浅谈“延时判断”在飞机告警指示系统中的应用

房静?黄尚友?阚玉平

摘 要 为提高飞机操控安全性，飞机机电系统均设计有告警系统，当控制参数超过阀值时，发出告警信号，提示操作人员及时处置，以免对飞机操控造成进一步的影响。在实践中，偶尔会有某项参数出现短时的超限情况，经分析系参数采集系统误动作，发出误告警信号。这样的误告警信号，干扰了飞行员注意力，影响了飞行安全，增大了地勤维护工作量，降低了飞机出勤率。本文提出了在指示系统设计逻辑中增加延时判断功能，有效地滤除干扰信号，降低系统误告警率。并以某型机自动组合国产化研制及燃油滤堵塞误告警故障为例，分析了在逻辑判断中增加延时判断功能，有效地屏蔽干扰信号，解决系统误告警问题的原理。

关键词 飞机发动机;告警指示;延时继电器;干扰信号

引言

为了向空勤人员提供飞机动力系统、燃油系统、液压系统、操纵系统、电源系统、辅助动力系统和环控系统的主要工作参数，飞机上一般设有发动机指示/空勤告警系统（EICAS），除指示参数外，当参数超过限制值时系统还会发出告警信息，以便提示操作人员及时处置，消除外部威胁，降低告警事件对飞行安全的威胁程度。

飞机各系统参数的采集与发送依靠安装到各系统的各种传感器和信号器，被测量的参数转化为微弱的电流或电压，通过导线远距离传输到控制系统。在信号传输的过程中，经常会受到其他设备、雷电、沉积静电、振动、温度、压力、流量等变化等导致的干扰，这些信号的干扰往往是瞬时的。因此，在地面试车或飞行中会出现显示器画面突然跳转或告警灯闪烁了一下又熄灭的现象。这些现象都是由于在瞬态过程在导线中形成的电流突然流动，对周围电缆造成了影响，同时周围电缆中的控制信号或模拟传输信号由于耦合突然出现跳变，从而引起接收电路的响应。这种现象是一种典型的瞬态或尖峰信号干扰，对误告警信号的处理非常重要。

1延时判断对短时误告警信号滤除的原理

通过分析干扰信号的波形可以发现，这些干扰脉冲波时间较短，幅值较大，控制器收到的信号是正常测量信号和干扰脉冲波的叠加。告警信号一般采用阀值告警的数据处理方式，即给测量的参数设置一个阀值（最大值或者最小值），一旦大于或者小于阀值系统就发出告警，因此很容易导致误告警的发生。飞行员看到告警信息后，就会采取应急处理程序对“故障”进行處理，不仅增加了飞行员的操作动作，造成心理恐慌，严重的还可能导致飞机迫降，影响飞行任务的完成。此时，如果逻辑运算采用延时判断功能对信号进行处理，就可以有效地对干扰信号进行屏蔽，从而消除误告警的发生。

延时判断一般是通过增加延时继电器或在设备软件中增加延时判断逻辑来完成的。延时继电器是一种利用电磁原理或机械动作原理来延迟触头闭合或分断的自动控制电器。其特点是，自吸引线圈得到信号起至触头动作中间有一段延时。

通电延时继电器当获得输入信号后，立刻开始延时，需待延时完毕，其执行部分才输出信号以操纵控制电路;当输入信号消失后，继电器立即恢复到动作前的状态[1]。

2国产化自动组合结冰误告警排除

某型机在地面试车时，安装国产化自动组合的右发动机出现发动机结冰告警信息。

发动机防冰系统的原理图见图1。在出现结冰时，由于结冰信号器接受传感器和标准传感器进出气孔的数目和尺寸不同，接受传感器的进气孔比标准传感器的进气孔更快的被冻结，这时，膜盒内外腔出现了压力差，膜盒运动，通过曲臂传动机构，压力差信号器的微动电门将电路接通，并将信号传递给自动组合。自动组合得到该信号后一方面将该告警信号发送至发动机指示/空勤告警系统，另一方面将加热除冰电流发送至结冰信号器，将结冰信号器上结冰彻底除掉以便继续使用。

