厦航机队增加QACVR项目改装与应用研究

蔡毅明

厦门航空有限公司，福建厦门，361000

0 引言

飞行记录器（FDR）和语音记录器（CVR）被称为飞机的“黑匣子”，对飞机飞行时起到监控和记录的作用，语音记录器（CVR）可以记录最近120分钟的机组通信和驾驶舱声音，飞行数据记录器（FDR）记录的是最近25个运行小时的数据，记录飞行数据和系统数据。一旦飞机出现问题，作为记载设备的黑匣子就是研讨飞机详细问题和失事原因的仅有途径。本次机队737NG机型所要加装的快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）相当于对原装话音记录器（CVR）的升级和性能提升，相关的改装包是来自深圳市多尼卡电子技术有限公司，改装包的安装和维修所需的信息、资料和数据是根据波音飞机的飞机维修手册（AMM）、线路图手册（WDM）、系统原理图手册（SSM）等技术规范编制而成，改装之后符合飞机适航运行标准。

1 QACVR产品描述及机队改装要求

1.1 产品描述

QACVR 改装包的功能是实现对驾驶舱语音信息的记录和快速获取及回放。飞机在加装该改装包后，QACVR部件将与原CVR并行使用，不会对原有CVR的使用带来任何不利影响。与装机的CVR部件相比，QACVR部件具有以下特点：（1）能够快速获取飞机上记录的语音数据并且回放方便，无需其他昂贵的专用设备；（2）记录时间长（CF卡容量越大，录音时间越长），粗略统计录音时间约为280小时，并且可以循环录音；（3）采用数字方式对语音信息进行记录，方便数据存储和数据分析并对语音进行加密处理；（4）可通过语音记录盒内部存储介质直接对部件进行固件升级，操作方便；（5）部件内嵌RTC时钟，改装后接收正驾驶429时钟信号，与GPS给定时间同步，实时时钟校准，准确记录语音录入时间[1]。

图1 QACVR快速获取驾驶舱语音记录仪外形图

1.2 关于厦航机队737NG机型改装的要求

厦航自1984年成立以来主要以纯波音机队为主，现有机型包括737NG、737MAX和787机型，近两年来由于波音737MAX机型的缺陷问题，将会在2022年年底引入空客NEO机型，由于QACVR改装之后用于可以记录驾驶舱声音信息时长接近280个小时，未改装的737飞机只能记录约2小时的驾驶舱音频信息，且存在数据读取步骤繁琐等困难，因此根据厦航安全管理需要，自2012年起飞机维修工程部基地维修部开始为公司现有的156架737NG飞机加装QACVR系统。在2017年局方对AAC-039《型号资料批准表》批准，厦航开始执行737NG新构型的QACVR改装方式，在此之前一直使用的传统型的改装方法，我们来对比分析两种改装方法的不同之处。

1.2.1 传统型QACVR改装方法

改装的一个重要要素是QACVR组件如何从P91电源分配面板上获取115V的交流电，传统方法获取电源的方式需要重新铺设电源导线为其供电，这根电源导线的铺设涉及拆装的位置非常多，难度大，从电子设备舱内P91电源分配面板内部开始，通过前货仓前部，横穿整个客舱天花板区域，最后到达后货仓内的E6设备架上，整个过程中需要拆掉前货仓前部和侧壁的装饰盖板、拆下P91电源分配面板、拆除客舱旅客行李架以及天花板等，工作量巨大，工程部编写的改装工卡所需改装时间为132工时，改装飞机需要停场3天，此改装方式人力成本、飞机停飞时间所产生的经济损失很高。

图2 传统QACVR构型改装方案电路图

1.2.2 新构型QACVR改装方法

新构型QACVR改装方法是中国民航局在2017年审定通过的改装方案，采用此方案可以节省很多的时间和经济成本，但新的改装方案需要满足以下三个条件才能适用。实际改装开工前要先确定三个条件，否则不能使用此新改装方案[2]。（1）驾驶舱的P18跳开关面板内已经有预留的备用导线，其件号为W0018-0037-22，导线在插头D40514P端的4号孔位可以扎到。（2）确认驾驶舱内P18-2面板处D007位置的预留C107跳开关，此跳开关要处于失效（INOP）状态。（3）确认后货舱E6架区域可以找到预留的导线，其件号为W5431-0002-20。

图3 新构型QACVR改装方案电路图

传统型QACVR改装方案改装为132计划工时，而新构型的改装方案大幅缩减至14计划工时，缩短了飞机所需的停飞改装时间，原先需要拆除的ESD（静电敏感组件）大大减少，部件损坏的概率和施工风险降低很多。自2017年5月民航局批准QACVR新改装方案之后，机队剩余的110架左右的飞机都采用新方案进行改装工作[3]，节约了人力成本和停飞运营成本，强有力地推动了公司的降本增效工作。

