備份飛行顯示系統(tǒng)指示空速跳零導致飛控模態(tài)退出問題處理方法

張曉再 楊紅超

（1、駐廣州地區(qū)第三軍事代表室，廣東 廣州510656 2、駐貴陽地區(qū)軍事代表室，貴州 貴陽550014）

1 問題描述

2018 年1 月，直升機在第626 架次試飛過程中，備份飛行顯示系統(tǒng)指示空速出現(xiàn)跳零導致飛控模態(tài)退出問題。檢查飛行數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，指示空速數(shù)據(jù)在飛行2 時40 分時出現(xiàn)由112km/h 跳至0。

2 問題定位

備份飛行顯示系統(tǒng)的指示空速的工作原理：如圖1 所示，機上的全壓氣管和靜壓氣管向備份飛行顯示系統(tǒng)提供氣壓，備份飛行顯示系統(tǒng)通過壓力傳感器電路將氣壓轉換成頻率、電壓信號，備份飛行顯示器軟件在獲取到頻率、電壓信號后經(jīng)過算法解算得出全壓值和靜壓值，由全壓值和靜壓值經(jīng)過算法解算得出指示空速，然后將指示空速通過ARINC429 發(fā)送到飛控和飛參，通過RS422 發(fā)送到航姿測量單元，再通過1553B 發(fā)送到飛控。

圖1 備份飛行顯示系統(tǒng)的指示空速的工作原理框圖

查看飛參記錄的數(shù)據(jù)，并進行數(shù)據(jù)分析，情況如下：

a.表1 中，在飛行時間02 時40 分40 秒，指示空速出現(xiàn)跳零情況，由112.438km/h 跳至0；

表1 飛行數(shù)據(jù)

b.經(jīng)過分析數(shù)據(jù)，除了指示空速存在跳變，還有4 組數(shù)據(jù)存在跳變，分別是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、大氣靜壓。大氣靜壓是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、指示空速解算的輸入?yún)?shù)，根據(jù)靜壓跳變數(shù)據(jù)計算其他數(shù)據(jù)的變化是對應符合的，因此指示空速跳零由大氣靜壓跳變產(chǎn)生。

根據(jù)故障現(xiàn)象分析及排查情況，分析備份飛行顯示系統(tǒng)指示空速跳零的原因，形成故障樹如圖2 所示。

圖2 備份飛行顯示系統(tǒng)指示空速跳零故障樹

a. X1：解算算法故障。根據(jù)備份飛行顯示系統(tǒng)的指示空速的工作原理，指示空速是依據(jù)輸入的全壓和靜壓解算而來，通過查看飛行數(shù)據(jù)，除了跳零數(shù)據(jù)，其余數(shù)據(jù)正常，說明解算算法正常，排除X1。b. X2：軟件接口通訊故障。通過查看飛行數(shù)據(jù)，飛控、飛參均能正常收到數(shù)據(jù)，說明軟件接口通訊正常，排除X2。c. X3：采集電路故障。通過查看飛行數(shù)據(jù)，飛控、飛參均能正常收到數(shù)據(jù)，說明產(chǎn)品能夠采集到大氣數(shù)據(jù)，全壓傳感器和靜壓傳感器采集模塊電路為同一個，飛行數(shù)據(jù)中全壓傳感器數(shù)據(jù)正常，未發(fā)生跳變，因此采集電路正常，排除X3。d. X4：傳感器故障。根據(jù)表1 飛行數(shù)據(jù)分析，指示空速跳零的同時，大氣靜壓、氣壓高度、絕對相對氣壓高度、升降速度同時產(chǎn)生跳變，大氣靜壓是絕對氣壓高度、相對氣壓高度、升降速度、指示空速解算的輸入?yún)?shù)，因此指示空速跳零由大氣靜壓跳變產(chǎn)生。根據(jù)返廠的故障件進行故障排查，故障可以復現(xiàn)，在更換靜壓傳感器后，故障未出現(xiàn)，因此，結合飛行數(shù)據(jù)分析和故障排查情況，問題定位為靜壓傳感器故障，即問題定位為X4。

