非航电系统（共7篇）
非航电系统 篇1
航空电子系统中各计算机承担着不同的任务。如机载雷达、飞控系统等航空电子系统可利用自身的机载计算机进行机内测试( BIT) 。但如液压系统、起落架系统等非航电系统本身没有计算机,无法对自身的故障进行检测、诊断和隔离［1］。通过采用非航电监控技术,利用非航电监控处理机( NAMP) 构建非航电监控系统,初步实现航空电子与非航电的系统综合,改善全机的可测试性和可维修性,减少飞机维护的工作时间和工作难度。
1 NAMP计算机在非航电系统中交联关系
NAMP计算机是非航电系统故障检测中心,实现非航电系统的管理和控制并实现航空电子与非航电的接口。它主要对非航电系统及其自身的信息进行采集和综合处理,实现状态监控和故障检测。作为航空电子系统的一个子系统,NAMP计算机管理非航电系统的启动检测工作,通过总线与航空电子系统的有关分系统交联,承担着非航电系统的信息上报、告警驱动输出工作以及负责转发飞机状态信息到非航电系统设备的工作,构成了一个具有3 层结构信息综合传递网络［2 －3］。非航电监控处理机交联关系如图1 所示。
2 NAMP计算机虚警诊断分析
对综合非航电系统的检测主要包括机内测试设备( BIT) 和外部自动测试设备( ATE) 。BIT具有自检测功能,自检测包括系统加电自检测、周期自检测和地面维护人员启动自检测。在自检测方式中,系统对检测到的故障自动判别分类为警告级和注意级,记录出现的故障代码,同时根据故障代码,显示故障提示信息, 确定故障源,将故障隔离到外场可更换单元( LRU) 。 地面ATE对航电系统进一步检测,维修人员可通过查询自检测方式中记录的故障代码,确定故障源,为ATE提供维修信息。通过ATE的检测,可以进行故障检测、定位、隔离,更换故障的内场可更换单元( SRU)［4］。 并对SRU级内部单元或电路进行维修。
2. 1 NAMP计算机虚警的故障模式
NAMP计算机在非航电系统中,在提高飞机的可测性和可维修性的同时,还存在着容易忽视的问题,最突出的就是故障诊断能力较差、虚警率较高,与系统的设计目标存在较大的差距［5］。虚警在美军标《MIL - STD - 2165 》、国标《GJB2547 - 95 》及IEEE《IEEE - STD - 1522》中的定义为: BIT或其他检测模块指示被测单元或检测电路有故障,而实际不存在的情况。虚警的表现大致分为两类。具体如表1 所示。
2. 2 虚警原因分析
在设备或系统投入使用后,导致虚警问题不再受人的控制,根据总结分析导致虚警原因主要来自NAMP计算机系统及电气线路中。
2. 2. 1 NAMP计算机自身导致的虚警
非航空电子系统多数为机电系统,在环境应力、电磁干扰等因素的影响下,由于监控交联关系的复杂性和机电系统内部构件之间的关联耦合作用,不确定因素及不确定信息充斥其间。不同的故障、不同的状态可能产生相似的故障现象,影响到诊断的准确性。NAMP计算机自身发生故障,NAMP计算机能传送错误信息和报告错误的故障代码,即“假报”,导致Ⅱ类虚警发生［6］。
( 1) NAMP计算机在非航空电子系统导致的虚警。 非航空电子系统在实际运行中经常受到多种环境应力的影响,使其机械和电气性能不断变化,如接触连接、 绝缘和电磁屏蔽性能变差等。当环境应力超出系统设计指标时,易发生间歇故障; 再者系统正常工作过程中串入不当的激励,如电压的瞬间波动和瞬时的电磁干扰,导致系统出现瞬态故障。间歇性故障和瞬态故障作为特定的故障模式,与硬件故障症状相同,而地面复查时无法复现,出现重测正常的现象,这就产生了Ⅱ类虚警。研究表明,对于非航空电子系统,这两类故障的发生概率远高于硬故障。
( 2) NAMP计算机的电气线路导致虚警。电气线路故障包括导线、继电器和电连接器等,遍布于机身, 构成信号传输网络。任何一电气线路故障,不仅影响系统本身的正常工作,而且将引起NAMP系统的诊断决策产生偏差,导致虚警事故的发生。以电连接器为例,作为电气线路中的一种基础元件,用于实现电信号的传输可控制以及电子与电气之间的电连接。非航空电子系统的运行数据和NAMP计算机的维护自测试指令的传输都需要电连接器的参与,但在环境应力和电磁干扰的作用下,易导致电连接器失效,表现为间歇性故障,进而导致NAMP计算机虚警。
