以空客a320系列飞机为例浅析航空无线电高度表的原理和典型故障

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  中图分类号:V328 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)39-0352-01
  航空无线电高度表,测量飞机到地面垂直距离用的机载无线电设备,是重要的飞行器仪表之一。它测量的高度是飞机距离地面的真实高度,由收发机、天线和指示器组成。
  一、无线电高度表简介:
  从飞机上传输一个调频信号到地面;
  在一定的延迟之后接收一个地面反射信号;
  传输频率和接收频率之间的时间正比于飞机的高度。
  以空客a320-214飞机为例,无线电高度表有两个独立的系统。每个系统包括:一部收发机、一部传输天线、一部接收天线、一部冷却风扇。另外,中央故障显示接口组件(CFDIU)通过多功能控制和显示组件(MCDU)来完成系统测试功能。无线电高度数据显示在主飞行显示器(PFD)。在正常操作时,系统一向机长侧PFD提供数据,系统二向副驾驶侧PFD提供数据。无线电高度表系统在飞行高度小于等于2500ft时向飞机提供数据。如图一。
  (1)高度指示(图标1)
  依据飞机距地面高度或PFD上无线电高度数值的偏差量,无线电高度数据显示的颜色和大小将做相应改变。数字的尺寸和颜色变化的高度(H)和决策高度(DH)如下:
  H more than or equal to 400 ft. : 3 mm 绿色字符
  400 ft. > H > DH + 100 ft. : 4 mm绿色字符
  H < DH + 100 ft. : 4 mm 琥珀色字符.
  字符的大小同样有高度功能 :
  H > 50 ft. : 10 ft增量
  50 ft > or = to H and H > or = to 5 ft : 5 ft. 增量
  H < 5 ft. : 1 ft.增量
  当无线电高度表失效时,会出现红色RA(图标4)在延伸区域;当飞机低于500英
  高度地形;一个红色的高度标尺出现在视图底部(图标2),表示飞机处于下降状态;
  (2)决断高度(DH)(图标1)
  飞行员在MCDU上设置决断高度DH,DH显示在PFD的右上角(3MM字符);当飞机高度低于决断高度DH时,一个DH琥珀色警告信息(图标5)出现在高度球底部。
  二、原理简介:圖二
  如图二所示,在正常操作时,系统1自动提供高度数据给CAPT PFD,系统2自动提供高度数据给F/O PFD;如果其中一套RA系统发生故障,那么有效的的系统会自动切换并同时给2套CAPT和F/O PFD提供高度数据。如果两套RA系统均失效,那么高度的数字显示将从PFD上消失,一个红色的RA警告旗将会闪现三秒然后一直存在在PFD上。同时飞行员通过MCDU设定了DH决断高度,决断高度的警告由FWC飞行警告计算机产生,由于高度数据的缺失,决断高度的指示也会消失。无线电高度表两部分别从两个接收天线接收信号,信号分别传输到升降舵副翼计算机(ELAC)用于命令与监控,故障警告计算机(FWC)用于产生故障警告,空中交通防撞系统(TCAS)得到准确的高度信息防止空中对撞、中央故障显示接口组件(CFDIU)用于人机接口和参数设置,近地警告系统(GPWS)监控飞机与地面的高度、三部显示管理组件(DMC)再到PFD指示;由图中所示,RA系统到各个用户的数据绝大部分都是两路数据并联供应,一旦一部系统失效,另外一部系统均能实现与其他各个系统的数据传输;唯独GPWS近地警告系统只接收来自无线电高度表1的信号,所以RA1故障是不能放行的。一旦RA1故障,GPWS近地警告系统将无法获得准确的高度系统,则飞机处于非常不安全的状态。
  三、典型故障分析
  1、背景:
  2016.07.14南京短停6457飞机南京短停在地面出现ENG DUAL FAILURE;不久后自动消失;每过几分钟就出,驾驶舱大量警告和音频警告;重置FWC和断电都无效;RA指示跳的,也出过RA2的警告;之前大雨时RA指示-5到60之间波动
  根据空客发布的TFU 34.42.00.013中调查,当飞机在雨雪或受液体污染过的跑道上滑行时,无线电高度标签号(label)会间歇性地反转至“无计算数据(NCD)”。这种情况会导致当飞机还在地面时,FWC却计算出一个飞行中的航段,因此被抑制的ECAM警告又被触发出来。虽然在地面时FWC飞行航段计算逻辑不再受到RA的扰动影响(TFU34.42.00.003),但如果2部RA都反转至NCD时,仍会受到干扰。对于FWC STD H2/E3及其后续标准,飞行警告系统考虑到了上述可能的情况,而采用了改进的空地逻辑。
  分析和维护建议:
  此故障由于大雨污染了RA收发两部天线,进而飞机系统对于高度的认知,从而错误的认为飞机在空中,但是从airman阶段可知出故障警告时飞机还在地面应该是RA 给出了错误的高度导致FWC 计算飞行航段错误,从而引发相关联的警告。造成起落架空地信号、tcas、GPWS系统均指示故障;
  当飞机在受污染的跑道上停放或滑行时,如果出现多个ECAM警告,维护人员可根据显示的警告按照TSM程序进行排故。如果飞行员没有故障报告,且执行排故程序后没有其他发现,则可以忽略虚假的ECAM警告。
  注:此故障一般在雨停并重置FWC和RA系统后可恢复正常。
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