直升机机内通话系统典型故障的排查、分析与解决
摘要
关键词
正文
1 机内通话系统介绍
机内通话系统可供驾驶舱机组成员之间进行通话和用来键控无线电系统的收或发工作,将机组成员话音信号传递给电台并接受电台收到的其他机外电台发射的话音信号,亦可用于监听导航接收机输出的音频识别信号、机上告警系统发出的告警提示音等。
典型的机内通话系统由机通控制盒、机通接线盒、耳机话筒插孔、耳机话筒组等组成,一般与机上超短波电台系统、短波电台系统等无线电通信系统以及无线电罗盘、无线电高度表无线电导航系统交联,并且与驾驶杆上的PTT按钮交联,方便飞行员进行通信操作。机内通话系统还可与舱音记录系统交联,用以记录机组成员通话。由于机内通话系统的重要作用,其供电一般接在直升机的蓄电池汇流条上。
2 典型故障介绍
虽然直升机机内通话系统技术较为成熟,但由于交联系统广泛,使用频繁,较易发生故障,且故障发生后排查困难,耗费时间和精力。下面介绍几例与直升机机内通话系统相关故障的故障现象、排查过程、原因分析与解决方法。
2.1 机通系统线路问题致电台故障
2.1.1 故障现象
某直升机偶发第2部超短波电台报电台控制盒与主机通信故障,同时参数调节功能失效,故障出现频率不定,平均一两天出现一次,直升机静置后故障可能消失。
2.1.2 故障分析与排查
由于控制盒报与主机通信故障,但机上导通线路并不特别方便,且控制盒与主机皆可快卸,因此首先排除电台成品问题。由于仅第2部超短波电台发生故障,因此分别将第1部超短波电台的控制盒与主机分别串到第2部的位置,结果第2部位置上的电台仍然报故,据此可以排除成品故障。
排除电台本身故障后,对电台控制盒与主机之间线路进行导通测试,结果线路导通良好。
由于线路良好,接下来怀疑电台供电有问题,因为电台主机是由断路器供电的,控制盒只是进行加电控制,有可能是电台供电线路出现问题。直升机上电后测试电台供电引脚,发现电压正常,且控制盒开关打开后主机存在发热现象,这也从侧面说明供电无问题。
此时注意到电台上电后会首先报无XX机故障。机上本未装XX机,因此该故障属正常现象,但该故障是由电台主机上报给控制盒的,说明通信无问题。后续自检报通信故障,唯一的可能原因是电台主机处在发射状态,此时无法回应控制盒的各种请求。由于PTT信号接地可使电台发射,因此电台一直处于发射状态一定是由于PTT信号线一直接地。为验证此猜想,拔下电台插头后给直升机加电,使用万用表测量PTT信号线上与地之间的导通,发现是导通的。为了进一步验证故障仅来自于此,单独断开PTT信号线,发现电台控制正常。
进一步通过PTT信号线进行故障隔离,发现线路插头处导线破损,与屏蔽层相接,因此导致此线路常接地。
2.1.3 故障解决
对有问题的插头重新收头后,故障得到解决。
2.2 机通系统设计问题致电台损坏
2.2.1 故障现象
某型直升机在空中出现多起电台故障,多部超短波电台损坏。故障出现在多架直升机上,属普发故障,且此前一直未发现此故障。
2.2.2 故障分析与排查
该直升机为从国外引进的直升机,机内通话器为国内产品。该型机通信系统包括:超短波电台2部、短波电台1部、机通适配器、原机机通用户盒和机通接线盒等,其中超短波电台、短波电台、机通适配器为加改装的国内成品,其余均为原机组件。
根据超短波电台成品厂家的检查结果,导致电台损坏的直接原因是超短波电台收发信机17号管脚存在异常电压击穿了电台内部保护二极管,进而损坏电台内部器件。该点接口定义为PTT发话请求,当该点为低电平时,直升机向电台发出发话请求。位于驾驶舱的左右两个机通用户盒(10/25、11/25)通过ш1-10管脚分别采集左右驾驶杆PTT发话按钮(2/25、5/25)的状态,并根据用户当前选择的发话电台,将PTT状态传递给机通适配器(160R),再转发给电台,接线原理图如下图所示:
地面电源供电,机通系统正常工作,其余系统均处于非工作状态,使用示波器监测机通用户盒(10/25、11/25)ш1-10点有+28V电压,当按下PTT发话按钮时,该电压降为0V,当松开PTT发话按钮时,该点电压瞬间出现峰值约30V的尖峰电压,随后下降至+28V ,如下图所示:
地面电源供电,机通系统正常工作,其余系统均处于工作状态,使用示波器监测机通用户盒(10/25、11/25)ш1-10点有+28V电压,当按下PTT发话按钮时,该电压降为0V,当松开PTT发话按钮时,该点电压瞬间出现峰值约95V的尖峰电压,随后下降至+28V ,如下图所示:
