飛機(jī)機(jī)載通信系統(tǒng)及座艙話音記錄器故障診斷研究

張旭，尚金龍

（三亞航空旅游職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，海南三亞，572000）

1 飛機(jī)通信系統(tǒng)

飛機(jī)通信系統(tǒng)屬于飛機(jī)電子系統(tǒng)的組成部分，它能提供飛行員和乘務(wù)員之間的聯(lián)系，主要用于各飛行階段中飛行員和地面相關(guān)人員的語音聯(lián)系作用[1]。飛機(jī)通信系統(tǒng)主要由高頻通信系統(tǒng)、甚高頻通信系統(tǒng)、音頻綜合系統(tǒng)和選擇呼叫系統(tǒng)組成。

■1.1 高頻通信系統(tǒng)

高頻通信系統(tǒng)是用于飛機(jī)和飛機(jī)之間或飛機(jī)與地面人員之間通信，高頻通信系統(tǒng)由天線、天線耦合器、收發(fā)機(jī)、控制盒組成?，F(xiàn)代民航飛機(jī)的高頻通信天線一般都是在機(jī)身蒙皮下面，安裝在飛機(jī)的尾部。高頻通信系統(tǒng)屬于遠(yuǎn)距離通信系統(tǒng)，通信距離可以達(dá)到幾千千米，在飛行中主要用于和遠(yuǎn)方航站聯(lián)絡(luò)。

■1.2 甚高頻通信系統(tǒng)

甚高頻通信系統(tǒng)是用于飛機(jī)與飛機(jī)，飛機(jī)和地面之間進(jìn)行雙向語音和數(shù)據(jù)通信，該系統(tǒng)由天線、收發(fā)機(jī)和控制盒組成，天線為刀形天線，一般安裝于機(jī)腹和飛機(jī)背部。甚高頻通信系統(tǒng)的有效作用范圍較短，在目視范圍之內(nèi)，作用距離隨高度變化，是目前民航飛機(jī)的主要通信工具，主要用于飛機(jī)起飛降落或是通過控制空域的時(shí)候和地面人員進(jìn)行語音通信。

■1.3 應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)

應(yīng)急定位發(fā)射機(jī)也叫應(yīng)急電臺(tái)，具有自動(dòng)向衛(wèi)星發(fā)送地點(diǎn)信號(hào)的功能，用于在飛機(jī)發(fā)生事故后的應(yīng)急定位，有助于開展搜救工作。應(yīng)急電臺(tái)有機(jī)載固定式和便攜式兩種類型。一般而言，便攜式放在左后乘務(wù)員座椅后面，有的機(jī)型在飛機(jī)前部的行李架，機(jī)載的一般位于后乘務(wù)員站位頭頂板附近。

■1.4 選擇呼叫系統(tǒng)

選擇呼叫系統(tǒng)是用于地面和飛機(jī)的通信，當(dāng)?shù)孛婧艚酗w機(jī)時(shí)，飛機(jī)上的選擇呼叫系統(tǒng)以燈光和音響的形式通知機(jī)組，這樣可以避免駕駛員長時(shí)間等候呼叫，達(dá)到減輕飛行員疲勞的目的。該系統(tǒng)是由選擇呼叫控制盒、雙通道的選擇呼叫譯碼器和鐘聲裝置組成。

2 駕駛艙話音記錄器

■ 2.1 組成

話音記錄器是由磁偏振蕩器、磁帶傳送機(jī)構(gòu)、四個(gè)錄音放大器、混頻電路、放音放大器、全通道輸出放大器、總體抹音電路、試驗(yàn)指示器、試驗(yàn)電路、試驗(yàn)耳機(jī)插孔和電源組件組成的[2]。話音記錄器只是話音記錄系統(tǒng)其中的一部分，控制組件是另一部分，安裝在駕駛艙前頂板上，它的作用是對(duì)記錄器的聲音首先進(jìn)行前置的放大作用以及對(duì)記錄器起控制作用。

■ 2.2 功用

現(xiàn)代民航飛機(jī)上，話音記錄器（Cockpit Voice Recorder,簡稱CVR）和飛行數(shù)據(jù)記錄器（Flight Data recorder,簡稱FDR）都是必須要具備的機(jī)載設(shè)備。飛行數(shù)據(jù)記錄器記錄的是系統(tǒng)和設(shè)備的運(yùn)行、機(jī)組操作、飛機(jī)飛行狀態(tài)、和外界環(huán)境等數(shù)據(jù)信息；而話音記錄器記錄的是駕駛艙內(nèi)最近2小時(shí)或30分鐘的包括陸空通話、機(jī)組內(nèi)話、警告影響等全部語音。

圖1 話音記錄器位置圖

■2.3 工作原理

話音記錄器的工作原理比較像磁帶錄音機(jī)，磁帶不停的運(yùn)行，不斷地錄下新的聲音而把之前錄的聲音洗掉，但是只留下最后半小時(shí)錄下的所有聲音。飛機(jī)在飛行中經(jīng)歷的所有階段發(fā)生的情況都被記錄器記錄下來。其中只有存儲(chǔ)組件能夠保存下來，其他的部件都會(huì)受到不同程度的損壞[3]。在設(shè)計(jì)過程中考慮了對(duì)存儲(chǔ)組件的保護(hù)，大致可以分為三重保護(hù)。里層是比較薄的鋁殼，主要作用是包著存儲(chǔ)的芯片；中間層是由高溫絕緣體構(gòu)成，可以經(jīng)受高溫大火的破壞；最外層是由一定厚度的不銹鋼或鈦金屬層包裹。記錄器的設(shè)計(jì)還必須要經(jīng)過很多抗破損的測試就不再一一贅述了。