2. 2. 2 NAMP计算机BIT的虚警
BIT虚警问题是导致武器系统战备完好性差、使用保障费用高的重要因素。虚警率高不但直接影响BIT的有效性,而且对武器系统任务完成及系统可用性、维修和备件产生不利影响。
( 1) 影响系统或设备可用度: BIT虚警、虚警率增加, 导致BIT正确指示率和有效性下降,使得武器系统中部分设备功能得不到充分利用,影响武器系统任务成功率。
( 2) 影响可靠性和维修性: 在武器系统工作中,BIT虚警会降低其任务可靠性; BIT虚警还使得好的外场可更换单元( LRU) 被拆卸和维修,造成无效的维修活动。
( 3) 影响维修备件: BIT虚警估计值和实际值之间相差过大,使得备件数目难以有效确定,可能造成备件浪费或备件少而贻误战机。
( 4) 失去操作、维修人员信任: 对BIT失去信任, 会忽视BIT指示,可能造成严重后果。如飞行员在飞行中不管BIT指示,可能会危及飞行安全; 而维修人员对BIT失去信任,可能会失去BIT改善武器系统维修性和简化维修的作用。
2. 3 NAMP计算机虚警故障的抑制
鉴于虚警给非航电系统带来的危害,应从根本上采取工程方法进行抑制虚警的产生。
( 1) 根据重要度和危害性分析,对检测对象实行检测冗余设计,进行故障表决,以判断是检测对象发生的故障还是NAMP系统本身的故障。
( 2) 采用这种滤波措施,消除由信号干扰引起的虚警。
( 3) 利用分布式测试方案将故障定位到外场可更换部件级( LRU) ,避免故障隔离错误,减少虚警。
( 4) 间歇性故障导致的虚警,测试人员可以采用连续测试、连续监控、数据分析的策略筛选出早期避免的故障,减少虚警发生的概率。
( 5) BIT的工作机理是执行实时在线状态监控,有效实施故障检测、隔离和定位,以便采取正确措施进行故障控制和恢复。进行BIT设计时,重点应从故障检测、诊断和决策这3 个阶段入手来降低BIT虚警率,如图2 所示。
2. 4 维护保养
完善的维护保养是虚警抑制能力充分发挥的前提。地域气候的不同和使用维护的差异,导致NAMP系统和非航空电子系统出现了产品可靠性试验中未发现的虚警。虚警作为特殊的故障模式,在实际使用中易发生故障的构成件及其相应的故障模式,并将其分析结果作为维护保养的改进事项。传统的维护保养以技术说明书和使用维护说明书为指导,辅以地面维护规程等来开展维护保养工作。维护保养流程如图3 所示。
3 结束语
NAMP计算机作为非航空电子系统的故障检测中心,对非航电系统及其自身的信息进行采集和综合处理,实现状态监控和故障诊断,而抑制NAMP系统的虚警,对提高飞机性能有着重要作用。本文分析了NAMP系统产生虚静的原因,在总结了当前设计人员采取的一些工程方法抑制虚警的产生,提出维护层面的维护性保养,一定程度上抑制了虚警故障的发生。
航电枢纽清污系统改造 篇2
关键词：清污机,门座式起重机,转运小车
0引言
汉江崔家营航电枢纽工程位于汉江中游丹江口—钟祥河段,坝址位于湖北省襄阳市下游17 km处,是一个以航运为主,兼有发电、灌溉、供水、旅游、水产养殖等综合开发功能的项目。电站安装6台15 MW灯泡贯流式发电机组,额定水头下耗水量366 m3/s,年利用小时4331 h,年平均发电量3.89亿k W·h,枢纽于2010年全面建成投运。
每年汛期,当河水流量在2000~3500 m3/s时,上游支流的大量水草顺流而下,聚集在发电站机组进水口,草堆厚度将近2 m。原有1台移动式耙斗清污机清污能力有限,导致机组拦污栅经常性堵塞,影响机组出力,严重时直接造成机组逆功率事故停机。水流在进水口1#~6#机组挡墙形成涡流,如果6#机堵塞将蔓延至5#机堵塞,6#,5#堵塞将蔓延4#机堵塞,如此恶性循环。因水草堵塞,机组负荷只能达到额定负荷的70%。表1为清污系统改造前2011年9月的发电量统计,从数据可以看出因清污不及时给电站造成直接发电经济损失高达27.4万元/天。
