摘要：針對(duì)某型航空器修理調(diào)試過(guò)程中發(fā)生的一例無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz頻段內(nèi)自檢不正常的非典型故障，在闡述機(jī)載無(wú)線電羅盤(pán)組成、自檢工作原理的基礎(chǔ)上，分析了無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz頻段內(nèi)自檢不正常故障產(chǎn)生的原因，識(shí)別并確定了故障部位，并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)給出了維修建議。對(duì)保證無(wú)線電羅盤(pán)正常使用和飛行安全具有一定借鑒意義。

Abstract： Aiming at an atypical self-test fault of a radio compass in the frequency band of （800-989）kHz during the maintenance and debugging of a certain type of aircraft， on the basis of expounding the composition and self-test working principle of the airborne radio compass， the causes of abnormal self-test failure of radio compass in the frequency band of （800-989）kHz were analyzed， the failure position was identified and determined， and some suggestions about maintenance of radio compass and aircraft were put forward based on practical experience. This paper has certain reference significance for ensuring the normal use of radio compass and flight safety.

關(guān)鍵詞：無(wú)線電羅盤(pán);自檢;故障分析;維修;飛行導(dǎo)航

Key words： radio compass;self-test;fault analysis;maintenance;flight navigation

中圖分類號(hào)：P212+.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）05-0160-03

0 ?引言

航空無(wú)線電導(dǎo)航主要用于確定航空器的實(shí)時(shí)位置、速度和航向，引導(dǎo)航空器按預(yù)定航向安全飛行和著陸。無(wú)線電羅盤(pán)即是一種利用無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行定位的近程導(dǎo)航設(shè)備，可以根據(jù)地面導(dǎo)航臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波的來(lái)向，在0°～360°范圍內(nèi)不間斷的自動(dòng)測(cè)定無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)的航向角并提供可見(jiàn)信號(hào)，使得飛行員能夠借助于航向指示器指示的電臺(tái)相對(duì)方位角按預(yù)定目標(biāo)飛行，配合無(wú)線電高度表、信標(biāo)接收機(jī)等其他盲降系統(tǒng)儀表進(jìn)行盲目著陸，并且通過(guò)耳機(jī)監(jiān)聽(tīng)廣播電臺(tái)用無(wú)線電羅盤(pán)波段發(fā)送的呼叫信號(hào)。作為航空器關(guān)鍵導(dǎo)航設(shè)備之一，無(wú)線電羅盤(pán)對(duì)保障飛行導(dǎo)航尤其是起飛和降落階段的安全扮演至關(guān)重要的作用，應(yīng)根據(jù)無(wú)線電羅盤(pán)的工作原理、系統(tǒng)組成和使用維護(hù)特點(diǎn)，借助產(chǎn)品自檢、配合專用測(cè)試設(shè)備檢測(cè)、機(jī)上地面聯(lián)合檢查等手段，在航空器大修各工序中切合實(shí)際做好修理和維護(hù)工作，確保無(wú)線電羅盤(pán)及其他無(wú)線電導(dǎo)航設(shè)備工作良好，保證航空器飛行導(dǎo)航安全。

1 ?故障現(xiàn)象

某型航空器機(jī)載無(wú)線電羅盤(pán)要求在工作頻段內(nèi)自檢時(shí)，無(wú)線電羅盤(pán)航向指示器的指針應(yīng)指示45°±5°。一架大修航空器調(diào)試工序中，該型無(wú)線電羅盤(pán)在900kHz自檢時(shí)，機(jī)上航向指示器的指針不指示45°±5°;經(jīng)進(jìn)一步更換頻率，在（800～989）kHz頻段內(nèi)自檢時(shí)無(wú)線電羅盤(pán)航向指針均不指示45°±5°，而在其他頻率自檢良好。

