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1、763飞机诊断技术摘要：在对诊断技术概况作出简要叙述的基础上，概述波音767、757等现代飞机机载计算机的自诊断情况，以临近电门信号处理系统为实例，分析临近电门信号处理系统的基本原理, 微机对系统内各附件的诊断推理过程及方法，重点说明诊断技术对维修的重要性。关键词：诊断；自检；PSEU1.诊断技术的定义及发展现代飞机是一种高科技运载机器，由多个分系统组成，在营运中，各系统都会发生物理或者化学变化，产生各种不同的信息。在医学中应用诊断这个术语，人们是非常熟悉的，但机器诊断技术是近二十年来，随计算机技术、现代测量技术和信号处理技术的迅速发展而发展起来的一种新技术。与医疗诊断相类似：机器诊断技术是通
2、过各种方法采集一个系统或一台机器在运行时产生的能量、介质、力、热及磨擦等物理或化学参数的传递和变化信息，这些信息的变化直接或间接地反映出系统的运行状态，诊断技术就是根据机器运行时产生的不同的信息变化规律（信息特征），由局部推测整体、由现象判断本质，来识别机器运转是否正常，找出机器故障的真实原因，提出修复措施和预防故障再次发生。自从机器问世以来，人们就凭感觉或经验对机器的功能进行诊断，例如用手摸，以测定它的温度是否过高、振动是否过大；用眼观查，以判别它是否有异常等。这种简单的诊断技术在当前科学技飞快发展的时期已远不够用了，现代诊断技术是包括数学、物理和化学等多门学科交叉横向联合的新兴边缘学科，它
3、具有广泛的理论基础，几乎涉到自然科学的各个部门，它最新发展动态是利用模糊数学和计算机监测技术模似人脑的思维方式对机器进行智能诊断，即专家诊断系统。2.飞机机载计算机诊断故障在B757、B767等现代大客机上，都采用了发动机和机组警告显示综合计算机系统（EICAS），它是由两台独立工作的微机（左、右）、两显示器（上、下）、一个显示器控制面板、一个维护控制面板组成。它采用CAPS-8型CPU，配有丰富的接口芯片，可接收数字式、似式、离散式信号，大规模地对飞机各系统进行状态监测，显示状态、告警和维护的信息，并记录发生严重故障情况时的数据。飞机有故障一般在EICAS显示器都会有信息显示，提醒机组和维护
4、人员，采取措施消除故障,大大提高了飞机的安全和易维护性。在飞机上主要分系统中，一般都由一台或多台微机监控，不仅提高了可靠性，而且自动化程度高，大大减轻了飞行员的劳动强度。微机的自动检测、诊断和储存功能，为以可性为中心的维护工作，提供了大量的科学数据和信息。一般计算机软件是由数据和程序级构成，而飞机监控计算机软件则由数据、知识和推理三级构成。在处理实际问题中，飞机监控计算机从数据库出发，调用知识的相应知识，运用逻辑推理来获取所需的结果。（1）诊断输入部分的某个传感器失效的方法：一般是检测它的激励电压值是否在规定范围内，如超出范围，则确诊为传感器及相关电路失效，或者从不同途径到相同量值进行比较，来
5、多数表决出某个传感器及相关电路失效。（2）诊断输出部分的方法：主要是检测它的反馈信号是否与计算机指令一致，如不一致的时间超出规定值，则确诊为执行机构及相关电路失效，或者检测最终结果的状态参数值，来诊断状态值是否超限（如超温、超压、超转等）。（3）诊断控制部分的方法：主要是两台相同输入计算机。在输入信号一样时，比较输出结果是否一致，来确定计算机是否有效；或微处理器依靠自检软件采用一些指令检测它能否正常执行诸如传送、运算、判断等功能，来检测其内部的存储器、总线和插件有无故障。诊断结果会存在非易失存储器内（NVM），储存方式一般是按飞行各航段故障发生时序，先入后出存储（FIRST-IN-LAST-O