3 故障診斷

以A320機(jī)型的航線維護(hù)常見故障為案例，我們來分析下話音記錄器一般故障和維修處理方法[4]。航線維護(hù)都是按照工作單的要求逐項(xiàng)進(jìn)行的。工作單中首先要求對(duì)話音記錄器進(jìn)行系統(tǒng)測試,測試過程比較簡單,按步驟進(jìn)行：①先確定飛機(jī)已經(jīng)停留剎車，②再按壓“RCDR/GND CTL”按鈕,③按壓“RCDR/CVR TEST”按鈕,如果駕駛艙音響系統(tǒng)出現(xiàn)約4 秒鐘的蜂鳴聲,測試就通過了[5]。

在有的航空公司的維修案例中出現(xiàn)過按壓“RCDR/CVR TEST”按鈕沒有測試音頻出現(xiàn)的故障現(xiàn)象。經(jīng)過分析總結(jié)大多是由于測試電路出現(xiàn)故障引起的測試失敗。而話音記錄器的正常工作是符合最低設(shè)備清單的放行要求的。所以如何準(zhǔn)確快速確認(rèn)話音記錄器的測試電路故障，才能大大提高維修效率，是保證航班正常運(yùn)營的重要前提。經(jīng)過歸納眾多的話音記錄器無測試音頻的故障[6]，我們分析故障有三種可能的原因。第一種是記錄器硬件出現(xiàn)問題，第二種是記錄器連接的地面電源不通，第三種是記錄器的測試電路出現(xiàn)問題。而測試電路出現(xiàn)問題又分為兩種原因，其一是測試電路的輸入電路出現(xiàn)問題，其二是測試電路的輸出電路出現(xiàn)問題。我們可以根據(jù)手冊(cè)確定，根據(jù)最低設(shè)備清單規(guī)定，話音記錄器和測試按鈕出現(xiàn)故障不能放行，其他部件的故障是滿足最低設(shè)備清單要求的。根據(jù)維修案例總結(jié)得出判別的方法：按照工卡要求先確定飛機(jī)已經(jīng)停留剎車手柄在ON 位,然后按壓RCDR/GNDCTL 按鈕以接通地面電源,再將耳機(jī)接到CVR HEAD SET 插孔，假如在駕駛艙內(nèi)能聽到聲響那么話音記錄器是在正常工作狀態(tài)，如果能確定話音記錄器正常工作那么再按壓CVR TEST 按鈕,假如有測試音頻出現(xiàn)，那么CVR TEST 按鈕也可以正常工作，也就是說飛機(jī)可以正常放行。如果測試時(shí)聽不見駕駛艙里的聲響可以檢測RCDR/GND CTL 按鈕，觀察ON 燈能不能點(diǎn)亮。 如果不亮，說明話音記錄器地面電源沒有接通。屬于這種情況要起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，進(jìn)行話音記錄器測試,如果能通過測試按照最低設(shè)備清單要求可以放行飛機(jī)，如果測試耳機(jī)里面沒有聲音則話音記錄器可能已經(jīng)出現(xiàn)故障,按手冊(cè)要求不能放行飛機(jī)，要把話音記錄器更換掉。如果耳機(jī)里有聲響，而沒有測試音頻[7]，那應(yīng)該是測試信號(hào)輸入電路出現(xiàn)故障，可能的原因是測試按鈕或測試?yán)^電器出現(xiàn)問題，按照手冊(cè)不能放行飛機(jī)。如果測試時(shí)耳機(jī)能聽到音響也有測試音頻，那么可以確定為測試電路輸出電路出現(xiàn)問題。這時(shí)可以進(jìn)行TCAS 測試，如果正常那么混音器就能正常工作，如果測試不能通過就先更換混音器在測試故障是否已解決。假如測試通過，那么最有可能出現(xiàn)故障的是14RK 繼電器,接下來采用恢復(fù)或者更換14RK 繼電器再測試故障是否解除，總之由近及遠(yuǎn)，逐級(jí)排查最終即可找到故障源。

4 存在的問題和發(fā)展方向

話音記錄器是飛機(jī)出現(xiàn)事故時(shí)尋找原因的重要依據(jù)[8]，按照維修手冊(cè)要求必須按照工卡實(shí)施維修，現(xiàn)今磁帶話音記錄器已逐漸被淘汰，只是在一些老式的飛機(jī)和直升機(jī)上仍在使用，現(xiàn)代民航客機(jī)都是采用的固態(tài)記錄器，固態(tài)記錄器記錄的容量比老式的磁帶話音記錄器要大，而且在讀寫速度、抗破壞力、可靠性等方面都有很好的優(yōu)勢，這也是話音記錄器硬件發(fā)展和航空安全要求的必然發(fā)展趨勢。而且根據(jù)民航客機(jī)的發(fā)展要求，未來飛機(jī)駕駛艙內(nèi)所有的通話都將被數(shù)字信息所取代[9]，數(shù)字視頻記錄系統(tǒng)將出現(xiàn)在飛機(jī)駕駛艙中，該系統(tǒng)可以記錄駕駛艙中的所有話音和電子飛行儀表系統(tǒng)和主飛行顯示器上的信息，如果這樣的技術(shù)能廣泛應(yīng)用到現(xiàn)代民航飛機(jī)中，這無疑會(huì)使航空公司節(jié)約很大的安全成本，也會(huì)對(duì)飛機(jī)制造業(yè)帶來很多值得參考改進(jìn)的信息，相信也會(huì)大大減輕機(jī)務(wù)維修人員的維修負(fù)擔(dān)。