2 ?故障分析與診斷

2.1 無(wú)線電羅盤(pán)自檢原理分析

某型航空器無(wú)線電羅盤(pán)主要由羅盤(pán)接收機(jī)、環(huán)形天線、環(huán)形天線匹配裝置（也稱環(huán)狀匹配裝置）、全向天線（也稱垂直天線、非定向天線）、天線匹配器（也稱垂直天線放大器）、預(yù)先調(diào)諧盒、控制盒、航向指示器等組成，如圖1所示。該無(wú)線電羅盤(pán)在（150～1750）kHz頻率范圍內(nèi)間隔0.5kHz的3200個(gè)頻率點(diǎn)上工作，有“羅盤(pán)”、“天線”、“檢測(cè)”三種工作狀態(tài)?！傲_盤(pán)”狀態(tài)是無(wú)線電羅盤(pán)的主要工作狀態(tài)，能夠自動(dòng)測(cè)定地面導(dǎo)航臺(tái)的相對(duì)方位角和收聽(tīng)導(dǎo)航臺(tái)的呼叫信號(hào)，即羅盤(pán)、耳機(jī)通道都工作。“天線”狀態(tài)時(shí)，羅盤(pán)接收機(jī)作為普通接收機(jī)工作，此時(shí)羅盤(pán)通道不工作，只監(jiān)聽(tīng)耳機(jī)信號(hào)?！皺z測(cè)”狀態(tài)用于在任一調(diào)諧工作頻率時(shí)，檢查無(wú)線電羅盤(pán)的工作性能，即按下羅盤(pán)控制盒前面板上的KOHTP（檢查）按鈕后，在航向指示器上指示航向角為45°（允許誤差±5°）;當(dāng)頻率為1777.5kHz（專用校驗(yàn)頻率）時(shí)，航向指示器上指針則逆時(shí)針?lè)较蚱椒€(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)。

某型航空器無(wú)線電羅盤(pán)控制盒開(kāi)關(guān)置于“羅盤(pán)”位置時(shí)，全機(jī)工作在全自動(dòng)測(cè)向工作狀態(tài)。此時(shí)，接收天線（磁性環(huán)形定向天線或電性非定向垂直天線）感應(yīng)地面導(dǎo)航臺(tái)（定向電臺(tái)）電磁場(chǎng)中互成90°移動(dòng)的E面和H面兩個(gè)正交分量，環(huán)形天線將接收到的高頻信號(hào)送至環(huán)形天線匹配裝置的測(cè)角系統(tǒng)，由測(cè)角系統(tǒng)輸出的高頻偏差信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器放大、移相90°、平衡、90Hz信號(hào)調(diào)相、緩沖處理后，與垂直天線、垂直天線匹配器輸出的載波信號(hào)進(jìn)行疊加，得到一個(gè)被90Hz調(diào)制的高頻調(diào)相偏差信號(hào)，該信號(hào)含有方位誤差信息，反映了地面導(dǎo)航臺(tái)發(fā)射的無(wú)線電波的來(lái)向。無(wú)線電羅盤(pán)接收機(jī)接收該高頻偏差信號(hào)后，按超外差接收原理，對(duì)信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的高頻放大、變頻、中頻放大和同步檢波后，得到包含90Hz定向信息的低頻信號(hào)。此低頻信號(hào)分為兩部分：一部分為音頻信號(hào)，送至耳機(jī)供飛行員監(jiān)聽(tīng)臺(tái)站識(shí)別音;另一部分為方位誤差信號(hào)，用于驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)帶動(dòng)測(cè)角器的搜索線圈向著方位誤差減小的方向旋轉(zhuǎn)，直到環(huán)形天線系統(tǒng)無(wú)信號(hào)輸出為止，電機(jī)便停止轉(zhuǎn)動(dòng)，使搜索線圈自動(dòng)跟蹤導(dǎo)航臺(tái)方位;電機(jī)帶動(dòng)搜索線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的同時(shí)，也帶動(dòng)正余弦變壓器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，于是無(wú)線電羅盤(pán)航向指示器指針也跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的角度，從而指示出航空器相對(duì)于導(dǎo)航臺(tái)的航向。