2 快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）改装原理

2.1 快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）改装前期准备

2.1.1 航材准备

根据公司机队改装的航材改装包全部由深圳多尼卡公司提供，改装包内主要包括的零部件如表1所示（由于同种机型每架飞机之间也会有些许的差异，因此改装包内的零部件也会有些许不同）。

表1 QACVR改装包

2.1.2 工具准备

在现代的民航飞机中所使用的线路施工工具与我们平时家用装修或维修的工具有很大的不同，大量的电子电气电路施工工作例如剥线、插针压接、终端接线片制作、接线管的安装等都需要使用专业的工具（表2），因此在QACVR系统改装开工之前通过波音公司提供的标准线路施工手册（standard wiring practices manual，SWPM）作为查找所需的线路施工工具和操作标准。

表2 部分改装工具介绍（插针/插孔压接工具）

2.1.3 工期安排和人员分工

厦航机队的每架飞机的飞行利用率大约在10小时/天，因此出于经济利益的考量，进行大规模的飞机改装时对时间的限制是非常严格的，生产计划部门制定飞机的改装计划日期，飞机在执行完当日所有航班后返回厦航维修基地，由飞机维修工程部下属处室立即组织人员进行改装，有效利用夜间停场时间提高飞机利用率。飞机停场改装前需要做好人员的分工和航材工具的准备工作（表3），在确保工期紧凑的情况下保证好第一手工作质量。如图4所示将工作量分三个班次来完成，制定如下改装时间节点流程。

图4 改装工作与时间节点图示

表3 改装所需不同航空器维修专业人员安排

2.2 快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）改装施工过程

2.2.1 快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）作用

改装包中最核心的组件是快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）。该组件是运用了先进且可靠性高的数字语音采集技术，可进行多通道连续录音，每通道用2G容量，掉电时文件自保存，具有固态化加密存储功能，加装该系统后，驾驶舱声音记录时长从120分钟提高到280小时，并克服了飞机原装系统可以对声音记录进行人工抹除的不足，QACVR系统在使用时无任何机械传动结构，不会有线路相互作动磨损的问题，存储时间提升也使得拆装组件的频率降低，减少人力成本和不必要的拆装损坏概率。新安装的QACVR组件的位置在后货仓E6架上与CVR组件相邻的位置（图5），这样的设计方便记录的语音信号的传输与存储[4]。

图5 737NG机型后货舱E6设备架 （QACVR和CVR设备位置）

2.2.2 电源导线的铺设

QACVR系统工作线路改装程序并不复杂，从图6的电源导线图可以看出，传统型的改装困难点在于飞机上施工区域广且难接近，施工过程需要拆除很多的接近盖板和设备（P92电源分配面板、前货仓前部和侧壁盖板、客舱天花板、后货仓侧壁板、E6架上的盖板等）。电源导线从电子设备舱内P92电源分配面板的C119跳开关负载端作为开端（如果接到电源端跳开关就起不到断开的作用），连接到插座D11454J的61号孔位，由于此段线路的铺设是在P92电源分配组件内部进行，所有布线时需要先拆下该部件，用专用工具压接插针后安装到D11454P端61号插孔内，从孔内引出电源导线，布线从前货舱前部开始通过前货舱天花板线束区域到达侧壁区域，再贯穿飞机客舱顶部线束安装区域，最后在后货舱E6架上QACVR组件加装支架插座2号插孔，通过地面服务汇流条2为QACVR系统提供115V交流电。

图6 QACVR供电线路铺设图

2.2.3 加装支架和转接电缆

为了增加QACVR组件的稳定性，改装包中配备有稳定性支架，使用支架可以将组件固定在E6-1架上，并且支架后部还增加了转接电缆固定座，防止飞机飞行时颠簸抖动使转接电缆出现磨损和插头脱落的情况，转接电缆一共有三个航空插头，D1插头连接QACVR组件，D2插头连接飞机，D3插头连接CVR组件。改装时将转接电缆航空D2插头与原有驾驶舱语音记录器（CVR）拆下的D177插座相连接，这个时候CVR组件和QACVR组件处于电气并行结构，航空插头D1和航空插头D3能够同时获取来自飞机驾驶舱的语音信号，如图7所示。

图7 快速获取驾驶舱语音记录器 （QACVR ）转换电缆安装图

2.2.4 语音的传输与存储

驾驶舱语音记录器（CVR）收集来自四个通道的语音信号，通道CH1-CH4依次来自第一观察员吊杆耳机信号、副驾驶吊杆耳机信号、正驾驶的吊杆耳机信号以及驾驶舱话音记录器面板的区域麦克风收集到的语音信号。其中区域麦克风接收的是驾驶舱内发出的各种声音，包括机组通信对话和各种飞机操控的提示音或音响警告音，收集到的音频信号经过驾驶舱语音记录器面板的放大处理后直接传送到QACVR组件和CVR组件进行存储，而机长、副驾驶和第一观察员三个通道收集到的音频信号先传送到遥控电子组件进行信号混合并放大，再通过转接电缆并行传送到QACVR组件和CVR组件进行存储，来自四个通道的音频都从正驾驶的时钟系统获取时间信号作为基准（图8）。全球定位系统GPS为正驾驶时钟提供时间信号，采用的是格林尼治（GMT）时间基准。

