飞机机载通信系统及座舱话音记录器故障诊断研究

张旭，尚金龙

（三亚航空旅游职业学院机电工程系，海南三亚，572000）

1 飞机通信系统

飞机通信系统属于飞机电子系统的组成部分，它能提供飞行员和乘务员之间的联系，主要用于各飞行阶段中飞行员和地面相关人员的语音联系作用[1]。飞机通信系统主要由高频通信系统、甚高频通信系统、音频综合系统和选择呼叫系统组成。

■1.1 高频通信系统

高频通信系统是用于飞机和飞机之间或飞机与地面人员之间通信，高频通信系统由天线、天线耦合器、收发机、控制盒组成。现代民航飞机的高频通信天线一般都是在机身蒙皮下面，安装在飞机的尾部。高频通信系统属于远距离通信系统，通信距离可以达到几千千米，在飞行中主要用于和远方航站联络。

■1.2 甚高频通信系统

甚高频通信系统是用于飞机与飞机，飞机和地面之间进行双向语音和数据通信，该系统由天线、收发机和控制盒组成，天线为刀形天线，一般安装于机腹和飞机背部。甚高频通信系统的有效作用范围较短，在目视范围之内，作用距离随高度变化，是目前民航飞机的主要通信工具，主要用于飞机起飞降落或是通过控制空域的时候和地面人员进行语音通信。

■1.3 应急定位发射机

应急定位发射机也叫应急电台，具有自动向卫星发送地点信号的功能，用于在飞机发生事故后的应急定位，有助于开展搜救工作。应急电台有机载固定式和便携式两种类型。一般而言，便携式放在左后乘务员座椅后面，有的机型在飞机前部的行李架，机载的一般位于后乘务员站位头顶板附近。

■1.4 选择呼叫系统

选择呼叫系统是用于地面和飞机的通信，当地面呼叫飞机时，飞机上的选择呼叫系统以灯光和音响的形式通知机组，这样可以避免驾驶员长时间等候呼叫，达到减轻飞行员疲劳的目的。该系统是由选择呼叫控制盒、双通道的选择呼叫译码器和钟声装置组成。

2 驾驶舱话音记录器

■ 2.1 组成

话音记录器是由磁偏振荡器、磁带传送机构、四个录音放大器、混频电路、放音放大器、全通道输出放大器、总体抹音电路、试验指示器、试验电路、试验耳机插孔和电源组件组成的[2]。话音记录器只是话音记录系统其中的一部分，控制组件是另一部分，安装在驾驶舱前顶板上，它的作用是对记录器的声音首先进行前置的放大作用以及对记录器起控制作用。

■ 2.2 功用

现代民航飞机上，话音记录器（Cockpit Voice Recorder,简称CVR）和飞行数据记录器（Flight Data recorder,简称FDR）都是必须要具备的机载设备。飞行数据记录器记录的是系统和设备的运行、机组操作、飞机飞行状态、和外界环境等数据信息；而话音记录器记录的是驾驶舱内最近2小时或30分钟的包括陆空通话、机组内话、警告影响等全部语音。

图1 话音记录器位置图

■2.3 工作原理

话音记录器的工作原理比较像磁带录音机，磁带不停的运行，不断地录下新的声音而把之前录的声音洗掉，但是只留下最后半小时录下的所有声音。飞机在飞行中经历的所有阶段发生的情况都被记录器记录下来。其中只有存储组件能够保存下来，其他的部件都会受到不同程度的损坏[3]。在设计过程中考虑了对存储组件的保护，大致可以分为三重保护。里层是比较薄的铝壳，主要作用是包着存储的芯片；中间层是由高温绝缘体构成，可以经受高温大火的破坏；最外层是由一定厚度的不锈钢或钛金属层包裹。记录器的设计还必须要经过很多抗破损的测试就不再一一赘述了。

