民用飞机典型大气数据系统故障分析

赵洁珏

【摘 要】大气数据系统是民用飞机导航系统中重要的子系统，它为其他飞行子系统提供了最基本的大气参数以供飞行过程中各个重要参数的计算、参考。本文介绍了几种常见的大气数据系统设计构架，给出了典型大气数据系统的故障分析思路，为民用飞机大氣数据系统的生产制造故障排除、航线日常维护提供了思路。

【关键词】大气数据系统；独立式；集成式；故障分析

中图分类号： V214.37 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）19-0030-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.19.012

Typical Air Data System Fault Analysis of Civilian Aircraft

ZHAO Jie-jue

（Shanghai Aircraft Design and Research Institute，Shanghai，200436，China）

【Abstract】Air Data System is an important part of Navigation System.It offers basic air parameters for flight computation and references.Here introduce several Air Data System structures，and propose typical train of thoughts for fault analysis.This provides new thinking for routine maintenance and manufacturing trouble shooting of civilian aircraft.

【Key words】Air Data System；Independent type；Integrated type；Fault Analysis

0 引言

大气数据系统（Air Data System，以下简称ADS）是一种自动计算系统，是民用飞机导航系统中重要的组成部分。他的主要功能是感受飞机飞行环境和飞机使用数据。它既可作为飞行人员判读的指示仪表，指示出飞机的高度、空速、M数、大气温度等；又可作为信号传感器，向指示记录、自动飞行、飞行控制、惯性导航、空中交通管制、飞行数据记录、中央维护等系统输送信号[1]。

随着科技的发展，ADS开始由独立的系统、设备、管/线路的系统，开始向复合系统转变，例如大气数据惯性基准系统（Air Data Inertial Reference System，以下简称ADIRS），将ADS和惯性基准系统计算功能在一个计算机中实现，减少了机载设备重量，增加了有效载荷、燃油消耗。除了不同系统计算机的功能复合外，还有多功能探头的发展，也是ADS的一个技术发展方向[2]。

1 独立式ADS

独立式ADS由大气数据计算机、大气温度传感器、全静压系统以及大气数据加热控制系统等组成，此外还有连接这些组成部分的管路、线路。

独立式ADS传感器、计算机独立的实现某一类传感、计算功能。整个系统通过全静压探头来感受大气全压与静压。总温传感器将温度转换为电信号传输给大气数据计算机。大气数据计算机根据全静压、总温等数据，通过内部计算程序以及大气参数修正数据库，计算大气参数。由于计算系统独立、传感器也相对独立，不存在多系统复合计算的问题，在排除系统故障时，可以避免其他航电系统故障的干扰，较快的定位故障位置。

2 集成式ADS

2.1 计算系统集成——大气数据惯性基准系统

早期的民机上，ADS和惯性基准系统作为两个独立系统使用。前者具有大气数据基准功能，完成垂直导航；后者具有惯性基准IR功能，完成水平导航。现在广泛被“空客”和“波音”飞机所使用的ADIRS，是集水平导航和垂直导航于一体的综合导航系统，利用两个系统的优势，取长补短，获得优于任何一种系统的计算精度和可靠性。

ADIRS系统的特征除了不同计算系统间的高度集成外，传感器与探头接收到的数据没有直接传输给对应计算机，而是将数据直接传输至ADM模块，再由模块通过电子线路传输至总线，由总线将数据传输给其他电控系统。与独立式系统相比，这类系统模块化程度提高，整个系统出现故障时，可根据具体的故障信息定位到故障模块。

2.2 传感器集成

除了计算系统高度集成设计外，还有传感器的集成设计，如A380机型的ADS的传感系统使用多功能探头的设计，这种多功能探头能够同时测量大气的全压、总温及迎角数据，减少了飞机重量[3]。

3 常用故障分析思路

根据以上两个典型的ADS结构及日常维护、排故工作，给出两类系统的常用排除故障思路。

3.1 独立式系统

独立式ADS故障定位通常采用分类排故的思路。在不明确故障源头的情况下，分类排除可能产生故障的部分。如图1所示。

独立式系统的故障分为本系统故障或交联系统故障。

（1）本系统故障：根据ADS的基本结构又分为计算机及控制设备故障、传感器故障、全静压管路故障及ADS内部线路故障。

①计算机及控制设备故障：包括大气数据计算机、相关备用仪表以及加热系统控制器。

②传感器故障：包括全静压探头、全压探头、静压孔、总温传感器等，不同机型的ADS结构具有不同的压力探头配置；

③全静压管路故障：全静压管路是大气总压、静压的重要传输通道，一般为铝合金制导管或成品软管；

④ADS内部线路故障：ADS内的设备供电线路、加热线路等故障。

（2）交联系统故障：分为交联线路故障与交联系统内部故障。

主要指交联系统内部存在一些故障，使该系统传输或反馈给ADS的数据失效、丢失或无法计算，间接影响了大气数据的正常功能。交联系统内部故障亦可根据该系统构成从设备、线路等方面分类排除故障。

3.2 集成式系统

集成式系统故障也可分为本系统故障或交联系统故障。

集成式系统的本系统故障源定位主要以模块化的思路进行。集成式系统中，每一个ADM都具备各自功能，存储了一部分重要的原始数据，包括不同侧的全压、静压、总温、迎角等，这些都是用于计算空速、马赫数、垂直高度等重要飞行数据的原始依据。ADS出现故障后，通过设备的工作原理及系统的设计原理等资料，定位故障模块。定位故障模块后，检查模块所连接的传感器、管路、线路等。

集成式系统的交联系统故障与独立式系统的交联系统故障相似，可根据交联系统的结构进行分类排故。

4 故障预防

ADS在空中感受高速流动的气流压力和周围的大气温度，如果气流潮湿或气流中有异物，容易对ADS的全静压探头、管路造成不良影响。例如，探头的气流孔若有异物，将导致大气数据计算机接收到的气压值有偏差，直接影响计算的空速值、高度值的准确性；而长时间的在潮湿地区飞行，容易加快全静压管路表面的氧化，影响气流从探头至计算机的传输，也将直接影响计算指标的准确性。这些常见的故障就要求在日常维护中注意以下工作：

（1）飞行后及时按照维护要求对积水器等装置放水；

（2）飞行前后要检查探头气流孔是否存在异物，若有，及时清理；

（3）定期检查机上全静压管路的气密性；

（4）地面状态时，严格控制探头加热时间，防止加热时间过长烧坏元器件。

【参考文献】

[1]马娟.数字式大气数据计算机的软件设计与实现[D].西安：西安电子科技大学硕士学位论文，2012，1.

[2]华丹宏.新一代機载导航系统的发展——从Boeing看ADIRS、GPS的应用[J].民航经济与技术，1997，192（12）：51-53.

[3]徐悦，陶建伟.B787飞机与A380飞机大气数据传感器方案对比研究[J].科技资讯，2014，19：90-91.

[4]薛博博，郑东兴.A320系列飞机大气数据系统故障浅析 [J].科技信息，2010，（21）：514.

[5]成功.针对B737-800飞机大气数据系统的故障排除[A].航空维修理论研究及技术发展学术交流会论文集[C].2011.

[6]陈亦奇.737NG空速管加温故障分析和预防措施研究[J].中国新技术新产品，2017，02：67-68.

[7]鲍奂伟.波音737NG飞机无警告的皮托管加温器部分失效故障分析[J].航空维修与工程，2017，03：95-96.