逐一断开除机通系统外的其余系统电源开关,同时使用示波器监测按压和松开PTT发话按钮时机通用户盒(10/25、11/25)ш1-10点的电压。当断开飞参系统电源开关时,95V尖峰电压消失;当仅接通机通和飞参系统电源开关,95V尖峰电压仍存在;当仅断开飞参系统电源开关,保持其余系统电源开关接通时,95V尖峰电压消失。
对机上相关线路进行检查,未发现其它异常。
左右驾驶PTT控制原理相同,以右驾驶为例分析如下:
当接通右驾驶PTT发话按钮时,6/25号继电器吸合,22、23号触点接通,将地信号经由机通用户盒(10/25)、语音报警继电器(3/26)、机通适配器(160R)传递给当前选择电台的相应管脚(见图1)。当断开10/25、11/25两个机通用户盒的10号管脚时,当前所选电台PTT管脚+28V电压消失。该+28V电压来自录音机系统的5/24、10/24号继电器以及飞参记录系统的37/72号继电器负端。当断开飞参系统继电器时,PTT线上的95V尖峰电压消失,根据系统原理与机上实际接线可以判断尖峰电压来自原机的俄制飞参接线盒。
结合继电器的工作特性,当按下右驾驶PTT发话按钮时,6/25号继电器吸合,22、23号触点接通,将信号发送给电台PTT管脚,同时37/72号继电器吸合,飞参记下PTT状态的改变。当松开PTT发话按钮时,由于5/24号继电器负端断开,其控制线圈电流突变为零,在其负端形成较高的反向电势,该电压与直流电源电压累加后,经机通用户盒、3/26号继电器4、5号触点、机通适配器传给电台PTT管脚。
2.2.3 解决措施
在超短波电台PTT管脚(17号点)处导线上临时增加保护二极管(型号BJE-80,反向击穿电压1300V),用于隔离机上产生的尖峰电压,故障得以解决,如下图示:
2.3 机通接线盒损坏致卫星通信系统故障
2.3.1 故障现象
某架直升机上卫星通信系统故障,故障现象为通信时,机上可以正常听到地面发话内容,但地面无法听到机上发话。发话时耳机内有自听音。
2.3.2 故障分析与排查
该型直升机由于机内通话系统通道限制问题,短波电台和卫星通信系统共用机内通话器的同一个音频通道,由机上的开关和继电器控制切换。因此,在此型机上,为了方便排查故障,比较直观的方法就是先测试使用短波通信是否正常,检查结果是短波通信功能正常,由此推断,是卫星通信系统存在问题。
将卫星通信系统从机内通话系统剥离,直接使用卫通测试用耳机话筒组与地面通信,结果通信功能亦良好。
以上过程说明,机内通话系统和卫星通信系统成品均正常,开始排查机上线路。经过导通测试,发现机上线路无问题。
这时,一个事实引起了笔者注意,那就是卫星通信系统和短波电台通信系统的自听音原理不同。短波电台系统的自听音是由短波电台提供的,而卫星通信系统为了实现双工通信,自听音是由机内通话器直接提供的,当继电器切换到使用卫星通信时,机内通话器接线盒相应引脚接地,将自听音回传给机上。那么,会不会是机内通话器接线盒故障导致使用卫星通信时,声音只回传给机上而没有发送给卫通系统呢?据此,将机上机内通话接线盒与另一架机上的接线盒互换,结果故障消失。
2.3.3 故障解决
将机通接线盒返厂维修检查后装机,故障得到解决。
3 反思
通过对以上在直升机上遇到的机内通话系统相关故障进行分析,结合笔者日常排故经验,可以得出与机内通话系统相关故障一般存在以下特点:
a)故障牵连复杂,尤其是涉及到发话线路相关的故障,故障排除异常困难,这是由机内通话系统交联广泛引起的;
b)故障表象可能并不一定出现在机内通话系统本身,如故障1中的电台故障;
由以上特点可知,机内通话系统相关故障排查困难,排查方向较多,往往会浪费许多时间和精力。这就要求我们在排故过程中做到:
a)排故之前摸清机上交联关系,最好画出与机内通话系统交联的所有接线关系,理清排故思路;
b)尽量将所有可能导致故障的原因考虑清楚,按照操作难易程度和可能性大小综合排序,做到有条不紊在机上进行试验,并做好记录;
c)由于我们对成品内部原理理解并不深,所以应及时与成品厂家进行沟通,故障现象应描述清晰完整,最好有文字记录。
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