某型直升机组合导航系统故障分析与排除

杨立海 张家鹏

摘要：通过对某型直升机一起惯导系统故障进行分析研判，采用飞参判读的方法进行故障定位，并成功排除故障。

关键词：惯导系统；飞行参数；记录

Keywords：inertial navigation system；flight parameters；record

1 故障情况

某型直升机惯导系统由惯导主机、多普勒雷达、磁航向传感器、卫星接收天线等组成，是该型直升机的主导航设备，可以为综合显示系统、自动驾驶仪及飞参采集记录系统提供高精度数字化信号。

一架该型直升机转场过程中，飞行两小时后综显导航画面数据出现卡滞，故障清单显示卫星接收机故障、组合导航部件失效、速度越界故障。机组对组合导航系统断电后重新上电进行空中对准，组合导航系统正常工作了几分钟后再次出现上述故障现象。机组再次断电6min左右，重新上电进行空中对准，组合导航系统工作正常。

2 故障原因分析

飞机落地后，对惯导系统进行通电检查，故障没有复现。对该系统的连接导线进行全面检查，并未发现连接导线存在短路、断路等情况。因此决定对飞参数据进行判读，查找可能存在的故障原因。

2.1 飞参数据判读

飞行1h59min23s时，GNSS经度和纬度数据存在异常跳点，1h59min27s天向速度出现异常，如图1所示。

飞行2h00min05s到2h05min03s，组合导航系统第一次报“惯性导航失效”“速度越界”故障，天向速度异常（见图2）；2h01min57s到2h02min06s期间报“GNSS无效”（见图3）。

飞行2h05min04s断电后进行第一次空中对准，2h08min13s导航系统进入正常工作状态。飞行2h12min20s时，GNSS经度和纬度数据存在异常跳点；2h12min26s天向速度出现异常（见图4）。

飞行2h12min54s到2h17min41s期间再次报“惯性导航失效”“速度越界”故障（见图5）。

飞行2h17min42s后第二次进行空中对准，2h19min52s显示“GNSS无效”，导航系统无法完成空中对准（见图6）。

飞行2h40min04s进行第三次空中对准，直到4h03min28s飞行结束，整个过程中组合导航系统工作正常。

2.2 飞参数据分析

1）“速度越界”“惯性导航失效”原因分析

飞行过程中，组合导航系统每5s使用GNSS数据（卫星经纬度）对导航参数信息进行修正，当GNSS经度和纬度数据存在异常跳点且持续时间超过5s时，软件采集到该异常数据后会对导航参数信息进行错误修正，导致解算的天向速度异常，达到速度越界门限511km/h，对外报“速度越界”故障，同时报“惯性导航失效”。

2）空中对准失败原因分析

根据解算条件，空中对准必须在GNSS经度和纬度数据有效的情况下进行。第二次空中对准期间，飞参数据显示对准组合导航系统报“GNSS无效”，导致空中对准流程无法执行，综显一直显示组合导航系统对准中，无法完成对准。

第一次和第三次空中对准期间，GNSS数据有效，组合导航系统正常完成对准，数据输出正常。

综上所述，GNSS卫星数据异常和“GNSS无效”是导致上述故障发生的原因。

3 故障定位

根據组合导航系统工作原理，造成GNSS卫星数据异常和“GNSS无效”的原因有：外部GNSS信号受到干扰、导航系统卫星天线故障、卫星接收模块故障。

结合飞参数据分析，两次故障发生时，飞机沿航线飞行，两次卫星数据跳变在不同位置，相差十几公里，飞行高度在3300m左右，因此可排除外部GNSS信号受到干扰的可能。

1）“GNSS无效”

飞行过程中报“无效”时，飞参数据显示GNSS经度和纬度数据仍在刷新且无跳点，可判定卫星天线工作正常。在GNSS经度和纬度数据有效的情况下，卫星接收模块报GNSS经度和纬度数据无效，说明惯导系统内部卫星接收模块存在故障。

2）GNSS卫星数据异常

飞行过程中多次出现GNSS位置数据跳变的情况，根据组合导航系统工作原理分析，惯导系统内部卫星接收模块和导航系统卫星天线故障均可能导致该现象的发生。

综上所述，造成本次故障的原因是组合导航系统惯性测量部件内部的卫星接收模块或导航系统卫星天线出现故障。

4 故障验证

对原装机件进行地面通电检查，通电1h40min，对飞参数据进行分析，在1h20min左右，出现两秒“GNSS无效”。

更换惯性测量部件和卫星接收天线后，再次通电检查，通电1h40min，对飞参数据进行分析，组合导航系统工作过程中未出现故障。

综上所述，本次故障的原因就是组合导航系统惯性测量部件内部卫星接收模块或卫星接收天线出现故障。更换组合导航系统惯性测量部件和卫星接收天线，经地面通电验证故障已排除。