图8 QACVR和CVR语音的传输与 存储电气原理图

2.2.5 快速获取驾驶舱语音记录器（QACVR）改装测试

（1）导线通断测试。快速获取驾驶舱语音记录器（QACVR）改装完成之后要使用万用表对设备舱P92电源分配板内新增加的导线W9910-1002-20以及从从前货舱段到后货舱段加装的导线W9910-0002-20进行通断测试，确认线路可以导通，检查线路铺设的区域没有导线破损或断裂的情况，如果按照标准线路施工程序进行导线修复工作，通过检查复查确认无误之后再进行飞机拆卸区域的盖板和设备的恢复，避免线路出现问题需要排除故障还需拆卸返工[5]。

（2）通电与监听测试。线路改装结束后，将设备以及盖板回到可以提供电源的情况，首先要在电子设备舱内的P92电源分配面板找到为QAVCR系统提供电源的C119跳开关，将其处于闭合位置，此时如图9所示的QACVR前面板POWER绿色指示灯常亮，429指示灯与四个通道的指示灯闪烁约几秒后转入常亮状态（绿色）。进行监听测试时将耳机插入QACVR前面板的耳机监听孔，可以监听来自驾驶舱内四个通道的声音，按压1、2、3、4通道按键中任一键，例如按压通道1监听测试，按压3秒后松开即可听到三声“嘟声”并且确认通道1状态指示灯一直点亮且429指示灯闪烁3次，表明该通道录音正常，驾驶舱内将吊杆耳机或手提麦克风插入第一观察员的插孔板内，如果第一观察员的音频控制面板（ACP）有吊杆式麦克风开关，确认其在BOOM位，对着吊杆式麦克风讲话，确认后货仓内的监听耳机听到来自驾驶舱的讲话声音（CH1监听记录来自第一观察员吊杆耳机或手提麦克风发出的语音，CH2监听记录来自副机长的吊杆耳机或手提麦克风发出的语音，CH3监听记录来自副驾驶吊杆耳机或手提麦克风发出的语音，CH4监听记录来自驾驶舱内的环境声音）。

图9 QACVR和CVR语音的监听和记录测试图

（3）语音记录盒拆装和数据上传。在语音记录盒拆下前一定要注意QACVR系统必须处于断电的状态，维修人员在QACVR组件前面板拉起锁销，并逆时针旋转90度到九点钟位置放下锁销，然后通过语音记录盒拉手水平拉出语音记录盒；将语音记录盒的QACVR专用读卡器连接电脑，将语音记录盒内的录音文件上传到专门的地面管理软件，方便后续音频的录音回放和分析。完成语音信息上传后需要将语音记录盒安装回原来的飞机上，将其水平推入部件语音记录盒卡槽中（语音记录盒上箭头指示方向为上方），确保与部件前面板平齐。顺时针旋转固定锁销至十二点钟位置时即处于锁定位置。

（4）常见故障诊断和排除。常见的故障可以通过此案例更直观地了解，波音737NG B-5476 QACVR改装完成之后，维修人员上电后发现QACVR组件前面板的429状态指示灯不亮，通过以下几个步骤进行故障诊断和排除：①上电后系统有工作，排除电源问题。②改装开始前已经测试了CVR系统，并且测试正常，排除了CVR系统原因。③更换QACVR组件，指示灯依然不亮，排除组件故障。④根据系统原理，QACVR采用429时钟总线信号作为文件记录时间，“429”指示灯指示时钟信号异常信息，信号通过D1航空插头PIN25、PIN26给QACVR，检查PIN25、PIN26线路连续性，结果无异常。⑤最后联系厂家得知429时钟总线只向QACVR系统提供来自GPS的UTC时间，把飞机拖至机坪使飞机接收到GPS信号，指示灯亮，根据工卡测试步骤的要求对客舱舱音频道进行监听测试才能顺利完成。

3 结论

快速获取驾驶舱语音记录仪（QACVR）是驾驶舱话音记录器（CVR）的辅助设备，成为CVR的有效补充，QACVR的突出优势体现在记录的语音效果提升了一个档次，采用当前最流行的数字存储技术以及可以在地面通过专用软件进行语音回放的便捷信息提取设计，本产品在厦航机队的全面应用对于航空安全管理和不安全事件调查等方面发挥了重要的作用，产生显著的社会经济效益。

厦航在全机队737NG机型改装过程中先后采取两种方案，通过对比可知使用新的改装方案不仅实现了对飞机改动量和施工量最小，还保证了可靠性、安全性、兼容性和维护便捷性。所以后期厦航都使用新方案进行改装，确保改装后飞机飞行安全性更高。