1清污系统设计构成
崔家营航电枢纽清污系统设计主要由浮式拦污栅、进口拦污栅、耙斗式清污机组成。
(1)浮式拦污栅。浮式拦污栅由127个的浮栅单元(浮箱)组成,通过36ZAB6X19+FC1670SZ钢丝绳串联并固定,浮式拦污栅主要用于拦住漂浮物,避免漂浮物直接冲进进水口拦污栅造成堵塞。
(2)进口拦污栅。进口拦污栅由1组75度角斜栅构成,由栅叶、清污导板、支撑钢柱组成,设置在机组进水口前,用于拦阻水流挟带的水草、漂木等污物。
(3)耙斗式清污机。1台2×80 k N耙斗式移动清污机装于机组流道进水口检修平台,主要用于电站6台机组流道进水口拦污栅栅面清污和水平运污。清污机采用液压耙斗,耙斗宽3.75 m,最大容量2 m3。
2原有清污设施存在的问题
(1)水草数量远远超出预期。汉江上游及唐白河支流河道的杂草每年汛期顺流而下,漂流至崔家营上游坝区水域。在泄水闸没有泄洪、电站发电的情况下,杂草会随水流在电站浮式拦污栅前聚集,崔家营清污系统为普通配置,汛期水草聚集量超出了设计清污能力。
(2)浮式拦污栅拦污效果有限。当杂草垃圾在拦污栅前聚集较多时,整个浮式拦污栅会有较大的弯曲弧度,杂草全部聚集在弯曲部位,堆积到一定程度后,从浮式拦污栅底部翻进电站进水口,在拦污栅前大量聚集。
(3)耙斗式清污机清污效率低。耙斗式清污机完成一次清污过程平均耗时约10 min,打捞杂草约1 m3,从6#机组清污点至卸污场往返用时10 min,且清污范围局限于进口拦污栅栅面,另外清污耙斗自身重量不够,遇到吸附在拦污栅厚实的草堆,清污耙斗下不去抓不动,能力有限,种种缺陷造成清污能力效率低,清污机无法解决大量杂草问题,只能作为辅助的清污工具或非汛期的栅面清污工具。
(4)清污机不能动水清污。清污机采用下水电缆控制液压耙斗,下水电缆由于自重和水流作用,频繁扯断电缆;同时液压耙斗在水流作用下,经常出现抓空现象。当大量杂草被发电水流吸附在拦污栅前时,清污耙斗下不去也抓不动,需停机清污。
(5)清污存在“盲区”。部分杂草、污物可穿过拦污栅进入检修门槽,造成机组技术供水管路堵塞、放检修叠梁门时门底因杂物造成检修门漏水。现有清污设备无法清理门槽内杂物,只能使用人工清污,清污任务重而且危险性大。
3清污系统改造
结合现场条件,针对清污系统存在的问题,通过局部改造、增加设备、更换设备、优化设计等方式进行的一系列改造,提高了清污效率,降低了发电损失。改造后的清污系统现场布置如图1所示。
3.1增加固定门座式起重机和专用排漂门
根据6台机组发电时的水流在6#机位置形成涡流,杂草在6#机前拦污栅聚集的特点,结合现场水工建筑物的实际布置,选择在6#机挡水墙上增加1台门座式起重机,起重量8 t,臂长17 m,工作幅度5~15.5 m,抓斗最大容积2.5 m3,可360°全方位旋转,门座式起重机清污效率高,完成一个清污动作用时约45 s。通过门座式起重机将6#机范围内的污物抓到泄水闸1#孔。
同时在泄水闸1#孔增加排漂叠梁门(利用原有3节检修叠梁门,新增1节2 m高的叠梁门组成排漂叠梁门),排漂叠梁门总高度低于上游正常水位1.9 m,配合工作弧门将漂浮在水面上的污物快速地排至下游,同时减少泄水量,还可避免对下游护袒的冲刷。
固定门座式起重机造价低,覆盖范围15.5 m,只能清除6#机局部范围内的污物,不能清除其他机组进口拦污栅前的污物,移动门座式起重机可以解决此类问题,值得推广但造价较高。
3.2增加1台清污机
重新设计1台清污机与原有清污机同轨道。为解决下水电缆问题及实现动水清污,新增清污机采用机械耙斗,并通过机械加压确保耙斗在大量杂草环境中也可实现闭合。同时将清污耙斗宽度增加至5 m,耙斗容量增加至3 m3,耙斗重量增加至6t,增设悬臂抓斗以满足检修门槽及拦污栅前辅助清污的要求。
3.3增加1台转运小车
