某型通航飞机“失速警告加热”失效警告问题浅析

2021-12-21黄明远

航空维修与工程 2021年11期

摘要：失速警告加热功能可以避免失速警告系统因低温结冰而失效。本文介绍一起某型通航飞机G1000 NXI系统出现失速警告加热失效警告的事件。通过对该机型失速警告加热系统原理的分析，以及对G1000 NXI系统触发失速警告加热失效警告的条件和逻辑进行梳理，得出失速警告加热失效警告既是该系统故障的告警也是在非适宜条件下使用失速警告加热功能提醒的结论。

关键词：通航飞机；失速警告加热；故障分析

Keywords：general aviation aircraft；stall warning heating；failure analysis

0 引言

失速警告系统的主要功能是在飞行过程中发生飞机失速之前为飞行员提供报警，防止飞机进入失速状态。通航飞机的失速警告系统一般采用叶片式开关作为失速警告传感器。当飞机迎角达到设计预警值时，气流压迫叶片使内部触点接通，触发报警电路。飞机行驶时，由于高空温度较低，且常伴有大量水汽，失速警告传感器容易结冰，叶片不能正常活动，导致失速警告系统失效，给飞行带来较大安全风险。为此，不少通航机型在失速警告传感器上加装了加热组件，以避免结冰致使失速警告系统失效。

1 故障描述

正常情况下，飞机地面通电时，由于未使用失速警告加热功能，飞机显示器上会一直显示STAL HT OFF警告，以提示失速警告加热功能未开启。某次飞行计划前，飞行人员进行地面检查，打开加热开关后，STAL HT OFF警告虽然消失，但却出现了STAL HT FAIL警告，且不消失。失速警告传感器温度有缓慢上升，与STAL HT FAIL警告提示的信息不相符。飞机起飞后，飞行人员再次打开加热开关测试，显示警告情况与地面测试情况相同，飞行人员判断失速警告加热功能存在故障，飞机随即落地进行检查。机务人员能感受到失速警告传感器有较高温度，确认其能正常工作，初步判断Garmin1000 NXI系统误报了STAL HT FAIL警告。

2 系统概述

该型飞机失速警告加热系统主要由电源开关、加热组件、继电器、空地电门、附加电阻组成。电源开关同时为失速警告加热电路和空速管加热电路提供电源。加热组件为3根并联的阻值可变的电阻丝，分别安装在失速警告传感器的叶片、迎风面和壳体内部，为失速警告传感器不同的区域加热，其阻值随温度升高而增大。继电器的主路与电源和加热组件连接，其控制线路与空地电门连接。当飞机在地面时，空地电门闭合为继电器控制端接地，继电器吸合，附加电阻与加热组件串联；当飞机在空中时，空地电门断开，继电器主路绕开附加电阻直接与加热组件相连。电路如图1所示。

该型飞机配置了Garmin1000 NXI综合航电系统，GEA71（飞机发动机和机身计算机）通过监控、采集失速警告加热电路的相关参数，进行比较和逻辑判断，可以将失速警告加热系统的状态以文字方式显示在综合数据显示器的警告栏区域，为飞行驾驶人员提供参考。Garmin1000 NXI系统可以提供的失速警告加热系统的警告信息有两种：

1）STAL HT OFF（失速警告加热关闭）；

2）STAL HT FAIL（失速警告加热失效）。

3 故障分析

为了找到STAL HT FAIL警告触发的原因，必须先找到引起STAL HT FAIL警告触发的条件以及其逻辑关系。进入Garmin1000 NXI系统的构型模式，在GDU页面组中选择ALERT CONFIGURATION子页面，按压BLOB LOGIC軟键进入相应附页。激活光标，旋转FMS的小旋钮，将ID号调整为30，可以找到关于STAL HT FAIL警告信息的触发条件和逻辑关系，如图2所示。

