某型超短波抗干擾電臺(tái)故障分析

岳寧博 劉亞飛 王鵬

摘要：針對某型電臺(tái)突發(fā)故障，分析研究了在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的過程中電源車產(chǎn)生的浪涌脈沖對電臺(tái)電源電路保護(hù)二極管的影響，總結(jié)其中的故障誘因，對后續(xù)的保障進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，并建議對保障模式進(jìn)行優(yōu)化，為該型飛機(jī)提供了切實(shí)可行的保障方案。

關(guān)鍵詞：電臺(tái)；浪涌脈沖；保護(hù)電路

Keywords：radio；surge pulse；protection circuit

0 引言

機(jī)載超短波通信系統(tǒng)可在108～400MHz頻率范圍內(nèi)接收和發(fā)射無線電信號，能夠?qū)崿F(xiàn)飛機(jī)與飛機(jī)之間、飛機(jī)與地面之間語音通信功能。某型電臺(tái)具有常規(guī)（調(diào)幅、調(diào)頻）和抗干擾（直擴(kuò)、擴(kuò)跳、跳頻）工作方式。在抗干擾工作方式下，可以有效防止敵方偵收我方指揮通信話音以及防止我方指揮通信話音被敵方干擾。

1 故障現(xiàn)象

某型飛機(jī)進(jìn)行任務(wù)試飛，飛行準(zhǔn)備時(shí)通電檢查電臺(tái)工作正常。發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，飛行員發(fā)現(xiàn)電臺(tái)發(fā)射無自聽，通信聯(lián)絡(luò)中斷，波道無法更改。重新啟動(dòng)電臺(tái)后，電臺(tái)控制盒顯示故障代碼A1，即電臺(tái)前面板故障。

換裝原機(jī)電臺(tái)，地面靜態(tài)通電檢查工作正常，在電臺(tái)開機(jī)狀態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，電臺(tái)工作正常。換裝備件電臺(tái)，飛機(jī)靜態(tài)通電檢查工作正常，在電臺(tái)開機(jī)狀態(tài)下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)電臺(tái)發(fā)射無自聽，波道不能更改。重新啟動(dòng)電臺(tái)，電臺(tái)控制盒顯示故障代碼A1，即電臺(tái)前面板故障。檢查電臺(tái)保險(xiǎn)絲，發(fā)現(xiàn)機(jī)上原有電臺(tái)件和備件電臺(tái)的10A保險(xiǎn)絲燒斷，而原機(jī)電臺(tái)保險(xiǎn)絲良好。保險(xiǎn)絲如圖1所示。

2 工作原理

2.1 機(jī)載超短波通信系統(tǒng)組成

機(jī)載超短波通信系統(tǒng)包括超短波電臺(tái)、塔康復(fù)合天線、CCU、超短波保密機(jī)和毀鑰控制設(shè)備等。機(jī)載超短波通信系統(tǒng)原理如圖2所示。

電臺(tái)與保密機(jī)配合使用，可實(shí)現(xiàn)飛機(jī)與飛機(jī)之間、飛機(jī)與地面之間的保密話音通信功能。

電臺(tái)與超短波定向儀配合使用，能夠完成空/空定向及航空救生搜索功能。

CCU是飛機(jī)音響中心，用于匯集全機(jī)音響信號并對信號進(jìn)行阻抗匹配和電平調(diào)整，將音響信號送至飛行員耳機(jī)收聽。在短波電臺(tái)和超短波電臺(tái)發(fā)射狀態(tài)，CCU對飛行員話筒信號放大，作為調(diào)制信號送至兩部電臺(tái)。CCU還能夠完成座艙人員與地面機(jī)務(wù)人員之間的通話功能。

2.2 工作原理

電臺(tái)包括收發(fā)信機(jī)和控制盒兩部分。收發(fā)信機(jī)由前面板單元（A1）、跳頻抗干擾單元（A2）、直擴(kuò)/擴(kuò)跳抗干擾單元（A3）、中頻數(shù)字化處理單元（A4）、接收機(jī)單元（A5）、頻率合成器單元（A6）、發(fā)射機(jī)單元（A7）等組成，通過底部的柔性印刷電路板插座組及上部射頻電纜線將整機(jī)的電氣連接聯(lián)成整體。電臺(tái)的總方塊示意圖如圖3所示。

3 故障分析

3.1 故障樹

根據(jù)故障現(xiàn)象建立故障樹，如圖4所示，可能的故障原因包括電臺(tái)故障、CCU故障、電纜故障、電源車故障。

3.2 檢查和試驗(yàn)

對機(jī)上電纜進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)通信系統(tǒng)供電對接插頭15WT的1孔CCU+27V供電線（與電臺(tái)供電線連接）與2孔（CCU話語告警地）的電阻不同。X15為0.4MΩ，X16為5MΩ；15WT的1孔與 3孔（電臺(tái)控制盒紅外照明交流28V）電阻不同，X15為1.5MΩ，X16為6MΩ，懷疑X15的CCU有問題。后咨詢大修廠，答復(fù)兩架飛機(jī)CCU的型號不一樣，故阻值有所不同。

