某型支线客机高频系统无法发射故障分析

■ 孟萍/中航西飞民用飞机有限责任公司

1 故障现象

某型支线客机进行高频通信系统地面试验，按要求需要与地面塔台进行通信，使用单工模式（即接收频率与发射频率相同）进行发射时，地面塔台无法收到该支线客机发射的语音信号，切换频率后塔台仍无法接收，且飞机上无相关失效CAS 信息。使用该支线客机接收地面塔台发送的语音信号，飞机能够成功接收和收听。使用地面测试设备与飞机对通，发现高频通信系统仍无法发射语音信号，且飞机上无相关失效CAS信息显示。

2 高频通信系统架构

该型飞机装有一套独立的高频通信系统，用于飞机与飞机、飞机与地面之间的远距语音通信。每套高频通信系统由一台高频收发信机、一台高频天线耦合器和一部配套的高频天线组成。高频收发信机可在2.0～29.9999MHz 的频率范围内进行话音通信，频率间隔为1MHz。高频收发信机安装在飞机的后设备舱内，高频天线耦合器安装在飞机背鳍内，高频天线采用回线形式，与飞机垂尾共形，安装在前缘内部，高频天线耦合器与高频天线之间通过产品自带的馈线（同轴电缆）相连。

高频通信系统通过高频天线接收来自地面塔台或其他飞机的模拟音频信号，并将信号传送至天线耦合器进行阻抗匹配，天线耦合器将信号传送至高频收发信机，高频收发信机对信号进行滤波放大调幅等处理，发送给无线电接口单元（RIU），RIU 对信号进行处理，通过左右音频控制板（ACP）将语音信号发送至飞行机组成员耳机和驾驶舱扬声器中。左右RIU 分别通过左右ACP接收飞行员通过话筒发出的语音信号，并将信号发送给高频收发信机，经天线耦合器处理后通过高频天线发送至地面塔台进行通信。

高频通信系统的调谐源是驻留在显示器中的无线电调谐管理软件（RTSA），飞行员通过综合显示系统显示器的无线电调谐菜单对系统的接收频率进行调谐控制，调谐控制指令通过数据采集器（DMC）发送到RIU，高频收发信机接收RIU 发出的调谐信号，使系统工作在相应的频率下。

高频收发信机具有自检测功能，故障信息和维护信息通过RIU 发送给DMC，再通过DMC 发送给中央维护系统，并在显示器的相应页面显示告警及维护信息。

系统原理框图如图1 所示。

图1 系统原理框图

3 排故思路与过程

3.1 故障分析

为排除“高频通信系统无法发射，且飞机无相关CAS 告警信息显示”这一故障，不遗漏可能的故障源，首先画出高频通信系统无法发射的故障树，如图2 所示。再根据故障树的分析结果对可能发生故障的部位进行定位。

图2 高频系统无法发射故障树

1）连线

高频收发信机与RIU 之间通过离散量相连，接收RIU 发送的键控信号，同时RIU 与多模式导航接收机也通过该线连接。为防止NAV 接收到大功率信号，RIU 与NAV 之间的连线安装了二极管，如图3 所示。如果二极管安装位置有误或接反，可能导致RIU 无法向高频系统发出键控信号，导致高频系统无法发射。

图3 接线示意图

高频收发信机与高频天线耦合器之间通过光纤相连，发送控制信号。如果光纤被污染，可能导致控制信号无法正常发送，高频系统无法正常发射，但这种情况应有CAS 告警信息，显然与故障现象不符，因此排除光纤故障的可能性。

2）电源

高频收发信机和高频天线耦合器均通过连接机上汇流条获取电能。如果汇流条出现故障，会导致设备故障，多个设备会同时异常，这与实际故障现象不符，因此排除电源故障的可能性。