在检修门槽盖板上新增1台转运小车,用转运小车代替原有的清污机集污斗,实现3台清污机共用1台转运小车运污,小车容量为12 m3,具有现地/遥控功能,方便操作。运污小车取代集污斗,不仅具有清污机转运杂物的功能,还能实现同轨道的2台清污机同时运行,提高了清污效率。
4改造效果
清污系统通过一系列的改造,整个清污体系较为完善,运作协调,高效,为正常发电提供了保障。经过2015年大量水草侵袭检验,清污系统改造成效显著,发电损失降低到98.68万元,见表2。
5导污思路
清污的最佳方案首选导污,充分考虑发电耗水量与泄水量的问题,通过科学的比较和合理的疏导使污物在排漂门前聚集,在合适的时间开启排漂门,将聚集的污物直接排放至下游,可以很好的解决清污难题,提高发电效率,减小清污投入。浮式拦污栅的设置相当重要。浮式拦污栅普遍采用的是钢丝绳柔性连接方式,由于发电水流原因呈一定弧度,杂草聚集在弧线上,因此,在设置浮式拦污栅时应尽量增大角度,减少弧度,由于崔家营的原有水工建筑物的特殊性,浮式拦污栅设置的改进实施代价过高。目前,国内有些设计单位已考虑到导污这个问题,将进水口的进水设计为侧面进水,有效的解决导污问题。
6结语
清污工作是内河航电枢纽的技术难题之一,不同环境、不同的地理位置,污物不同,清污方式不同,因地制宜制定适合本枢纽的清污方式显得十分重要。崔家营清污技术改造遵循“一导二疏三打捞”的原则,对于无法通过水流疏导的污物,在清污设备上改造创新,提高清污效率,改变传统的清污模式,系统解决清污过程中排污、打捞、转运的问题。一是因地制宜,采用效率更高的门座式起重机配合排漂孔进行清污、排污,其中移动门座式起重机在大量漂浮物的水电站清污的应用研究值得推广;二是技术改造,将传统清污机集清污、运污的功能分开,单独装设遥控运转小车,进一步提高清污机的工作效率。
参考文献
[1]王友亮,刘然心,汪宏志.三峡水利枢纽拦污和排污工程措施研究[J].长江科学院院报,1997,(2).
[2]童中山,周辉,吴时强,等.水电站导漂建筑物研究现状[J].水利水运工程学报,2002,(1).
飞机航电系统故障排除方法分析 篇3
在这里, 我们按照航线工作和定检工作来分别进行故障分析:
1 日常飞行中航线维护出现故障的排除分析
航线维护中出现的故障, 按照故障出现的时间, 可以分为航前 (含过站) 故障、飞行中故障和航后故障。航前故障最为头痛, 因为飞机马上要执行航班了, 时间紧迫, 如果能够很快排除故障, 不延误飞机, 那就没什么问题。如果故障的排除可能会延误飞机, 而故障不排除, 飞机也可以按照MEL放行, 此类故障一般都会保留并放到航后进行处理。如果故障不排除, 飞机不能放行, 这就需要经验丰富的人员, 争取在最短时间内, 确定故障原因, 排除故障。飞行中故障, 按照故障严重程度区分, 依照航前故障分类操作。
航后故障 (含放到航后进行处理的故障) , 时间相对比较充裕 (到下一次航前有几个小时的时间间隔) , 在此类故障排除过程中, 可以培养、锻炼排故人员的思路、方法等, 积累排故经验, 以便从容应对那些航前突发故障、不可飞行故障和疑难故障等工作。
大部分航线故障一般都比较简单, 通过更换LRU (航线可更换件) , 大部分就能排除。思路方法也很简单, 飞机的系统设计一般都有两套, 进行两套相同系统间串件进行故障隔离, 一般很快就可以确定故障 (对于飞机只有一套的系统, 两架相同机型飞机可以相互串件排故) 。对人员要求也不是太高, 只要能够熟悉系统的原理和构造等, 可以熟练查阅并打印出系统相关手册, 比如AMM (飞机维护手册) 、FIM (故障隔离手册, 有的飞机没有, 有FIM手册的飞机故障一般更好排除了, 只要查出故障代码, 找到相关章节, 就有排故程序, 一般按照排故程序做下来就能够解决, 但是也有的故障不在FIM涵盖范围内, 就比较复杂, 需要按照后面提到的步骤来解决) 等, 进行简单分析, 列出排故方案, 一般很快就能够排除故障。但也有例外情况, 比较复杂的故障和不能简单进行串件操作的故障。
