民航飞机航电设备故障检测与诊断研究

民航飞机航电设备故障检测与诊断研究

潘任之

中国民用航空飞行学院 航空工程学院，四川广汉 618307

【摘要】近些年来，随着全球民用航空业的飞速发展，航空电子设备在民用市场也获得了巨大的成长，但是新一代的航空电子系统结构是极其复杂的，这也导致其在故障检测和诊断时遇到了很大的困难。本文将详细的阐述并分析航空电子设备故障的具体类型以及故障诊断方法，为维修人员对日常的航电设备维护提供强有力的支持。

【关键词】航空电子设备；故障诊断；维护

1. 故障的基本特性与模式分布

1.1故障的基本特性

当民航飞机航电设备发生故障的时候必定是一项或多项参数相对于既定值发生了偏离。我们进行故障诊断的目的就是找到故障发生的位置并查明发生故障的原因，以便于及时进行维修确保飞行安全。由于民航飞机航电设备发生故障的原因不尽相同，就导致了故障的基本特性也会存在差异，主要是以下几类：

⑴故障的层次性。航空电子系统主要经历了分立式、混合式、联合式向综合化、高度综合化方向发展的阶段，所以说目前的航电系统是高度集成化和复杂化的，它目前可以分为元器件级、组件级、子系统级以及系统级，这样也就导致了各个层级的故障特点会有差异。

⑵故障的传播型。当某个元器件发生故障的时候它可能会横向传播导致子系统发生故障，甚至是某个飞机系统发生故障，这会大大威胁到日常的飞行安全。

⑶故障的延时性。从某个元器件发生故障到系统发生故障可能要经历发生、发展到形成的过程，而不是会立刻对飞行安全造成威胁，所以我们需要使用统计的方法使我们的故障检测趋于可靠^[1]。

1.2 故障的模式分布

在我们对航电设备进行日常的维护工作中碰到的常见故障表现形式有无输出输入、短路开路、击穿、断裂、变形等。针对日常的故障维修加以详细分析，我们就可以获取更多的经验，这样也会大大提高维修人员的工作效率。我们常见的故障模式主要有以下几种：

⑴正态分布。主要是用于由于震动磨损，电子元器件腐蚀、老化而出现的航电设备故障统计中。

⑵威布尔分布。它可以充分反映出应力集中源对材料疲劳寿命的影响，被广泛的应用在各种寿命试验的数据处理中。适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式，航电设备中的断路器、开关、继电器等元器件的故障都服从威布尔分布。

⑶指数分布。它在可靠性研究中是最为常用的一种分布形式，产品的失效是偶然失效时，其寿命服从指数分布，在航电设备中，电路的开路、短路造成的故障均服从于指数分布^[2]。

2. 故障的故障诊断方法分析

   1. 数字电路的故障诊断

航电设备由于其具有高度集成化和复杂化的特点，任何一个数字电路板块发生故障都可能导致整个设备功能失效。目前使用的诊断方法主要有穷举测试法、伪穷举测试法和测试码生成法。伪穷举测试法是在穷举测试法的基础上把电路划分，使得划分的电路分别被穷举测试，这样会减少测试次数，提高测试效率。测试码生成法主要解决穷举测试法中测试矢量过多和测试时间过长的问题提出的，会大大提高故障定位的准确性^[3]。

1. 2. 模拟电路的故障诊断

随着我们国家大规模集成化的模拟电路的飞速发展，早期的模拟电路故障诊断方法像K故障诊断法、模块级故障诊断法等已经解决不了实际工程问题，于是后来网络撕裂法和交叉撕裂法被提出。现在世界上广泛使用的故障诊断方法的分类是按照模拟在测试过程中的阶段把模拟电路故障诊断方法分成测前模拟法(SBT)和测后模拟法(SAT)，①测前模拟法。此类方法我们在使用过程中通常使用故障字典法，它大多时候被应用于模拟电路的故障诊断中^[4]。一般响应的方法都是运用计算机平台采取仿真措施，并且还可以在实际的电路上进行仿真。通常在获取了被测电路施加和测前模拟时的相应特征之后，再根据这个特征进行故障查找。②测后模拟法。主要特征是根据测量信息模拟电路，主要是参数识别技术和故障证实技术。参数识别需要提供足够多的故障信息，然后根据网络拓扑结构求解每个元件的参数，而故障证实技术只需要获取较少的故障信息，基本思想是提前猜测故障位置，然后运用测得的数据证实这个猜想。然而上述提到的方法都或多或少存在问题，难以满足现代化的集成电路的检测要求，并且速度也得不到保证，所以人们也越来越多的通过模糊理论和神经网络知识来解决复杂的模拟电路故障诊断问题。

3. 航电设备维修基本程序

航电设备的修理作为保证航电设备正常运行的一种重要手段，在飞机维护中占有很大的地位。在进行设备维修之前我们需要熟练的阅读维修手册以及技术文件，严格遵守相关技术手册的方法和步骤以防伤到维修人员和损坏设备。航电设备的修理的基本程序是：设备检查，参数测试，故障隔离，设备分解，必要的调节与修理，清洁，组装，存储，填写维修工作单等环节。