無(wú)線電羅盤(pán)在“檢測(cè)”工作狀態(tài)時(shí)，具體檢測(cè)信號(hào)的工作流程如圖2所示。當(dāng)按下無(wú)線電羅盤(pán)控制盒上KOHTP自檢測(cè)按鈕時(shí)，無(wú)線電羅盤(pán)接收機(jī)內(nèi)的開(kāi)關(guān)電路КЛЮЧ-3沿17號(hào)線經(jīng)KOHTP按鈕接地而導(dǎo)通，將+15V電壓加到變頻器СМ3、СМ4和開(kāi)關(guān)電路КЛЮЧ-4，使這些電路開(kāi)始工作，形成檢測(cè)信號(hào)。同時(shí)，由頻率合成器輸入來(lái)的本振信號(hào)經(jīng)混頻、濾波后，確定羅盤(pán)的工作頻率。在具體頻率值上形成的自檢信號(hào)傳輸至加法電路，并在此分成兩路：一路經(jīng)移相90°后加到垂直天線通道，輸至信號(hào)迭加電路;另一路加到環(huán)形天線45°校驗(yàn)線圈，經(jīng)測(cè)角器、環(huán)形天線匹配裝置及高頻組件調(diào)制后也輸至迭加電路，兩路自檢信號(hào)在此迭加產(chǎn)生調(diào)相信號(hào)，經(jīng)羅盤(pán)接收機(jī)處理后傳送至航向指示器，使指針指示在校驗(yàn)角45°±5°位置上。在環(huán)形天線45°校驗(yàn)線圈的電路內(nèi)裝有兩個(gè)電阻器，其中4-R1用來(lái)限制信號(hào)的電流和相位，4-R2用于校驗(yàn)線圈和電纜的匹配。為了便于檢查控制盒各選擇機(jī)構(gòu)中編碼的正確性，裝定了1777.5kHz專用校驗(yàn)頻率，一旦出現(xiàn)一個(gè)與調(diào)諧頻率相符的正確編碼，專用顯示電路就產(chǎn)生一個(gè)指令，使執(zhí)行電機(jī)和航向指示器指針不停地向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

2.2 故障診斷

根據(jù)無(wú)線電羅盤(pán)配套交聯(lián)關(guān)系和“自檢”狀態(tài)的工作原理，無(wú)線電羅盤(pán)各組成機(jī)件及電纜、電連接器連接的功能失效，均有可能造成（800～989）kHz頻段自檢不正常的故障的發(fā)生。如果該頻段內(nèi)存在超出無(wú)線電羅盤(pán)固有噪音電平的外界或航空器自身電磁干擾信號(hào)，也會(huì)影響自檢狀態(tài)的正常工作。

無(wú)線電羅盤(pán)在（150～1750）kHz頻段范圍內(nèi)分為7個(gè)波段[第Ⅰ波段為（150～189.5）kHz，第Ⅱ波段為（190～269.5）kHz，第Ⅲ波段為（270～389.5）kHz，第Ⅳ波段為（390～559.5）kHz，第Ⅴ波段為（560～799.5）kHz，第Ⅵ波段為（800～1159.5）kHz，第Ⅶ波段為（1160～1750）kHz]，該故障現(xiàn)象僅發(fā)生在Ⅵ波段的（800～989）kHz頻段，不排除該故障與羅盤(pán)工作頻率和預(yù)先調(diào)諧盒、控制盒所選波道的相關(guān)性。因無(wú)線電羅盤(pán)工作頻率通過(guò)控制盒選擇工作波段、向預(yù)先調(diào)諧盒傳輸調(diào)諧控制信號(hào)，由預(yù)先調(diào)諧盒產(chǎn)生、存儲(chǔ)調(diào)諧頻率對(duì)應(yīng)的14位二-十進(jìn)制代碼，正常工作情況下，當(dāng)控制盒上的波道旋鈕置于8個(gè)波道中的某一通道時(shí)，8根控制線中有一根接地，使得預(yù)先調(diào)諧盒工作于“讀出”狀態(tài)，輸出控制盒波道對(duì)應(yīng)地址的羅盤(pán)頻率。若控制盒8根控制線連接有誤或預(yù)先調(diào)諧盒內(nèi)編譯碼器、存儲(chǔ)器等電路故障，都將造成（800～989）kHz自檢不正常。