比如曾经遇到SAAB340飞机的显示器黑屏故障, 有位前辈一开始就连续串了两个件, 故障依旧, 还是黑屏。后来有一位比较谨慎的员工查阅相关手册发现, 此显示器电源是来自显示驱动计算机, 测量了一下电压发现, 电压过高, 故障原因是显示驱动计算机故障, 导致输出电压过高, 烧坏了显示器, 包括后来串的两个显示器也都被烧坏了。
再比如B737-CL曾经出现甚高频通话系统故障:
故障现象:机组反应, 在空中有时候和塔台没法通话联系, 塔台亦反应, 此飞机有时候一直处于发话状态, 全是噪音, 干扰塔台, 有时候正常。航电维修人员地面检查没发现故障, 系统功能正常, 遂放行飞机执行航班, 后续航班故障还是经常出现, 影响塔台没法工作, 影响到飞行安全, 塔台通知此飞机故障不排除, 不能飞行。
排故过程:此故障在空中时有时无, 在地面一直工作正常, 故障排除比较困难 (如果故障一直存在, 就会非常容易确定故障原因) , 我们临时组织了有经验的航电人员, 成立团队进行相关资料整理, 查阅了AMM (飞机维护手册) 、SSM (系统原理图) 、WDM (系统线路图) 、IPC (飞机图解部件目录手册) 等资料, 然后召开专题会议进行分析讨论并制定了一套排故方案:
经过以上工作后, 并没有发现和解决问题。我们再次召开会议讨论, 仔细审阅有没有什么遗漏的地方, 后来我们想到机组和塔台通话一般只用机组耳机, 驾驶舱还有手持麦克和氧气面罩话筒功能没检查。本架飞机没有配发手持麦克, 我们从库房领来麦克后测试, 发现副驾驶侧插孔工作不正常, 经破坏性拆除麦克插口后, 发现里面有一段麦克插头断裂的铜质碎片 (以前有手持麦克的插头断裂并遗留在里面) 。此段碎片可以在插孔里面, 随着飞机姿态的变化而移动, 有时就会形成插孔内线路短路, 造成无线电通讯发射现象并干扰塔台。至此故障原因确认。
航线维护的排故工作, 要特别注意一点, 平时要加强针对一些比较特殊系统等研究和总结, 避免因为平时养成的排故思维惯性而产生一些人为的工作失误。
2 飞机定检大修中出现故障的排除分析
大修排故思路与航线稍有不同, 尤其是定检后期的故障, 很多时候故障可能是因为拆装等工作操作不规范而人为产生的。所以我们一般进行分析后, 会先进行检查、测量线路, 如果需要, 最后再串件判断, 一般经过这几个步骤后, 都能够排除故障。但有时因为故障原因太隐蔽, 可能会非常困难, 下面举几个例子:
比如B737-CL的EGPWS改装故障:
故障现象:经过EGPWS增强型近地警告系统改装后, 系统不能够正常工作显示。
排故过程:我们经过分析, 经过执行制定的方案检查、测量线路、串件后故障依旧。我们后来把改装后的图纸的线路和飞机上的实际的插钉线路等进行逐一比较, 发现飞机多了一根插钉和导线, 原因是厂家进行改装设计时漏掉了 (对于改装等, 针对于程序销钉的插钉、线路错误时有发生) 。等我们拆掉此条导线后系统可以工作了, 但是, 左边显示系统不显示地形图而右边可以显示。左右显示系统进行串件后故障依旧, 确认不是件的问题。测量线路后也没发现线路有问题, 最后实在没有别的好的办法了, 我们就把飞机的电子架再次拆下来仔细检查, 发现有一根导线在施工的过程中被伤到, 线没有被剪断但只有两根线芯铜丝连着, 所以测量线路时没有检测出来, 修复导线后, 系统工作正常。
再比如B737-CL的LRRA系统故障, 定检后期无线电高度没有指示, 故障的原因是:电子架的电插头在定检中拆装过, 但是安装方式错误, 并没有把插头锁住固定, 只要安装计算机, 就会把电子架的电插头顶的缩到后面去, 但一拆下计算机就恢复到正常位置, 故障原因非常隐蔽, 难以查找。
还有B737-CL的自动飞行系统故障, 曾经遇到的故障现象有:自动驾驶进入不了自测试页面, 但经过连续几次按压按钮后就可以进入, 后来排故发现是E11有一个空地继电器一直处于空地变换状态, 造成飞机系统一直在空地间变换, 但因为转换太快系统显示不出来。自动驾驶系统遇到的故障原因还有:电门故障、传感器故障、作动筒故障、线路故障、地线没有安装、传感器连杆安装错误等等。所有航电系统中以自动驾驶系统最为复杂, 涉及部件区域最多, 对排故人员的挑战也是最大。