6、UT）。并在发动机状态和机组警告系统（EICAS）显示屏上，显示维护信息，提醒维修人员读取计算机内存故障信息。读取计算机内存故障信息的方法一般是在地面按压计算机面板上的读取键（如BIT键）读出。读出后要求维护人员记录在工作日记中，认真分析和研究，判明故障信息的属性（瞬时性、间歇性、可靠性等），采取正确措施处理后，才能在计算机上按压清除键（如RESET、ERASE等键），清除故障信息。计算机对自身和外接设备的自检，按工作方式来分，可分为开机自检、人工自检、连续自检等。开机或人工自检都是启动自检程序，由微处理器CPU采用一些指令检测其内部能否正常地执行诸如传送、运算、等功能，来诊断存储器、总线和插
7、件等有无故障，并对外接设备注入微电信号，测量其反馈情况，是否与计算机指令一致。开机自检是计算机通电后，自动启动自检程序，而人工自检一般是在处于静态（通电但不运行）时，维护人员通过操纵计算机面板的人-机对话按键，如自检“VERIFY”，来启动自检程序。连续自检是通过软件或组合逻辑电路来连续监测系统各附件在运行中的状态参数值，是否在允许范围内，如超限，计算机则设置并存储相应的故障信息。 计算机的自检和储存故障信息的功能，为维护人员的排故工作，提供了方便。但故障信息具有多样性（一个故障元件可能对应着多个信息及代码，一条信息和代码又可能由多个元件故障引起），而在故障隔离手册中（FIM），又是按故障顺序
8、排列并且列出相应的故障隔离程序，在排故工作过程中，容易孤立地逐条去排除故障，难免多走些弯路。如果维护人员了解计算机的故障诊断原理和逻辑推理过程，就能定性分析和判断计算机故障信息的属性（相关性、间歇性、真假性、可靠性等），采取比较正确的处理措施，提高排故效率和预防故障的再次发生，保障航班安全正点。下面我们以云航B767-300型，临近电门处理系统为例子，根据维护手册和厂家资料来叙述其基本原理和自情况。二）电感式位置传感器（临近电门）信号处理系统的组成及基本原理， 电感式位置传感器（临近电门）信号处理系统的组成（线路手册32-09-01）：它主要是由可互换的八个临近电门电路板将电感传器的模似量转为
9、数字逻辑信号、输给三个不可互换逻辑电路板综合处理后，再由三个可互换的驱动电路板输出电压信号或接地信号，驱动外接继电器或指示灯工作。为起落架、门和缝翼等位置状态，提供指示或操纵控制；还有一个微机检测装置和人机对话面板。使临近电门信号处理系统具有数据处理、逻辑判断、自诊断及故障存贮等能力。以上电路板、微机检测装置和人机对话面板都集中装于一个控制盒内，即临近电门电子组件PSEU。其电感测量电路的基本原理是一种调幅式测量电路如简图1所示，传感器线圈L和临近电门电路板内的电容器C组成并联谐振回路，临近电门电路板内的脉冲发生器起一个衡流源的作用，给谐振回路提供一个稳定的频率（f0）和激励电流i0,当金属目
10、标片远离传感器线圈，LC并联谐振回路的固有频率f等于脉冲发生器的频率f0（f =f0=1/2LC）,回路呈现的阻抗最大，输出电压也最大（13.1V），当金属目标片靠近传感器线圈,线圈的等效电感量L会随距离的减少而增大,导致回路失谐,从而使输出电压降低至0.3V。输出电压经放大和比较后,向逻辑电路板输出逻辑信号(1为金属目标片远离传感器线圈,0为金属目标片靠近传感器线圈), 经逻辑电路板综合处理后, 由驱动电路板输出电压信号或接地信号，驱动继电器或指示灯工作。在实际中，由于传感器分布广、连接导线长，造成该电路存在着较大的导线分布电容，易受空间电磁场的干扰，使传感器线圈L和电容器C组成并联谐振回路
11、的失谐，产生目标片接近的假信号。例如B5001号B767飞机的左外侧应急灯闪亮,正常情况下,任一左侧舱门打开并且滑包放出, 左外侧应急灯点亮,但由于左侧后舱门滑包的临近电门,受APU电源线和旅客服务系统的电源线的空间电磁场干扰, 使传感器线圈L和电容器C组成并联谐振回路的失谐，产生目标片接近的假信号,当左侧后舱门打开后, 左外侧应急灯闪亮。PSEU的故障诊断（也叫自检）是由自诊断软件实现的，飞机在地面，在PSEU上，人工拔动数码选择轮，选定要检测的系统的代码（如507，表示所有系统），按压人工自检键“VERIFY”，将启动自检程序，它将完成以下三种自检(1)比较一组相关联的传感器目标片位置,来
