备份飞行显示系统指示空速跳零导致飞控模态退出问题处理方法

2020-08-12张晓再杨红超

科学技术创新 2020年21期

关键词：大气压力空速飞控

张晓再杨红超

（1、驻广州地区第三军事代表室，广东广州510656 2、驻贵阳地区军事代表室，贵州贵阳550014）

1 问题描述

2018 年1 月，直升机在第626 架次试飞过程中，备份飞行显示系统指示空速出现跳零导致飞控模态退出问题。检查飞行数据发现，指示空速数据在飞行2 时40 分时出现由112km/h 跳至0。

2 问题定位

备份飞行显示系统的指示空速的工作原理：如图1 所示，机上的全压气管和静压气管向备份飞行显示系统提供气压，备份飞行显示系统通过压力传感器电路将气压转换成频率、电压信号，备份飞行显示器软件在获取到频率、电压信号后经过算法解算得出全压值和静压值，由全压值和静压值经过算法解算得出指示空速，然后将指示空速通过ARINC429 发送到飞控和飞参，通过RS422 发送到航姿测量单元，再通过1553B 发送到飞控。

图1 备份飞行显示系统的指示空速的工作原理框图

查看飞参记录的数据，并进行数据分析，情况如下：

a.表1 中，在飞行时间02 时40 分40 秒，指示空速出现跳零情况，由112.438km/h 跳至0；

表1 飞行数据

b.经过分析数据，除了指示空速存在跳变，还有4 组数据存在跳变，分别是绝对气压高度、相对气压高度、升降速度、大气静压。大气静压是绝对气压高度、相对气压高度、升降速度、指示空速解算的输入参数，根据静压跳变数据计算其他数据的变化是对应符合的，因此指示空速跳零由大气静压跳变产生。

根据故障现象分析及排查情况，分析备份飞行显示系统指示空速跳零的原因，形成故障树如图2 所示。

图2 备份飞行显示系统指示空速跳零故障树

a. X1：解算算法故障。根据备份飞行显示系统的指示空速的工作原理，指示空速是依据输入的全压和静压解算而来，通过查看飞行数据，除了跳零数据，其余数据正常，说明解算算法正常，排除X1。b. X2：软件接口通讯故障。通过查看飞行数据，飞控、飞参均能正常收到数据，说明软件接口通讯正常，排除X2。c. X3：采集电路故障。通过查看飞行数据，飞控、飞参均能正常收到数据，说明产品能够采集到大气数据，全压传感器和静压传感器采集模块电路为同一个，飞行数据中全压传感器数据正常，未发生跳变，因此采集电路正常，排除X3。d. X4：传感器故障。根据表1 飞行数据分析，指示空速跳零的同时，大气静压、气压高度、绝对相对气压高度、升降速度同时产生跳变，大气静压是绝对气压高度、相对气压高度、升降速度、指示空速解算的输入参数，因此指示空速跳零由大气静压跳变产生。根据返厂的故障件进行故障排查，故障可以复现，在更换静压传感器后，故障未出现，因此，结合飞行数据分析和故障排查情况，问题定位为静压传感器故障，即问题定位为X4。

3 问题复现

根据发生故障时的大气压力值，使用大气测试设备对故障备份飞行显示系统的静压传感器和全压传感器施加相近的气压（静压：920hpa，全压：926hpa），进行大气数据常温测试，未出现指示空速跳零。

按相同的气压下对产品进行低温、高温及振动条件下的大气数据测试，情况如下：

a. 进行低温（-40℃）条件下的大气数据测试，未出现指示空速跳零，未出现故障现象；

b. 进行高温（60℃）条件下的大气数据测试，共出现指示空速跳零情况2 次，故障现象复现，指示空速由112km/h 变为0，高度由807m 变为753m；

c. 进行振动条件下的大气数据测试，未出现指示空速跳零，未出现故障现象。

4 机理分析

备份飞行显示系统的大气压力传感器测量技术运用了硅谐振技术，传感器通过感受大气压力，谐振输出相应的频率信号，同时输出温度补偿信号，大气压力传感器测量原理框图如图3 所示，备份飞行显示器软件采集频率信号计算和使用温度信号补偿，解算出大气静压值和全压值，然后根据静压值、全压值解算出相应的高度、指示空速、升降速度等大气数据。

图3 大气压力传感器测量原理框图

由于静压传感器质量存在缺陷、性能下降，在高温条件下引发性能异常几率变大。当触发静压传感器工作发生异常时，谐振输出的频率信号发生变化，备份飞行显示器软件根据频率计算出来的静压随着发生变化，根据静压值、全压值解算出相应的高度、指示空速、升降速度等大气数据随着发生变化，当静压变化大于或等于全压时，指示空速输出变为零，最终导致试飞过程中出现指示空速跳零的情况。