一起机载无线电罗盘不定向故障分析

■ 赵桂州 王炳辉 任延龙/ 空军93066 部队 空军94347 部队

1 故障描述

一架某型飞机进行航前机务准备时，通电检查发现机载无线电罗盘在第四波段1090kHz 频率位置时收不到地面广播电台信号，无法实现自动定向功能，在其他波段工作正常。

2 工作原理

无线电罗盘是飞机导航系统的重要组成部分，是所有飞机必要的导航设备，主要承担着引导着陆和近程导航等多重任务，其工作主要依赖于各机场的地面导航台，以及地面低频全向无线电信标（NDB）和标准调幅广播电台等。飞机的自动定向导航功能建立在无线电罗盘能在搜索定向特定频率导航台（提供无线电波）的基础上，根据飞机的现行航向和无线电波的相对磁方位，综合为飞机提供实时航向引导信息。其自动测定地面导航台（提供特定无线电波的发射台）方位角的基本原理利用的是测角器搜索线圈输出的信号电压，经过放大、变换和鉴别，驱动伺服电动机转动，从而带动搜索线圈旋转至输出电压为零位置。在飞机飞行过程中，随着导航台相对方位角的变化，搜索线圈不断转动，始终保持输出电压为零，并实时驱动跟随搜索线圈同步转动的机载航向指示器，实时准确地指示出地面导航台的相对方位角。具体工作原理方框图如图1所示。

图1 无线电罗盘导航工作原理方框图

3 机理分析

该型无线电罗盘的工作频率范围为100 ～1799.5kHz，控制箱电路设计时将每个工作频率分成“百位”数、“十位”数和“个位”数三个部分，其中“个位”数和“十位”数部分对应的预置数值分别为0 ～9，“百位”数部分对应的预置数值为1 ～17。控制箱上的“百位”工作频率与所选择的“百位”晶体频率及插脚号码的对应关系如表1 所示。

表1 控制箱工作频率与晶体频率和插脚号码的对应关系

该型无线电罗盘“百位”频率电路由“百位”振荡器和“百位”混频器组成，“百位”振荡器又由17 个“百位”晶体及相关电路组成，“百位”振荡器的振荡频率决定于对应某一晶体的具体频率。在振荡电路结构设计中，17块“百位”晶体是并联关系，另有17 个开关二极管（具体标识为D1 ～D17）分别与“百位”晶体串联。当通过“自动”或“手动”方式使无线电罗盘工作在某一工作频率时，通过频率控制线使与某一晶体串联的开关二极管加上正向偏压，其他16 个开关二极管均加上反向偏压，使振荡器中只有一块相应的“百位”晶体参加工作。振荡电路中“十位”和“个位”工作原理与此相似，不同点仅在于晶体与开关二极管的数量。通过个、十、百位频率的不同组合，实现无线电罗盘在特定频率的定向工作。

由典型故障现象可知，除了在第四波段1090kHz 特定频率外，机载罗盘导航系统在其他预置波段均能正常工作，说明无线电罗盘系统的传动、协调电路部分无故障。转换无线电罗盘定向控制方式，改为“手动”调整方式，人工搜索机场周边通信范围内已知数十个电台频率，发现除少部分频率工作异常外，绝大多数工作频率上均能正常定向。综合所有测试电台的工作频率，对比检查发现所有工作异常频率均集中在1000 ～1100kHz 范围内。分析该型无线电罗盘的工作机理及结构设计，推断造成这一现象的最大可能原因是“百位”频率电路部分工作异常。

4 故障排除

参照该型无线电罗盘频率工作模式，由已知故障工作频率1090kHz，可 分 解 为10×100kHz+9×10kHz+0×1kHz，“百位”数值为10，“十位”数值为9，“个位”数值为0。由频率对应表可知，“百位”数为10 的频率对应的晶体频率为5454kHz，控制箱中两根接地频率线的号码为21 和20。进一步查询振荡电路原理图得知，当“百位”数为10 的晶体需要通电工作时，由开关二极管D4 加上正向偏压而导通电路，其余16 个开关二极管负端的频率控制线均接上9V 的电压而截止。如果开关二极管D4 被击穿或电路虚接断路，则“百位”数为10 的晶体振荡电路失效，振荡器不工作，从而导致罗盘在1090kHz 频率位不工作。

开机检查罗盘内部电路，发现振荡电路控制板上的开关二极管D4被击穿。更换开关二极管后，再次通电检查机载无线电罗盘在第四波道1090kHz 频率定向工作正常，转“手动”调整方式，检查原先工作异常的几个地方电台频率均工作正常，飞机故障排除。

5 排故启示

无线电罗盘是飞行员最常用的导航设备之一，尤其是在复杂天气条件下，无线电罗盘对飞机的导航尤为重要。在飞机进行长途运输或远距离转场前，机务人员必须全面检查无线电罗盘自动定向工作情况，使飞机在全频率段范围内都能实现对所有导航台提供精准指向功能。

对该起故障排查情况进行总结，在对类似型号的无线电罗盘进行通电检查时，不可以偏概全，机载本场预置波段工作正常并不代表罗盘在全频率范围内工作均正常，应借助地方通信电台或罗盘地面检查仪等辅助手段，合理设置检查频率值（该型罗盘检测频率点最少应不低于17 个）进行检查，以做到整机全频段、全频点覆盖，在确实判定罗盘各频率晶体及振荡电路均正常后才能允许飞机参训。

6 预防措施

无线电罗盘是以接收地面波为基础的导航设备，自动定向的准确度受山地、“海岸效应”“夜间效应”等因素影响，有时会使定向方位误差增大，外场维护工作中必须经常性地进行检查和误差校准工作。

1）安装无线电罗盘环形天线测角器中的伺服电动机、同步发讯器及传动齿轮时，应关注齿轮之间的吻合度，并做好传动机构的润滑工作。测角器外壳上固定螺钉不能拧得过紧，并应画上标记。

2）对无线电罗盘进行通电检查时，尽量减小罗盘遥控调谐机构的工作次数，以减轻其内部机件的机械磨损。在检查过程中，应注意观察并对比定向自动控制电路性能的细微变化，若发现自动定向速度明显降低，则应进一步检查罗盘定向灵敏度是否下降。

3）当无线电罗盘定向灵敏度下降时，往往伴随着罗盘定向出现“死角”误差。检查方法是在自动定向的基础上，人工操纵航向指示器指针，分别向左、向右偏离导航台方位2°～3°，每次自动定向指示方位应一致。

4）每飞行25h±5h 工作时后，应打开本场远、近导航台通电检查无线电罗盘工作情况，并检查“死角”误差和±1kHz 误差，对性能漂移误差及时进行调整修正。

5）飞机长期停放时，应使无线电罗盘指针停在备份波道（未预置频率）上，以免主动开关长期受顶而产生应力变形，避免在工作过程中因接触不良影响定向效果。