兩部電臺(tái)修理返回，裝機(jī)前需測量更換X16CCU后的電臺(tái)供電電流在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過程中是否有所改善，以便進(jìn)一步確認(rèn)CCU對電臺(tái)供電有無影響。測量方案是在測量電路中串入電臺(tái)的等效負(fù)載電阻和保險(xiǎn)絲，斷路器跳開的條件是大于額定值的電流維持2.5s以上。

安裝電臺(tái)，對X15原機(jī)電臺(tái)靜態(tài)通電檢查，電臺(tái)工作正常。

進(jìn)行電臺(tái)電流試驗(yàn)。首先將負(fù)載電阻、10A保險(xiǎn)絲和測試插針焊接到測試電纜中。從插針處測阻值，發(fā)現(xiàn)整個(gè)測試電路的阻值為5Ω，電臺(tái)等效阻值3.2Ω，即電路測試阻值與電臺(tái)等效阻值的關(guān)系為：5÷3.2=1.5625。

第一步，靜態(tài)通電試驗(yàn)：將電臺(tái)低頻插頭1WT1拆下，測試電纜插針分別插入電臺(tái)低頻插頭的2孔（+28）和8孔（回路線），在裝X16CCU的情況下，測得電臺(tái)供電電流為6.499A；在裝X15原機(jī)CCU的情況下，測得電臺(tái)供電電流為6.458A，小于裝X16CCU的電流。

第二步，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)：

1）啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)進(jìn)行測量試驗(yàn)，將測量線路引到飛機(jī)前方右側(cè)8m處。啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)瞬間電流顯示為0，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后電流突變?yōu)?.834A且逐步增大，瞬時(shí)電流出現(xiàn)6.942A，之后穩(wěn)定在6.266A。

2）恢復(fù)安裝電臺(tái)。對于X15原機(jī)電臺(tái)，在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過程中將電臺(tái)控制盒上工作模式開關(guān)置于斷開，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，拔掉地面電源插頭，接通電臺(tái)控制盒上工作模式開關(guān)，將開關(guān)置于主收。此時(shí)使用地勤耳機(jī)檢查電臺(tái)工作正常。

4 分析結(jié)論

通過上述試驗(yàn)分析，兩部電臺(tái)保險(xiǎn)絲都燒斷，說明有大于10A的大電流流過保險(xiǎn)絲，但是超短波斷路器卻未跳開，其電流也是10A，斷路器跳開的條件是大于10A額定值的電流維持2.5s以上。說明在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)有電流由搭接點(diǎn)串入電臺(tái)供電線路與電臺(tái)原供電電流匯合導(dǎo)致保險(xiǎn)絲燒斷。

幾年前也曾有一架飛機(jī)出現(xiàn)過類似故障，通過帶記憶功能的示波器發(fā)現(xiàn)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中電源車處于飛機(jī)電源供電系統(tǒng)的控制下，地面電源車瞬間采用兩組蓄電池由并聯(lián)改串聯(lián)供電，產(chǎn)生一個(gè)幅值+57.5V、寬度60ms的浪涌脈沖以解決機(jī)上瞬間電壓的損失（見圖5），該脈沖加到電臺(tái)電源電路的保護(hù)二極管負(fù)端，使保護(hù)二極管擊穿造成短路，最終引起電路瞬間大電流將電臺(tái)保險(xiǎn)絲燒斷。最后通過更換電源車以及廠家將電臺(tái)電源電路保護(hù)二極管的耐壓值由45V修改為70V、脈沖寬度提高到70ms才解決了這一問題。

通過對比分析和廠家的檢修記錄判斷，本次故障的原因可能是啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過程中電源車產(chǎn)生的浪涌脈沖將電臺(tái)電源電路保護(hù)二極管擊穿短路，引起電路瞬間大電流將電臺(tái)保險(xiǎn)絲燒斷。

根據(jù)斷路器跳開條件以及飛參的采樣率為200ms，說明在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中該沖擊脈沖由匯流條經(jīng)斷路器進(jìn)入電臺(tái)內(nèi)部電源電路，導(dǎo)致飛參無記錄，而不是由機(jī)上其他電纜電路串入的。如果由其他電纜電路串入，在靜態(tài)通電時(shí)交流直流電源都接通的情況下也應(yīng)該串入，而不是只在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)串入。通過比較兩臺(tái)不同CCU，測得電臺(tái)供電電流X16CCU為6.499A，X15CCU為6.458A，說明X15CCU中1孔與2、3孔的電阻小，與燒斷保險(xiǎn)絲的電流無關(guān)。

該電流值大于保險(xiǎn)絲的10A額定值，故燒斷保險(xiǎn)絲。

電臺(tái)前面板直流供電電路簡圖如圖6所示。

5 建議措施

綜上所述，建議該型飛機(jī)在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)過程中關(guān)閉電臺(tái)，待機(jī)上供電穩(wěn)定，拔掉地面電源插頭后再接通電臺(tái)。要徹底解決該問題可采取更換電源車，或根據(jù)實(shí)測浪涌脈沖幅值和脈沖寬度協(xié)調(diào)廠家修改，以保護(hù)二極管耐壓值和耐壓脈沖寬度，使其能經(jīng)受住浪涌脈沖的沖擊不被擊穿。

參考文獻(xiàn)

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[3] 某型機(jī)載超短波電臺(tái)技術(shù)說明書[Z].1994.

作者簡介

岳寧博，助理工程師。

劉亞飛，助理工程師。

王鵬，工程師。