3 問題復現(xiàn)

根據(jù)發(fā)生故障時的大氣壓力值，使用大氣測試設備對故障備份飛行顯示系統(tǒng)的靜壓傳感器和全壓傳感器施加相近的氣壓（靜壓：920hpa，全壓：926hpa），進行大氣數(shù)據(jù)常溫測試，未出現(xiàn)指示空速跳零。

按相同的氣壓下對產(chǎn)品進行低溫、高溫及振動條件下的大氣數(shù)據(jù)測試，情況如下：

a. 進行低溫（-40℃）條件下的大氣數(shù)據(jù)測試，未出現(xiàn)指示空速跳零，未出現(xiàn)故障現(xiàn)象；

b. 進行高溫（60℃）條件下的大氣數(shù)據(jù)測試，共出現(xiàn)指示空速跳零情況2 次，故障現(xiàn)象復現(xiàn)，指示空速由112km/h 變?yōu)?，高度由807m 變?yōu)?53m；

c. 進行振動條件下的大氣數(shù)據(jù)測試，未出現(xiàn)指示空速跳零，未出現(xiàn)故障現(xiàn)象。

4 機理分析

備份飛行顯示系統(tǒng)的大氣壓力傳感器測量技術運用了硅諧振技術，傳感器通過感受大氣壓力，諧振輸出相應的頻率信號，同時輸出溫度補償信號，大氣壓力傳感器測量原理框圖如圖3 所示，備份飛行顯示器軟件采集頻率信號計算和使用溫度信號補償，解算出大氣靜壓值和全壓值，然后根據(jù)靜壓值、全壓值解算出相應的高度、指示空速、升降速度等大氣數(shù)據(jù)。

圖3 大氣壓力傳感器測量原理框圖

由于靜壓傳感器質量存在缺陷、性能下降，在高溫條件下引發(fā)性能異常幾率變大。當觸發(fā)靜壓傳感器工作發(fā)生異常時，諧振輸出的頻率信號發(fā)生變化，備份飛行顯示器軟件根據(jù)頻率計算出來的靜壓隨著發(fā)生變化，根據(jù)靜壓值、全壓值解算出相應的高度、指示空速、升降速度等大氣數(shù)據(jù)隨著發(fā)生變化，當靜壓變化大于或等于全壓時，指示空速輸出變?yōu)榱?，最終導致試飛過程中出現(xiàn)指示空速跳零的情況。

5 糾正措施

a. 故障件更換靜壓傳感器，解決現(xiàn)場問題；

b. 加強大氣壓力傳感器的入廠篩選；

c. 加強產(chǎn)品出廠前的環(huán)境應力篩選。

6 舉一反三

a. 對廠內同類大氣壓力傳感器進行檢查，未出現(xiàn)因靜壓傳感器引起指示空速跳零的故障；

b. 對同類大氣壓力傳感器，均按要求加嚴入廠篩選；

c. 對同類型備份飛行顯示系統(tǒng)檢查，未出現(xiàn)類似故障；

d. 加嚴產(chǎn)品出廠前的環(huán)境應力篩選。

7 歸零措施實施效果驗證

對返廠故障件進行更換靜壓傳感器后，進行高溫（60℃）條件下大氣數(shù)據(jù)測試，未發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)指示空速跳零現(xiàn)象，并經(jīng)試飛驗證，故障不再復現(xiàn)，糾正措施有效。

8 結論

綜上所述，造成備份飛行顯示系統(tǒng)在試飛過程中指示空速跳零導致飛控模態(tài)退出的原因是靜壓傳感器個體質量問題造成的，故障現(xiàn)象可以復現(xiàn)；對故障件進行修復，產(chǎn)品故障現(xiàn)象消失；該問題定位準確；已制定的糾正措施，經(jīng)驗證有效，問題最終得以排除。