無(wú)線電羅盤(pán)任何工作狀態(tài)的頻率信息，均通過(guò)羅盤(pán)接收機(jī)內(nèi)的頻率合成電路產(chǎn)生，該電路根據(jù)控制盒、預(yù)先調(diào)諧盒內(nèi)部的二-十進(jìn)制編碼信號(hào)輸出第一本振和第二本振頻率，進(jìn)而產(chǎn)生調(diào)諧頻率;羅盤(pán)自檢時(shí)，羅盤(pán)接收機(jī)內(nèi)的自檢信號(hào)通道電路是在高頻組件內(nèi)裝訂檢測(cè)頻率，通過(guò)KOHTP控制按鈕將高頻組件的三極管12BG2的基極接地，使其截止從而集電極輸出高電平，切斷垂直天線電路和迭加電路的聯(lián)系，而接通自檢信號(hào)傳輸通道。如果羅盤(pán)接收機(jī)內(nèi)的頻率合成電路或自檢信號(hào)通道電路部分元器件失效，均可能使檢測(cè)頻率不正常自檢。

此外，環(huán)形天線內(nèi)裝有45°校驗(yàn)線圈，與校驗(yàn)線圈相連的環(huán)形天線匹配裝置的電阻器4-R1和4-R2阻值若調(diào)整不合適，也會(huì)造成對(duì)自檢信號(hào)的電流和相位限制不當(dāng)，或檢驗(yàn)線圈和電纜不匹配，進(jìn)而影響自檢性能。

3 ?故障定位與排除驗(yàn)證

考慮到無(wú)線電羅盤(pán)在航空器上的安裝位置，按照排故部位先易后難、故障機(jī)件發(fā)生幾率由大至小的故障識(shí)別、診斷和定位順序，依次確認(rèn)無(wú)線電羅盤(pán)控制盒、內(nèi)外部電磁環(huán)境、航向指示器、接收機(jī)、環(huán)形天線、環(huán)狀匹配裝置、預(yù)先調(diào)諧盒、垂直天線及匹配器的良好性，測(cè)量無(wú)線電羅盤(pán)接收機(jī)至環(huán)形天線、預(yù)先調(diào)諧盒的低頻電纜以及環(huán)形天線至匹配裝置高頻電纜連接的導(dǎo)通和絕緣性能，最終定位無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢不指45°±5°的故障點(diǎn)。具體的最小故障單元定位過(guò)程及故障診斷結(jié)果如下：

①為確定該故障與羅盤(pán)工作頻率和預(yù)先調(diào)諧盒、控制盒所選波道的相關(guān)性，通過(guò)預(yù)先調(diào)諧盒在其他波道置900kHz，自檢時(shí)指針不指45°±5°，確認(rèn)該故障現(xiàn)象與1～8波道位置信息無(wú)關(guān)。

②更換頻率，在（800～989）kHz自檢時(shí)航向指針均不指45°±5°，而在其他頻率時(shí)自檢良好，識(shí)別出該故障現(xiàn)象與頻率有關(guān)。