3）控制信号

高频收发信机与RIU 之间通过ARINC 429 总线相连，接收RIU 发送的调谐控制信号。如果RIU 故障，无法发出控制信号，将导致高频系统无法发射。

RIU 接收驻留在显示器内的RTSA发送的调谐指令，如果RTSA 发出的调谐指令错误，也可能导致高频系统无法正常发射。

4）高频收发信机/高频天线耦合器

◎细菌性腹泻一般也叫痢疾，典型症状是发热、阵发性腹痛、脓血便或黏液便。如果白细胞和脓细胞很高（建议标准是每高倍视野白细胞或脓细胞>10个），高度怀疑是细菌感染，需要带宝宝去医院，医生会化验血常规、C反应蛋白、细菌培养、药敏试验等做参考，遵医嘱，使用抗生素。

如果高频收发信机或高频天线耦合器故障，系统启动自检将不通过，飞机显示器上会有相关CAS 告警信息显示，且在中央维护系统中能够查看故障代码，可直接定位故障。因此，排除设备故障的可能性。

5）天线/馈线

高频天线为OEM 自制，若天线自身的阻抗特性不满足系统要求或与耦合器连线（馈线）不牢靠，可能导致驻波比变大，无法将信号发射出去。

3.2 排故步骤

1）系统连线检查

对高频系统的连线进行导通，检查线路中二极管的安装位置和方向。检查发现系统机上连线及二极管安装情况与接线图相符，且均能导通。因此排除连线故障的可能性。

2）对调RIU

将机上的左右RIU 进行对调，使用地面测试设备与机上高频系统进行对通，故障现象依然存在。因此排除RIU故障的可能性。

3）天线性能测试

使用矢量网络分析仪对高频天线进行检测，记录天线的阻抗值。测试完毕后，将记录结果与天线应有的阻抗特性进行对比，天线的阻抗特性满足系统性能要求。检查馈线的外观及连接情况，均满足安装要求。因此排除天线及馈线故障的可能性。

4）RTSA 测试

RIU 与显示器之间通过ARINC 429总线相连，驻留在显示器里的RTSA 软件通过该总线“LI-RTSA-1”向RIU 发送调谐指令，RIU 通过与高频收发信机相连的“LB-RIU-8”总线将调谐控制信号发送给高频收发信机，高频收发信机通过“L-HF-1”总线将状态信息回传给RIU 进行反馈。在显示器上的高频调谐页面选择单工模式，设置好频率后使用高频通信系统进行发射，此时使用示波器分别读取上述三条总线的数据，记录三条总线中Label037“Word3”（RX频率）和“Word5”（TX 频率）的数据变化情况。再选择双工模式（即发射频率与接收频率不同）进行上述测试，记录总线数据。

对记录的数据进行整理、对比和分析，得出结论：在单工模式下，由于RTSA 发出的调谐指令中接收频率与发射频率不同，但接收频率与调谐页面设置的频率相同，因此在该模式下飞机高频通信系统无法以设置的频率正常发射信号，但能正常接收地面塔台或测试设备发送的音频信号。在双工模式下，RTSA 发出的调谐指令中的接收频率与发射频率和调谐页面设置的收发频率一致。由此可初步判定故障是由于RTSA软件的逻辑错误导致。

为进一步确认故障原因，将系统设置为双工模式，使用地面测试设备与飞机对通，飞机能够正常发射，测试设备能够接收飞机发送的语音信号，且通信良好。将系统再次设置为单工模式，并将地面测试设备的接收频率设置为 与 总 线Label037“Word5”（TX 频率）记录的频率一致，使用高频通信系统进行发射，此时地面测试设备能够收到飞机发来的语音信号，且通信良好。至此，可确定高频系统无法发射这一故障是由RTSA 软件的逻辑故障所致。

4 总结

通过本次排故，可以总结出高频通信系统设计和工艺上的一些特点：

1）高频通信系统较为独立，系统可能出现的故障具有易察觉性，可在CAS 系统上显示。系统不存在隐性故障和难以察觉的故障。

2）高频通信系统中，天线耦合器布置在背鳍内，未布置维修口盖，排故时只能将背鳍全部拆卸，工作量较大，后期维护代价较高，最好能够增加维护口盖。该项可作为持续改进项。