件、一部数字式音频板、一部S模式应答机。GIA63连接着所有的LRU和人机界面，是整个G1000系统的通信中枢，其内部包括：VHF通信/导航接收机、GPS接收机和系统集成微处理器。GMA1347集成了导航/通讯数字音频、内话系统和指点信标控制，实现集中管理通信机和导航机的音频信号的输入与输出、提供内话功能、接收指点信标和实现人工转换PFD/MFD到应急显示模式。GTX33应答机能在A、C和S模式下工作。

显示设备/人机界面：由两部GDU1040大小为10.4英寸，分辨率1024×768。G1000系统的两个GDU1040，一个配置为PFD，另一个配置为MFD，PFD代替原来的陀螺系统显示主要飞行信息，MFD显示导航信息、发动机和机身数据。同时MFD作为备份显示器还可在PFD发生故障时显示主要飞行信息。

2 G1000常见故障分析

通过本人G1000系统多年的维护工作和资料整理，总结出了以下常见故障：

2.1 在PFD/MFD上原本应该显示数据的位置显示红叉

通讯/导航系统（通讯/导航的频率）、大气数据系统（指示空速、真空速、气压高度、升降速度、外界大气温度）、姿态航向指示系统（飞机姿态和航向）、机身和发动机参数（滑油温度、压力、汽缸头温度、排气温度、燃油量、燃油流量、汇流条电压、电流等）指示系统出现故障时都是如此，有些故障还会在显示红叉的同时在同一位置显示黄色的失效字符，这些故障现象表明对应的系统处于无法正常使用状态。排故措施：（1）检查PFD上有无出现关于GIA的配置文件和软件错误，以及有无数据链路方面的错误，如果有，先排除上述错误外，再进行下面的步骤；（2）交换GIA1和GIA2位置，如果故障随GIA63的交换而转换，则说明是第一部GIA63故障，否则进行下面步骤；（3）检查GIA1和PFD的配置设置；（4）检查GIA1到PFD之间以太网连接线路和插头插钉的情况，如果未见异常，则更换PFD。

2.2 在数据链路上出现的故障

在G1000系统中，用数据链路状况框的颜色不同来表示该数据链路状态，红色表明系统已经确定链路失效，黑色表明系统对该链路的状态不明，绿色表明该数据链路正常。如PFD ARINC 429的1号通道状态为红色，该故障相关的LRU是GRS77，即PFD与姿态航向基准系统之间的数据链路失效。排故措施：（1）检查系统有无关于PFD和GRS77的软件和配置文件的错误警告，如有，排故后再进行下面步骤；（2）确认GRS77是否处于离线状态，如是，先排除后再进行下面步骤；（3）确认GRS77线路和接头的状况；（4）交换PFD和MFD，如果交换后，数据链路的状态变为绿色，则说明是PFD故障，更换PFD；（5）检查GRS77和PFD之间线路和接头的状况；（6）如果上述检查都良好，则说明GRS77故障。

2.3 其他常见故障

传感器故障：传感器是G1000系统的原始数据源，如果传感器失效，同样会造成对系统的异常。插头和线路故障：这类故障也不少见，从外场G1000系统维护的过程中发现，磁传感器处的插头以及PFD和MFD背后的插头都发生过接触不良的现象，而GRS77以及GIA63背后插头也导致过系统暂时性的异常。外部环境干扰：飞机所处的环境的改变，也有可能会导致某些系统出现异常。安装固定不可靠：当部件未安装不到位或者部件本身的安装支架松动，如显示器上的地形数据卡未在卡槽中插入到位，会导致系统提示地形数据卡失效，而GRS77的安装支架松动，会使飞机的姿态航向指示出现较大偏差或者出现其它异常情况。

参考文献

[1]门义举.G1000排故专家系统开发[J].电子科技大学，2009.

[2]任可，苟江.G1000原理及维护方法[J].自动化与仪器仪表，2009.