定检大修中的排故思路重点是要先考虑自己动过哪些地方, 做了哪些工作, 多考虑工作中可能的人为工作失误原因, 先把工作做足, 最后再进行串件进行故障隔离。特别注意, 要减少人为工作失误。
3 小结
上面简单分析了一下飞机航电系统的部分排故工作, 为了能够更快更准的找到故障原因, 减少损失, 我们平时需要做好以下几点工作:
3.1 加强维修人员业务知识学习和技能培训, 加强各类风险意识, 尤其是关于故障预防意识的培训
排故工作在飞机维修工作中, 对人员专业知识能力等要求是最高的 (一般都是要至少工作三年, 在获得维修人员执照和相关机型证书后, 才能慢慢入门) 。要想判断排除故障, 就必须对系统、手册等很熟悉, 各种操作都很熟练, 才有可能完成排故工作。所以维修人员一定要注意加强日常业务知识学习。在工作中经常会发现一些故障是我们的工作技能等不规范造成的, 尤其在飞机定检中特别突出, 比如经常发生安装错误、安装不到位、伤线、夹线、间隙不足、裕度不合适、工具错误、资料错误、航材错误等等失误。或者因为在排故中工作不规范, 本来可以很快排除的故障一时也排除不了, 比如航电专业最基本的线路测量工作, 并不是每个人都能够熟练操作好 (看似简单工作, 其实也有很多技巧和知识) 。所以要尽可能规范提高员工技能, 尽量减少人为产生的故障和衍生故障。
针对在工作中经常遇到的问题, 以及各类失误可能造成的风险等, 及时总结分析并建立相应的风险数据库, 把此类信息整合进故障数据库中, 以便查阅。并结合SMS安全管理, 进行全员宣传和培训。
3.2 建立故障的数据库, 进行总结分析, 开发排故培训课件, 加强逻辑分析能力和发散思维锻炼
建立公司的故障数据库系统, 对于以前发生的故障进行并进行总结统计归类分析入库, 结合风险库, 整和参考资料数据库系统, 实现故障的检索和故障树分析功能, 以便排故时可以快速查阅分析。培训教员依照此系统, 开发培训课件, 开展此类培训。
3.3 加强公司经验间共享
相同机型的航空公司的机队的故障现象和排故经验是很有借鉴价值的, 我们碰到的故障, 可能在别的航空公司已经有类似经验, 如果实现共享, 这样就可以节省很多。所以要加强与别的公司的维修部门协作, 互相借鉴经验教训, 实现经验共享和共同进步。
3.4 采用信息化手段, 实现数据库的在线查阅等
整合各公司的排故数据库信息, 和飞机相关手册相结合, 并实现实时数据查询阅读分析功能, 最好是有移动终端, 这样排故人员就可以在工作现场进行查阅分析判断, 这样可以很好的提高工作效率。
参考文献
非航电系统 篇4
关键词：航空电子系统,大容量存储,NAND flash,文件系统
1 概述
NAND Flash是一种具有高存储密度、低功耗、非易失、大容量、优异的稳定性的存储介质, 非常适用于体积小、功耗低、环境恶劣、可靠性要求高的系统, 当前已被航空电子系统的大容量存储设备广泛采用。[1]随着技术的发展, 航空电子系统中普遍需要通过文件系统来管理大容量存储设备。机载环境的特殊性对文件系统提出了诸多可用性和可靠性方面的需求, 例如崩溃恢复、快速启动、损耗均衡、垃圾回收和高实时性等。
现有很多Flash文件系统, 例如Reliance、JFFS2、YAFFS2等, 都具有上述功能。该文基于机载嵌入式文件系统的需求, 对现有的部分文件系统的工作原理和特点进行对比分析, 对机载嵌入式Flash文件系统进行评估并给出相关选用建议。[2]
2 机载嵌入式文件系统需求
航电系统对大容量存储设备提出了抗恶劣环境、高可用、高可靠和高安全的要求。其中抗恶劣环境、高安全主要采取硬件手段实现, 而高可用、高可靠需软硬件结合保证。因此, 对于机载嵌入式文件系统来说, 具体需求包括:
