飞机近地告警设备故障分析及研究

■ 吕晓博 李俊 雷博/中国飞行试验研究院

0 引言

近地告警设备是提高飞行安全性、减少可控飞行撞地事故的重要设备。一旦出现功能失效故障，将无法在飞行事故高发的起降阶段为飞行员提供可靠的告警信息，危及飞行安全或影响飞行任务的完成。因此开展飞机近地告警设备故障的理论研究，对保障飞行安全具有重要意义。

1 故障现象

飞机进近着陆阶段近地告警设备未触发告警，未产生高度报告语音警告信息，主飞行显示器CAS 区未产生告警提示。检查飞机中央维护系统未上报近地告警相关故障信息，近地告警设备执行维护自检测正常通过，飞参数据无相关告警记录。

2 原理分析

近地告警设备与飞机相关系统交联关系复杂，为精准判断故障原因，需挖掘、梳理设备交联关系，本文深入分析各项告警信息触发条件，建立完整的故障树模型，对可能发生故障的点展开分析。

2.1 设备交联关系

近地告警计算机与飞机襟缝翼控制器、起落架收放单元交联，获取飞机襟翼位置及起落架位置信息；与显控系统交联，获取高度、速度、经纬度、下滑道等信息；与近地告警控制板交联，实现人工相关告警功能抑制。

2.2 告警原理分析

通过对飞参数据、音视频数据回放发现近地告警设备未产生非安全离地、过大下滑道偏差以及高度呼叫等三类告警，为此对这三类现象发生时与近地告警设备有交联的设备工作状态进行分析，对告警触发条件逐一筛选。

2.2.1 非安全离地未告警

近地告警设备产生非安全离地告警包括太低起落架、太低襟翼和太低地形，对以上三类告警展开告警条件分析、同时对比飞机工作状态见表1。

表1 非安全离地告警分析

2.2.2 过大下滑道偏差未告警

过大下滑道偏差告警是指飞机在进近、降落阶段，偏离下滑道达到包线值时触发告警，在告警页面显示黄色字符“下滑道”，并播报下滑道语音告警。对过大下滑道偏差未告警的分析见表2。

表2 过大下滑道偏差告警分析

2.2.3“高度呼叫”未告警

高度呼叫告警是指飞机在降落阶段，当无线电高度达到对应包线告警值时，近地告警设备向中央告警设备产生高度值报告，将高度值以音频形式传送到飞行员耳机进行播报，并在告警区显示高度字符。高度呼叫未告警分析见表3。

表3 高度呼叫告警分析

3 故障定位

近地告警设备“高度呼叫”未告警故障原因初步分析可分为三类：其一，设备内部模块故障；其二，线缆断路、短路或孔位虚焊引起的信号不导通；其三，近地告警设备采集飞行数据出现异常导致飞机状态未达到告警包线。对于这三类故障原因分析可分为7 个底层事件，需逐个分析排除，完成故障定位。针对“高度呼叫”未告警故障可建立故障树模型如图1 所示。

图1 “高度呼叫”失效故障树

依据故障树模型对各个可能发生的故障点进行深入分析。

3.1 设备内部故障

将近地告警计算机拆下，串装工作正常的备件，地面通电检查设备上电自检测、维护自检测，均正常通过。经飞行验证故障现象依旧，排除X1 故障。

3.2 线缆、孔位故障

依据设备的交联关系查阅电路图，使用万用表对输入输出线缆、孔位测量，均导通良好。排除线缆、孔位损伤、断路、磨损等可能导致信号传输不良的X2 事件。

3.3 采集飞行数据异常

查看飞参数据及音视频回放发现飞机降落阶段无线电高度值正常输出，飞机低于告警高度直至着陆期间高度值指示连续，高度值异常导致未告警故障X3 事件可以排除。

对近地告警设备采集飞管输出的飞机降落阶段以及近地告警自身判定的空/地状态分析见表4。

表4 飞行状态分析

通过飞参数据显示飞行相关数据满足降落阶段包线设置，排除X4、X5、X6 等事件。通过实验室模拟台，对近地告警接收的飞管数据进行打印分析，发现指示空速值存在异常，给定指示空速模拟值为500km/h，而打印数据只有50km/h，导致近地告警设备在判断飞机空中/地面状态时误判，未触发高度呼叫告警，故障定位在X7事件，近地告警误判飞机为地面状态，不满足告警条件。

4 故障分析与处理

飞参记录的指示空速和高度值对比近地告警判定条件满足空中状态，而近地告警设备打印的指示空速却不满足空中状态判定阈值。通过对近地告警设备交联关系深入分析发现，近地告警设备接收的指示空速是显控系统通过429 总线转发的飞管数据，而飞参系统记录的指示空速是飞管通过AFDX 总线发送的数据，两路数据的源相同，但发送的数据编码定义不同。

飞管软件bug 导致飞管向近地告警设备转发的指示空速只有实际空速的百分之十，不满足近地告警判断飞机状态为空中的空速条件，故近地告警设备一直判定飞机为地面状态，未触发高度呼叫告警。

通过软件升级调整飞管发送至近地告警设备的数据格式，实现指示空速精度错误修正，再次模拟指示空速并对近地告警设备接收信息打印验证，检查接收数据正确无误，经飞行验证近地告警设备告警工作正常，故障排除。

5 结论

近地告警设备故障机理错综复杂，判断告警条件尤为关键，总结近地告警设备常见故障排除方法如下。

1）未产生告警，检查线缆、孔位是否存在短路、断路、虚焊情况；检查近地告警计算机内部电路工作状态；检查“空/地”状态，判断指示空速、无线电高度信号是否满足空中状态。

2）未产生太低起落架、太低襟翼、太低地形告警，通过检查气压高度差、位置距离、高度等数据，判断飞行阶段是否满足巡航阶段、进近阶段、降落阶段；重点检查起落架收/放信号是否正常；襟翼收/放信号是否正常。

3）未产生过大下滑道偏差告警，检查飞行阶段是否为巡航、进近阶段；下滑道偏差值、无线电高度等数据是否满足告警条件。

4）未产生高度呼叫告警，检查飞行阶段是否处于降落阶段；检查无线电高度信号值是否满足告警条件。