12、表决某个同组传感器目标片位置是否合理。(2)测量传感器的电感量是否在范围内（目标片远离为4.7至5.0MH, 目标片接近为5.2至6.5MH，线路电阻小于20欧姆）,来判别传感器及相关线路是否有短路或断路故障。（3）对临近电门电路板注入目标片远离（Far）或接近（Near）信号，检测逻辑和驱动电路板是否按指令工作，来判别它们的有效性。在此过程中，会引起驾驶舱内信号灯闪亮、EICAS信息瞬时出现一些混乱信息、飞机瞬时处于空中位、电源汇流条转换等现象。此时，最好不要操纵与PSEU有关的系统，否则可能损坏设备，例如97/8维修人员在做临近电门电子组件(PSEU)人工自检时,有人也同时在操纵关闭后舱门
13、,从而造成了后舱门操纵马达离合机构脱开的故障。系统在自检过程中，PSEU上的显示屏会显示“CCC”。完成后，会显示“999”，如果没探测出故障，1分钟后，自动中止显示屏显示，按压灯光测试键“PRESS/TEST”可人工中止自检。如果探测出故障，会有相应的故障附件代码在显示屏显示，并有相应的故障指示点亮（TARGET或SENSOR或CARD）。飞机在地面，在PSEU上，还可以测量一些临近电门目标片的实际位置。其方法是：人工拔动数码选择轮，选定要检测的临近电门代码，按压人工目标片测量键“TARGET TEST”，将启动检测程序，通过测量传感器的电感量，判断目标片是远离还是接近，并将来所测得的传感器
14、电感量值与内存标准值相比较，来判别所测传感器及临近电门电路板是否有效，如果无效，在PSEU上会有相应的故障指示灯点亮（SENSOR或CARD）；如果有效，大约5秒后，在PSEU上会有相应的目标片位置指示灯点亮（NEAR或FAR）。例如，我公司B767在运营过程中，客舱门曾多次在非增压状态下，出现EICAS舱门末锁好的间歇性警告假信息，都是由于舱门锁机构因缺乏润滑而卡阻，锁临近电门目标片（或杆）没有完全到位，而引起的。在PSEU上做人工目标片位置测试时，可以检测出相关的锁临近电门目标片位置与实际位置不一致，指示目标片远离。在增压状态，故障信息会自动消除。润滑门锁机构后，故障排除。飞机在空中，如果
15、存在某种不安全状态，延时一定时间后（如缝翼不对称，延时4秒），PSEU会启动自检程序，针对此种不安全状态，检测一组多个传感器的目标片位置，来表决某个传感器的目标片位置是否合理，如有问题，PSEU则设置并存贮该传感器目标片故障信息（如缝翼在中间位，缝翼位置传感器S276-S287、S300-S305的目标片位置应远离；而缝翼位置传感器S276-S281、S294-S299的目标片位置应接近，如某个缝翼位置传感器感受的实际位置与其它缝翼位置传感器不一致，PSEU则设置并存贮该传感器目标片故障信息）。然后再启动传感器自检程序，测量相应的传感器的电感量是否在范围内，来判别该传感器及相关线路是否有短路或
16、断路故障，如有故障，PSEU则设置并存贮该传感器的故障信息。完成空中自检后，PSEU会自动中止自检程序。起落架位置指示是双通道系统（SYSTEM-1、SYSTEM-2），在空中，如果任一通道的起落架位置与起落架手柄位置不一致，延时25秒后，PSEU会启动自检程序，检测起落架及门位置传感器的目标片位置是否合理，传感器是否有故障。延时30秒后，EICAS会锁定维护信息“LDG GEAR MON”；如果两个通道的起落架位置与起落架手柄位置不一致，延时25秒后，PSEU会启动自检程序，先1号通道，后2号通道，检测相应通道的起落架及起落架舱门位置传感器的目标片位置是否合理，传感器是否有故障。同时EICA