⑴维修手册查阅

在正式的维修工作开展之前，我们应该先对部件维修手册进行阅读，了解待修理部件中的注意警告提示，以及它的失效模式与机理。

⑵预测试

先对待修理部件进行参数测试并且记录数据，通过前期分析可以大致找到需要维修的大概位置，然后再进行详细的故障分析并确定修理步骤，最后对设备进行拆解维修。

⑶拆解设备

在分解之前我们需要详细阅读部件维修手册以免对设备进行二次损坏，还需要切断所有电源和接头的连接并遵守防静电措施，在对接头的拆解中维修人员需要选择正确拆除工具，通过用力按压每块电路板两侧的手柄可以很快的取下电路板，对于有些固定在壳体的电路板我们则需要把所有螺钉拆下以后才能取下电路板。

⑷清洁

当电子器件上有水、油、灰尘和腐蚀时也会影响其正常工作，所以我们在分解完成以后必须对电子器件进行清洁，并且清洁过程也必须严格遵守手册要求。

⑸外部检查

在对航电设备进行清洁以后，通过肉眼观察外观是否出现凹陷、变形、断裂，检查面板上的名称与铭牌是否存在，面板上的开关以及按钮是否正常，检查电路板是否出现松动、腐蚀、烧坏以及碳化痕迹，并检查线圈是否损坏和变压器是否有损坏。

⑹通电检查

当对航电设备进行外部检查以后进行通电检查。按照部件维修手册里的测试部分对设备部附件进行通电测试，判断是否出现故障，如果已经得知存在短路，则不建议进行通电检查，以免造成二次损坏。

⑺修理

在正式的修理开始之前我们必须先切断电源并按照防静电要求来进行操作，更换航电设备中的导线的时候，必须选择与原导线级别、颜色都相同的导线，两端套上绝缘套，再用热熔胶将导线固定住。而对电路板进行维修时，我们必须严格按照图解零件目录以及标准线路施工手册进行操作，当某些电路板出现不可修的状态时，我们则需要更换整个电路板[5]。

⑻测试

当对所需要修理的航电设备修理完毕以后，我们进行严格的测试，测试主要是包括分步测试、排故测试、循环测试以及全功能测试等。维修预测试和放行之前的测试我们通常采用全功能测试，如果只需要检查部分功能，我们则采用的是分步测试，当航电设备的某个部件出现测试不稳定以及间歇性故障时，我们通常采用循环测试来达到测试的目的。当我们把所存在的故障进行维修以后，为了验证故障完全排除，我们还需要进行一次循环测试，而当对飞机进行放行之前我们按照规定还需进行一次全功能测试以达到安全飞行的目的。

⑼组装

对航电设备的部件完成测试以后，维修人员可以根据图解零件目录清单找出所有的零部件进行严格的组装，并且在组装过程中需采用合适的工具，如果采用的工具不适合则会产生零部件松动等问题。组装完毕以后，要根据CNM要求完成机械固定以及其他类型的固定。

⑽记录填写与维修放行

在维修过程中维修人员需要详细的记录各项测试参数以及所更换元器件的电路符号、规格、件号等，维修工作必须有完整的记录，包括部件故障记录、换件记录、实验记录以及维修放行证明等。

4. 航电设备故障自动化测试

随着我们国家通信、电子、计算机技术的飞速发展，越来越多的相关技术应用于航电设备，如果依然依靠维修人员对航电设备进行维修，那么工作效率会大大降低，并且维修后稳定性也较差，既耽误时间又耗费资金，这时自动化测试就显得尤为重要了，自动化测试可以帮助我们快速进行性能测试以及故障定位，大大了解决了人工测试时存在的各种问题。航电设备自动化测试主要包括了功能测试和性能测试，为了达到自动化测试的目的，我们需要依次进行测试需求分析、方案制定、硬件系统设计、上位机软件设计、软件设计、硬件调试及测试实践，通过以上一个完整的流程，我们可以很方便的对某一航电系统进行自动化测试。

5. 结束语

航空电子系统在飞机的日常飞行过程中扮演着举足轻重的作用，由于其系统内部结构较为复杂并且集成度较高，所以它非常容易发生大的故障，所以维修人员在日常的飞机航电设备维护过程中必须时刻保持高度的警惕，以防对飞机的飞行安全和乘客的人身安全造成大的威胁。我们可以通过合理的运用故障的基本特性、模式分布和诊断方法来分析故障原因以及故障程度，并采用自动化测试故障的发生情况，可以大大的提高维修人员的工作效率，更好的为飞机飞行安全保驾护航。

参考文献

1. 毛鹏.飞机航电系统故障分析方法与故障诊断技术探讨[J]. 电子测试 ,2020（02）：45-46.

2. 朱大奇.电子设备故障诊断原理与实践[M].北京：电子工业出版社，2004

3. 从伟，景博.航空电子系统故障管理体系结构研究[J].测控技术,2013,32

(07):125-129

4. 张黎娟.民用航空器电子仪表设备维修技术与方法研究[J].电子质量，2016（1）：23-25.

5. 庄绪岩.飞机航电系统故障分析方法与故障诊断系统研究[D].中国民用航空飞行学院，2015