3 故障诊断

以A320机型的航线维护常见故障为案例，我们来分析下话音记录器一般故障和维修处理方法[4]。航线维护都是按照工作单的要求逐项进行的。工作单中首先要求对话音记录器进行系统测试,测试过程比较简单,按步骤进行：①先确定飞机已经停留刹车，②再按压“RCDR/GND CTL”按钮,③按压“RCDR/CVR TEST”按钮,如果驾驶舱音响系统出现约4 秒钟的蜂鸣声,测试就通过了[5]。

在有的航空公司的维修案例中出现过按压“RCDR/CVR TEST”按钮没有测试音频出现的故障现象。经过分析总结大多是由于测试电路出现故障引起的测试失败。而话音记录器的正常工作是符合最低设备清单的放行要求的。所以如何准确快速确认话音记录器的测试电路故障，才能大大提高维修效率，是保证航班正常运营的重要前提。经过归纳众多的话音记录器无测试音频的故障[6]，我们分析故障有三种可能的原因。第一种是记录器硬件出现问题，第二种是记录器连接的地面电源不通，第三种是记录器的测试电路出现问题。而测试电路出现问题又分为两种原因，其一是测试电路的输入电路出现问题，其二是测试电路的输出电路出现问题。我们可以根据手册确定，根据最低设备清单规定，话音记录器和测试按钮出现故障不能放行，其他部件的故障是满足最低设备清单要求的。根据维修案例总结得出判别的方法：按照工卡要求先确定飞机已经停留刹车手柄在ON 位,然后按压RCDR/GNDCTL 按钮以接通地面电源,再将耳机接到CVR HEAD SET 插孔，假如在驾驶舱内能听到声响那么话音记录器是在正常工作状态，如果能确定话音记录器正常工作那么再按压CVR TEST 按钮,假如有测试音频出现，那么CVR TEST 按钮也可以正常工作，也就是说飞机可以正常放行。如果测试时听不见驾驶舱里的声响可以检测RCDR/GND CTL 按钮，观察ON 灯能不能点亮。 如果不亮，说明话音记录器地面电源没有接通。属于这种情况要起动发动机，进行话音记录器测试,如果能通过测试按照最低设备清单要求可以放行飞机，如果测试耳机里面没有声音则话音记录器可能已经出现故障,按手册要求不能放行飞机，要把话音记录器更换掉。如果耳机里有声响，而没有测试音频[7]，那应该是测试信号输入电路出现故障，可能的原因是测试按钮或测试继电器出现问题，按照手册不能放行飞机。如果测试时耳机能听到音响也有测试音频，那么可以确定为测试电路输出电路出现问题。这时可以进行TCAS 测试，如果正常那么混音器就能正常工作，如果测试不能通过就先更换混音器在测试故障是否已解决。假如测试通过，那么最有可能出现故障的是14RK 继电器,接下来采用恢复或者更换14RK 继电器再测试故障是否解除，总之由近及远，逐级排查最终即可找到故障源。

4 存在的问题和发展方向

话音记录器是飞机出现事故时寻找原因的重要依据[8]，按照维修手册要求必须按照工卡实施维修，现今磁带话音记录器已逐渐被淘汰，只是在一些老式的飞机和直升机上仍在使用，现代民航客机都是采用的固态记录器，固态记录器记录的容量比老式的磁带话音记录器要大，而且在读写速度、抗破坏力、可靠性等方面都有很好的优势，这也是话音记录器硬件发展和航空安全要求的必然发展趋势。而且根据民航客机的发展要求，未来飞机驾驶舱内所有的通话都将被数字信息所取代[9]，数字视频记录系统将出现在飞机驾驶舱中，该系统可以记录驾驶舱中的所有话音和电子飞行仪表系统和主飞行显示器上的信息，如果这样的技术能广泛应用到现代民航飞机中，这无疑会使航空公司节约很大的安全成本，也会对飞机制造业带来很多值得参考改进的信息，相信也会大大减轻机务维修人员的维修负担。