NORMARK7013B航向设备雷击故障分析及其防雷系统改进

2017-02-23李洪昌

电子技术与软件工程 2016年24期

李洪昌

地处雷雨多发地区的仪表着陆系统台站，虽然在安装之初都配备了防雷系统，但在每年的雷雨季节遭受雷击的概率依然很大。对于仅有一条跑道运行，甚至只配备了单向仪表着陆系统的机场，一旦遭受雷击，将直接影响到航班的正常着陆，给空中交通管制，机场，航空公司等部门带来很大的压力。本文从某台站遭受雷击故障检修出发，探讨对防雷系统的改进措施，避免类似情况的发生。

【关键词】ILS 航向信标雷击改进措施

仪表着陆系统（ILS）是由安装在跑道中心延长线上的航向台（LOC）和跑道侧的下滑台（GP）以及测距仪（DME）或指点信标（MB）组成，为着陆的飞机提供水平和垂直面距离引导信息。它为处于航行末端的飞行器提供引导，大家知道在这个阶段是航空安全事件多发期，因此，保证导航信号的连续和准确具有极其重要的意义。笔者在对某航向台站雷击故障排查过程和防雷系统改进和全国同行做个探讨，希望能对大家有所帮助，共同提高设备保障能力和对雷击故障的快速检修，并其做到前车之鉴的作用，减少雷击发生的概率。

1 故障现象

该航向台处于华东某大型机场内，设备是由INTERSCAN公司生产的NORMARK7013B型。2009年完成安装调试和投产校验飞行。2015年4月5日22：20分，值班员发现该航向的遥控器盒监控终端电脑同时告警，设备关机。由于当时机场雷雨异常强烈，初步判断设备遭受雷击所致。在启动应急通报处置后，緊急安排抢修人员到台检查，设备双机故障关机，主要监控参数都处于告警状态，设备无法正常开启。

2 故障分析过程及整改措施

2.1 判断故障位置

将设备放置强制开机，检查发现设备双发射机都存在同样的故障现象，即航道，宽度，余隙的参数均告警，而近场监控参数显示则正常如图1所示。

通过航向设备系统组成来看（如图2），由于航道宽度余隙三个参数是由经天线系统反馈的信号经监控混合网络（MCU）合成后送到设备机柜监控器部分处理的，初步判断应是监控回路某点故障所致。因为近场监控参数是直接接受外场信号，并直接送回监控器处理，而近场监控数据在使用外场测试仪检测时正常，则代表设备发射机，发射电缆，天线分配单元，航向天线的发射部分均应正常。怀疑点集中在监控回路中，包括天线的监控信号取样点，监控混合网络，监控电缆，监控器板件。一般情况下，造成故障的点仅有一处，20单元的天线阵中，同时在20个独立的天线都产生取样信号故障可能性极低。同理，三根由监控混合网络送回机房设备的电缆，同时出现问题的可能性也不大。剩下的公用部分就是监控混合网络和监控器内的相关通道。为了进一步判断故障点，将正常的近场监控信号送入相关通道，此时均能正常反应参数状态。据此，判定故障点为监控混合网络。一般情况下，监控混合网络是没有备件的，幸运的是当时由于某些特殊原因，我们手头上有一个备件，更换后设备恢复正常。

2.2 原因分析

由于故障发生时，该机场区域内雷电活动异常强烈，正常的雷电经天线阵顶上的避雷带和引下线入地。近场监控天线也配备了避雷针和引下线。雷电直接击中天线的概率被大大降低。但某些直击到地面的雷电信号，其强大的感应信号通过监控电缆窜入监控回路。而在设备端进入监控板件之前，有效的避雷装置也起到了作用，并未对设备造成损害。但通过监控电缆窜入监控混合网络的雷电信号则击毁了监控混合网络中的部分元器件，从而从监控混合网络输出的信号错误，造成告警关机。雷电信号走向如图2。

2.3 改进措施

针对此次雷击的教训，我们对该设备的防雷系统进行如下检查和改进：

（1）由于航向设备的监控混合网络处于室外，同时一般又无备件储备，一旦故障，恢复时间会比较漫长，严重影响机场运行。因此，需要加强对该部件的保护，在直击雷基本可以防护的情况下，在监控混合网络的输出端加装SPD，以防类似雷电信号损坏MCU。

（2）对该设备的防雷接地系统进行全面检查，在围绕航向天线阵的接地系统接地电阻测量时发现，测得的值较往年偏高，但又在标准范围内（小于4欧姆）。将接地体按走向挖开，发现多处连接点断开，由于机场处于东南沿海，土壤湿润，接地效果好，仅从接地电阻值是看不出问题的。需要重新处理。

（3）经专业防雷公司检测后，对此次雷击后部分不稳定的SPD进行更换。以确保防雷系统的有效性。

（4）前车之覆，后车之鉴，对其他航向台站采取同样的处理措施。

3 维护建议

（1）根据导航系统所处地区的气候特点，了解所处地区的雷电防护等级，不同的地区防护要求是有差异的。在设计防雷系统需要考虑进去。

（2）在每年雷雨季节到来前，委托具备资质的防雷专业公司对防雷设施进行系统的检查，发现问题在雷雨季节前完成整改。

（3）建立防雷设施的日常检查维护制度，导航设备维护人员需要按要求，争取在日常检查和雷后检查中发现问题，并及时整改。

（4）一旦设备遭受雷击，需委托专业的公司对系统进行全面检测。

（5）不断从各种雷击案例中积累经验，寻找防雷系统中存在的薄弱环节，通过整改使其日臻完善。