1) 可用性:可用性是指在机载领域嵌入式系统中系统资源受限的应用情景下, 文件系统能够充分考虑系统资源, 保证实时性, 并能够高效的完成擦除、读写等操作。同时, 文件系统能够根据基于NAND Flash的大容量存储器的操作特点, 做相应针对性设计, 具有NAND Flash的基本管理功能, 如根据NANF Flash的异地更新 (out-of-place) 、有限的擦写次数等特征, 提供垃圾回收、损耗均衡等。
2) 可靠性:机载大容量存储设备的工作环境恶劣, 工作电源不稳定和突发性断电等状况极易导致存储设备中数据的灾难性损坏。因此, 机载嵌入式文件系统的可靠性包含两方面的内容:一是Flash文件系统能够在程序崩溃或系统掉电时, 保证文件系统的一致性和完整性不受影响, 即具备崩溃恢复能力;二是能够通过灵活的校验机制与坏损管理, 维护数据正确性, 确保现存储单元的可靠管理, 以保证数据的一致性和延长物理存储硬件的使用寿命。
3 典型Flash文件系统的实现方法
典型的Flash文件系统的实现方法有两种:
一是基于转译层 (Flash Translation Layer, FTL) 的文件系统。从系统层看来, 转译层将Flash设备被转变为一个可覆写的块设备, 从而可应用传统的磁盘文件系统。FTL把块设备上的文件系统直接应用到闪存上, 直观而方便的隐藏Flash的诸多限制。但转译层往往涉及产权保护, 从而阻碍了Flash文件系统的发展和推广, 同时, 影响了工作效率。
另一类是Flash专用文件系统。针对传统文件系统的问题, 从实施掉电保护, 确保数据可靠性、完整性的角度, 针对Flash的特点设计了一些专用文件系统。Flash专用文件系统可分为两大类, 一类是通用Flash文件系统, 既可用于NOR Flash, 也可在NAND Flash上运行;二是专门针对NAND Flash设计的Flash文件系统。
此外, 用于Flash大容量存储器的具有高崩溃恢复能力的文件系统的工作机制还分为日志型和事务型两种。
日志型文件系统基于日志模型, 会详细记录元数据中的操作和所修改的文件数据信息。每当修改文件的访问权限或者所有权, 则新建一个结点将新元数据信息储存于日志最后。若是更新文件内容, 不会用新数据直接覆盖旧数据, 而会在Flash上合适的区域中存储新建的数据结点, 并用version属性值将新旧数据结点加以区分。一旦系统发生故障, 比如突然掉电或程序崩溃, 由于旧数据还在, 只需重放日志, 即可将文件系统恢复到故障前状态。[3]
由于记录日志既需要将数据写入日志又需要写入外存, 造成一些额外的开销, 学术界开始慢慢的转入对事务型管理模式的研究上。事务型文件系统具有较高的可靠性, 且不要求更快的CPU或是更大的存储空间。该类文件系统保护措施的理念类似于银行事务的思想, 保留原始数据直到新数据写成功并且文件事务完成。在文件事务中, 所有的文件系统修改, 包括目录、文件、的修改, 都将保存在介质中某个空闲并且不含活跃数据的区域。由于新事务的数据被写入到介质的空闲区域, 从而消除了错误发生的可能性。写入到介质的空闲区域, 可保持文件系统的状态。因此, 之前事务的有效数据将一直有效。当写入操作期间发生系统错误时, 如掉电, 事务型文件系统总能提供有效的文件系统数据。
4 典型文件系统原理分析
由于基于转移层的文件系统如EXT2、FAT等对程序崩溃或系统掉电时的崩溃恢复能力较差, 该文主要分析JFFS2、YAFFS2、Reliance三种常用的Flash文件系统。
根据NANF Flash的异地更新策略, 以页为单位进行读写, 以块为单位进行擦除;更新Flash中数据时, 仅是将原有数据页标记为无效, 在空闲页写入更新的数据;这样, 一段时间后需擦除无效页较多的块以回收存储资源, 该过程称为垃圾回收。同时, 每一个块的擦写次数有限, 为平衡设备中每一块的擦出次数以达到最大的设备寿命, 还需引入损耗均衡的思想。下面对三种文件系统的实现原理和各自针对性设计的技术策略进行简要分析。
4.1 JFFS2