由于本次发动机结冰告警发生在环境温度大约10℃时地面试车过程中，所以可认定结冰信号器处不会真实结冰，此为误告警。

通过排查得出结冰信号器与线路插头均无故障，故障原因定位到国产化自动组合上。将原右发自动组合又装机试车，发现并未出现结冰告警。在实验室进行模拟测量，检查发现两型产品在发出结冰信号时机上有明显不同。原自动组合在结冰信号器发出结冰信号持续3s情况下才会发出告警，而国产化自动组合在接收到结冰信号第一时间就发出告警，并无延时3s的判读。这样，短时由于气流扰动导致的信号器电路接通信号没能有效滤除，这就导致了在机上连续出现发动机结冰的误告警。

判断出误告警故障原因后，给国产化自动组合设计了具有吸合延时功能的继电器，只有连续超过3s的结冰信号才认为是真实信号，从而滤除气流扰动导致的3s以下的误告警信号。

3燃油滤堵塞误告警排除

某架机飞行后检查时发现，发参历史记录中有“发动机燃油滤堵塞”告警故障信息，但空勤飞行中未注意到告警指示。

发参故障历史记录采用“触发式”记录，发参“发动机燃油滤堵塞”等故障信息显示连续判断约300ms有效后，在ED显示器上显示，同时注意灯闪亮。

发参燃油滤堵塞告警信息源于燃油滤上进出油油路上安装的油滤堵塞压差信号器，当燃油滤堵塞时，进出油油路两端会产生压力差，压力差达到0.04MPa会导致压差信号器发出燃油滤堵塞告警，发参采集器历史记录燃堵塞告警，并将堵塞次数累加一次。燃油滤堵塞告警的原理框图见图2。

导致燃油滤堵塞告警的原因有：燃油滤堵塞、压差信号器故障、线路故障、发参采集器故障、油路压力脉动。

经对压差信号器及采集线路进行检查，未见有短路及干扰信号窜入的迹象。现场对发动机油滤进行实际检查时发现，油滤上虽有些许污渍，但不足以导致油滤实际堵塞，清洗油滤并重新装机使用，仍偶有告警信息，证明此现象并不是真正的油滤堵塞，为误告警。

经初步分析燃油泵接通瞬间，燃油压力突然升高，冲击压力沿管路传递，压力脉冲到达油滤进出口处有时间差，进出口产生短时压差，压差信号器短时误动作，发出油滤堵塞信号。该压差与燃油泵、燃油滤个体差异有关，同时压差信号器告警门限也存在个体差异。由于以上原因，个别发动机会出现燃油滤未堵塞的情况下，发出油滤堵塞告警信息。由于告警信息为瞬间触发，发参历史记录中记录了该信息，但ED告警区和告警灯无故障显示。

对另外3架飞机进行多次试验，该故障在燃油泵接通瞬间得以复现。通过对发参数据进一步解读，发现记录的告警时间长度均低于2.5s。

考虑到即便是真实燃油滤3s 短时堵塞，燃油会打开燃油滤安全活门，直接流向散热器出油口，不会影响发动机实际供油。因此决定在发动机数据采集处理器记录和显示“燃油滤堵塞”信息时，增加3s延时判读，以滤除燃油泵接通瞬时压差导致的燃油滤堵塞误告警。

4结束语

经过分析可知，通过在逻辑电路中增加延时判断功能，可以有效滤除由于瞬时信号干扰或压力脉动导致的误告警信息，减少飞行员额外工作，从而提高飞机在飞行过程中的安全性与可靠性。

实践证明，延时判断在告警指示系统中的有效利用，可以对大多数测试采集中短时误告警信号进行滤除，值得在系统设计中进行推广利用。

参考文献

[1] 王明皓.飞机电磁环境效应的特性及控制[J].航空科学技术，2013， （3）：1-6.

作者简介

房静（1992-），女，陕西西安人;毕业院校：西北工业大学，专业：飞行器动力工程，学历：本科;现就职单位：中航飞机股份有限公司，研究方向：飞机动力装置系统设计。