③通過(guò)電磁強(qiáng)度分析儀監(jiān)測(cè)無(wú)線電羅盤(pán)環(huán)形天線、垂直天線、接收機(jī)所在部位的（800～989）kHz頻段內(nèi)電磁信號(hào)，實(shí)測(cè)信號(hào)強(qiáng)度值不大于羅盤(pán)工作時(shí)的固有噪音電平的1.7倍;使用示波器和高頻電壓表在羅盤(pán)檢測(cè)口2KX1內(nèi)2-4孔處測(cè)量羅盤(pán)接收機(jī)中頻輸出端的噪音電平，不大于羅盤(pán)工作時(shí)的固有噪音電平。航空器及無(wú)線電羅盤(pán)的外界和內(nèi)部電磁信號(hào)強(qiáng)度滿足其正常工作要求，排除（800～989）kHz頻段電磁干擾的可能。

④將控制盒的波道旋鈕置于非（800～989）kHz所在的其他波道，羅盤(pán)自檢正常，各頻率自檢時(shí)耳機(jī)內(nèi)均可聽(tīng)到自檢音響信號(hào);將控制盒的波道旋鈕置于“頻率調(diào)諧”位置，通過(guò)預(yù)先調(diào)諧盒置入頻率1777.5kHz，航向指示器上指針向逆時(shí)針?lè)较蚱椒€(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)?；诖耍梢源_認(rèn)羅盤(pán)控制盒、控制盒至羅盤(pán)主機(jī)自檢信號(hào)線、控制盒至預(yù)先調(diào)諧盒控制信號(hào)線無(wú)故障。

⑤無(wú)線電羅盤(pán)在各頻率自檢，通過(guò)示波器分別監(jiān)測(cè)無(wú)線電羅盤(pán)檢測(cè)口2KХ1內(nèi)3-2和3-3孔處的正弦波和余弦波信號(hào)，發(fā)現(xiàn)（800～989）kHz頻段的輸出波形與其他頻率的正弦、余弦信號(hào)波形不一致，由此可判斷故障部位在無(wú)線電羅盤(pán)前端，排除由航向指示器引起的可能性。

⑥航空器斷電情況下，更換性能良好的無(wú)線電羅盤(pán)接收機(jī);航空器上電后對(duì)無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢，航道羅盤(pán)不指示45°±5°，該故障現(xiàn)象應(yīng)與無(wú)線電羅盤(pán)接收機(jī)無(wú)關(guān)。

⑦航空器斷電情況下，更換性能良好的環(huán)形天線及環(huán)狀匹配裝置;航空器上電后對(duì)無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢，航道羅盤(pán)不指示45°±5°，該故障現(xiàn)象應(yīng)與環(huán)形天線及環(huán)狀匹配裝置無(wú)關(guān)。

⑧航空器斷電情況下，更換性能良好的預(yù)先調(diào)諧盒;航空器上電后對(duì)無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢，自檢良好，分析該故障現(xiàn)象應(yīng)與預(yù)先調(diào)諧盒有關(guān)。

⑨航空器斷電情況下，重新安裝原機(jī)預(yù)先調(diào)諧盒;航空器上電后對(duì)無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢，自檢良好，排除預(yù)先調(diào)諧盒自身對(duì)該故障現(xiàn)象的影響，判斷該故障現(xiàn)象應(yīng)與預(yù)先調(diào)諧盒相連的電纜或電連接器有關(guān)。

⑩無(wú)線電羅盤(pán)在（800～989）kHz自檢，輕輕晃動(dòng)與預(yù)先調(diào)諧盒相連的電纜及電連接器8XX1，自檢不正常的故障現(xiàn)象時(shí)隱時(shí)現(xiàn)，說(shuō)明該故障現(xiàn)象應(yīng)與電連接器8XX1及電纜有關(guān)聯(lián)。

{11}航空器斷電情況下，測(cè)量預(yù)調(diào)控制盒電纜連接器8XX1至羅盤(pán)主機(jī)電纜連接器2XХ1的導(dǎo)通與絕緣性能，線路良好;分解電連接器8XX1，未發(fā)現(xiàn)脫焊和虛焊現(xiàn)象。進(jìn)一步按電連接器修理技術(shù)要求檢查8XX1插孔的質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)無(wú)縮孔現(xiàn)象;檢測(cè)電連接器插拔力，多次測(cè)量值在技術(shù)指標(biāo)允許值的下限;使用放大鏡更進(jìn)一步檢查電連接器8XX1各插孔形態(tài)，發(fā)現(xiàn)一插孔變粗，存在較為顯著的邊緣磨損現(xiàn)象。將該插孔換新處理后，航空器上電，無(wú)線電羅盤(pán)在各頻率自檢良好，故障排除。