从图2可知，STAL HT FAIL警告由一个或门控制逻辑构成。或门有3个控制要素，分别为一个独立的子条件和两个与门逻辑。只要满足其中一个要素，或门将触发，系统出现STAL HT FAIL警告。不难发现3种子条件的不同组合构成了或门的3个控制要素，其系统代码分别为ANA C 165、ANA C 181、ANA C 164。

依照系统的代码描述和失速警告加热电路原理图可知，ANA C 165条件指的是飞机电网的供电电压，其检测点在加热开关的前端，用导线（线号为30013A22）与GEA71计算机端口相连，测量该端点的电位，以表征电网的供电电压值；ANA C 164条件指的是失速警告加热组件的电流，其检测点在电路接地点前段，将固定阻值0.01Ω串入电路中，GEA71计算机测量其两端的电位差（关联导线线号为31014A24WH和31014A24BL），并通过计算处理得到回路中的电流值；ANA C 181条件指的是加载在失速警告加热组件上的电压，其检测点在加热开关的后端，用导线（线号为30012A22）与GEA71计算机端口相连，测量该端点的电位，以表征加载在失速警告加热组件上的电压值。

由此得出STAL HT FAIL警告的判断逻辑，即满足以下3个要素之一将触发警告：

1）电网电压小于17V；

2）在电网电压大于18V时，失速警告加热组件的电压小于17V，但加热组件的电流大于5A；

3）在电网电压大于18V，失速警告加热组件的电压也大于18V，但失速警告加热组件的电流小于4A。

分析前两种故障条件可知，满足第一种要素的故障原因可能是STALL WARN断路器已拔出；对于第二种要素，正常情况下，由于加热开关未闭合，失速警告加热组件不会有电流通过，但G1000 NXI的GEA计算机却检测到大于5A的加热电流，因此满足第二种要素的故障原因可能是加热开关失效导致加热组件绕过加热开关直接短接到电网上，或导线31014A24WH和31014A24BL出现故障导致GEA71计算机检测电流失准。

关于第三种要素，虽然失速警告加热组件的电流小于4A已经开始加热，但依然会有STAL HT FAIL警告出现。结合系统电路原理可知，飞机在地面时，失速警告加热电路串入附加电阻，使回路电流较小。同时，失速警告加热组件温度缓慢上升后其电阻会逐渐变大，使回路电流变小，将进一步减缓其温度上升的速率。此现象与飞行员反映情况基本一致。为了确认，分别测量失速警告加热电路在串入（飞机在地面时）和不串入（模拟飞机在空中时）附加电阻时回路的电流值。在常温状态下，当串入附加电阻时，回路电流约为1A；当不串入附加电阻时，回路电流约为3A。由此可以证明，当飞机在地面或者刚起飞一段时间内，由于外温较高或风冷时间较短，失速警告加热组件的温度较高，可变电阻丝阻值较大，回路电流小于5A，STAL HT FAIL警告不会消失，属于正常情况；当飞机长时间穿行于高空，外温低且风冷足够时，失速警告加热组件的温度随之降低，可变电阻丝阻值变小，回路电流大于5A时，STAL HT FAIL警告才会消失。随着回路电流增大，加热组件产生大量热量，其阻值也会再次增大，回路电流开始下降，直到小于4A后，STAL HT FAIL警告再次出现。

4 总结

通过上述的分析和讨论得知，本案例并非一次飞机故障，而是由于对警告的判断条件和逻辑不清楚造成的一次故障误判。STAL HT FAIL警告不仅是失速警告加热系统发生故障时系统发出的告警，也是对飞机在地面或者外温较高的环境下不适宜使用失速警告加热功能的提醒，以避免非正常过度使用造成故障。另外，G1000 NXI系统对STAL HT FAIL警告的触发判断条件也十分巧妙，即在温度下降过程中需要失速警告加热电路电流大于5A时警告才会消失，而在升温的过程中需要失速警告加热电路电流小于4A時警告才会重现。在降温和升温的过程分别设定不同的临界值作为触发条件，从而确保了STAL HT FAIL警告不会在温度变化时发生反复消失、出现的情况，提高了警告信息的可靠性和真实性。