17、S会有相应的警告信息。例如98/2，B5001号波音767飞机，由于起落架旋转轴承因缺乏润滑，空中收起落架有卡阻现象，而使收好并锁好起落架舱门的时间，不规则地超出限期，因自检时间不足，PSEU则设置并存贮的故障信息也是不规则地，但大部份故障代码是属1号通道，EICAS有维护信息“LDG GEAR MON”和警告信息“GEAR DISGREE”或“GEAR DOORS”。润滑起落架旋转轴承后，故障排除。PSEU可存贮空中自检结果，大约有50个LRU（航线可更换件），在无电状态可保持240个小时。在地面，可连续按压读取键“BIT”，读取故障信息：在PSEU上显示屏显示故障附件代码（在PSEU的标牌
18、上有代码含义），并有相应的故障灯点亮（TARGET或SENSOR）。PSEU有内存故障，虽然没有相应的EICAS维护信息提示维修人员去读取PSEU的故障信息，但可以根据机组反映的故障情况是否与PSEU相关联，如舱门位置指示及操纵控制、起落架位置指示、缝翼位置指示及操纵控制等系统有故障都要到PSEU上去读取故障信息或人工自检。另外，有些系统EICAS会有间接的维护/状态信息，提示维修人员去读取PSEU的故障信息，如“LDG GEAR MON”、“AIR/GND DISGREE”。由于PSEU空中自检的故障信息，无航班信息，而在定检工作中有时需要模似空中状态，可能会存贮许多无意义的故障信息，会给分
19、析故障信息的属性带来因难。从上述的临近电门信号处理系统分析，可知；计算机自检主要是对其电附件的自诊断，由于技术和成本原因，诊断方法和手段都有一定的缺陷，诊断结果只是范围，例如，它判断出某个电附件有故障，实际上是一个“环路”故障信息，它包括电附件、连接导线和信号接收处理装置等；对机械性故障（如卡阻、疲劳等），只能监测其状态值，可能还会出现一些杂乱故障信息，容易误诊断。在维护工作中，要求维护人员不仅要对全系统有一个清楚的认识，认真观察和记录有关故障信息，还要依据计算机自检原理，明辨故障信息的属性（相关性、间歇性、真实性和适航性等），相关性多个故障信息之间，可能有一定的因果关系和相互关联。一般情况下
20、，主分系统计算机检测到故障都会在EICAS有维护信息显示，提醒机务人员去相应的计算机读取具体的故障信息。读得的结果可能是一组多个相互关联故障信息；真实性在自动控制系统中，一般都有二种电路，一种是控制和操纵电路，另一种是监测电路，它们之间有一定的关联，如果系统控制和操纵有故障，监测电路一定会产生相关故障信息，提醒机组注意和处理，这种情况，我们就定义为真实故障。如果系统控制和操纵正常，但监测电路有故障而产生的错误信息，这种情况，我们就定义为虚假故障。间歇性有些故障不是每次飞行都会出现，只在一定条件下，会出现。在计算机中，内存故障信息是不连续的。这种情况，我们就定义为间歇性故障。适航性在最低设备放行
21、指南中（MEL），从安全性和经济性等方面，为我们提供了放行飞机的依据。飞机有故障能否适航，需维护人员查阅此手册（MEL）。采取相应的措施后，才可放行飞机。并对有关设备进行目视检查，无异常后，才可按最低设备放行指南中（MEL）相应换件。总之：在排除与PSEU相关联的系统故障时，要对全系统有一个清楚的认识，认真观察和记录有关故障信息，依据计算机自检原理，明辨故障信息的属性（相关性、间歇性、真实性和适航性等），并对有关设备进行目视检查，无异常后，才可按维护手册排故换件。作者：张向东，男 出身：1964年6月 藉贯：辽宁省昌图县 学历：工学学士 职称：电气工程师 研究方向：自动检测 参考书目；（1）黄贤武、郑筱霞传感器原理与应用电子科技大学出版社，1994年。（2）张是勉、关山自动检测系统实践中国科技大学出版社，1990年。（3）BOEING 767 FAULT ISOLATION MANUAL（4）BOEING 767 MAINTENACE MANUAL