通過(guò)以上的最小故障單元定位過(guò)程，將故障點(diǎn)定位至預(yù)先調(diào)諧盒電纜連接器8XX1的一處插孔。該處插孔隨著航空器服役年限的加長(zhǎng)及與對(duì)接部位多次插拔而加劇接觸磨損和疲勞，機(jī)械可靠性變差，接觸失效概率增大，導(dǎo)致預(yù)先調(diào)諧盒與羅盤(pán)接收機(jī)在（800～989）kHz的自檢信號(hào)無(wú)法有效傳輸，造成自檢故障。

4 ?啟示與建議

作為某型航空器飛行導(dǎo)航綜合系統(tǒng)的重要組成部分，無(wú)線電羅盤(pán)自身包含的部件較多，外部又要與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)、話音匹配裝置、無(wú)線電導(dǎo)航臺(tái)架進(jìn)行通信，工作過(guò)程較為復(fù)雜。在查找無(wú)線電羅盤(pán)故障部位的過(guò)程中，要詳細(xì)地觀察羅盤(pán)在三種工作模式下的故障現(xiàn)象，識(shí)別其發(fā)生在一種、兩種工作模式，還是三種工作模式都不正常工作，進(jìn)而縮小故障診斷范圍。根據(jù)產(chǎn)品工作原理和故障統(tǒng)計(jì)信息，無(wú)線電羅盤(pán)故障多發(fā)于羅盤(pán)接收機(jī)中，容易導(dǎo)致在故障定位時(shí)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)主義的慣性思維著眼于羅盤(pán)接收機(jī)的內(nèi)、外部相關(guān)電路，進(jìn)而忽視其它產(chǎn)品特別是電連接器可能出現(xiàn)的失效和故障，影響排故效率。本次故障案例即可通過(guò)“天線”、“羅盤(pán)”兩種工作模式正常工作的現(xiàn)象，從無(wú)線電羅盤(pán)工作原理和交聯(lián)關(guān)系上排除大部分電路有故障的可能性，從而將故障部位縮小至預(yù)先調(diào)諧盒相關(guān)線路中，再逐步定位至電連接器的插孔。

基于此，對(duì)有關(guān)產(chǎn)品、系統(tǒng)在機(jī)上聯(lián)調(diào)聯(lián)試和使用維護(hù)過(guò)程中遇到性能故障時(shí)，要認(rèn)真分析各組件的工作原理以及系統(tǒng)間的交聯(lián)情況，在此基礎(chǔ)上通過(guò)串換組件或測(cè)量相關(guān)信號(hào)及線路良好性等方法逐一排除故障。同時(shí)，在故障排查過(guò)程中應(yīng)留意觀察故障現(xiàn)象在采取相關(guān)措施后的變化情況，視情制定下一步故障診斷措施，直至確定最小故障單元，同時(shí)也應(yīng)注意以下安全事項(xiàng)：

①拆卸、安裝各組件、電纜連接器應(yīng)在航空器未上電時(shí)進(jìn)行，以確保人員、航空器、機(jī)載設(shè)備和部附件的安全。

②安裝各組件、連接電連接器時(shí)應(yīng)對(duì)正并緊固，防止因組件、電纜未連接到位而影響故障識(shí)別與診斷。

③必要時(shí)，故障診斷過(guò)程中可晃動(dòng)電連接器及電纜，但動(dòng)作要輕柔、緩慢，防止因過(guò)分彎折、拉伸而產(chǎn)生次生故障。

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