JFFS2是一种日志型的专用Flash文件系统。JFFS最初由Axis Communications公司专门为NOR Flash开发, 后由Red Hat对其进行改进, 产生了支持NAND Flash的JFFS2。
JFFS2的数据操作全部按照日志方式保存在Flash设备中, 完全按照日志进行管理。JFFS2的基本结构为一长列的节点, 每个节点包含了文件的实际数据或者关于文件的其他一些信息。[4]
以垃圾回收为基础, JFFS2具有简单的损耗均衡算法, 也为垃圾回收的处理机制。JFFS2将闪存上所有擦除块分为三个队列, 分别为干净块链表 (clean_list) 、脏块链表 (dirty_list) 和空闲块链表 (free_list) , 基于这些链表来完成垃圾回收操作。JFFS2文件系统基于概率算法来选定垃圾回收操作的目标链表。系统定义全局变量jiffies, 表示系统时钟;当jiffies模100不为0时, 系统对脏块链表中某一块进行回收操作;当jiffies模100为0时, 系统对干净块链表中某一块进行回收。[5]
尽管JFFS2解决了Flash存储器文件系统的一些问题, 但是随着Flash存储器的容量越来越大, 它也表现出一些严重的缺陷。首先, JFFS2的挂载时间比较长;其次, 随着容量的增加, 其内存消耗增大;最后, 它不能保证损耗平衡的确定性。
4.2 YAFFS2
YAFFS2是一种日志型的专用Flash文件系统。YAFFS文件系统由Aleph One公司开发, 专为NAND Flash存储器设计的嵌入式文件系统, 适用于大容量的存储设备。YAFFS2是YAFFS的第二个版本。
YAFFS2中, 文件是以固定大小的数据块进行存储的。这种实现依赖于它能够将一个数据块头和每个数据块关联起来。每个文件 (包括目录) 都有一个数据块头与之相对应, 数据块头中保存了ECC和文件系统的组织信息, 用于错误检测和坏块处理。[6]YAFFS2把这个数据块头存储在Flash的备用空间中, 充分考虑了NAND Flash的特点。当文件系统被挂载时, 只须扫描存储器的备用空间就能将文件系统信息读入内存, 并且驻留在内存中, 不仅加快了文件系统的加载速度, 也提高了文件的访问速度。
YAFFS2也提供损耗均衡和垃圾回收功能。在YAFFS2文件系统中设立Blockstate结构用于表示擦除块的各种状态, 如空、满、已损坏和分配等状态。另有B1ock Info结构, 用于描述块属性, 记录块内剩余空闲页数、块的状态等信息。YAFFS2采用数组管理所有块, 分配空间时, 按顺序对存储空间进行分配, 从而实现损耗均衡。YAFFS2采用综合垃圾回收策略, 具有两个垃圾回收线程, 分别负责在不同情况下完成垃圾回收任务。[7]一个线程具有最低优先级, 只在系统空闲时才会启动, 该线程采用贪心算法, 针对具有最多无效数据的擦除块, 这样可以一次回收尽可能多的存储空间。另一个线程具有最高优先级, 当系统负载较大, 需要很多存储区空间时, 启动该线程, 它最先适应算法以便提高执行速度。
但是上述繁复的日志操作会增加一定的内存消耗, 也会增加系统的加载时间。
4.3 Reliance
Reliance是Datalight公司开发的事务型文件系统, 结合Flash FX转译层可用于管理Flash设备。[8]
Reliance基于事务模型来保护文件系统并且维护数据完整性。Reliance可以不必进行数据恢复操作, 保留原始数据直到新数据写成功并且文件事务完成, 如果数据写入期间发生中断, 文件系统的原始状态还保存在介质中, 使得文件系统总能处于有效状态。
Reliance的垃圾回收功能由FTL层的Flash FX组件完成。在Flash FX中, 将大量无效块划入擦除区域并请求回收操作。在垃圾回收过程中, 先复制擦出区域的有效数据到空闲备用擦除区, 然后擦除旧区域并将其作为新的备用擦除区。Flash FX的损耗均衡包含动态损耗均衡和动态损耗均衡两部分操作。动态损耗均衡算法针对频繁更新的数据和较少使用的存储空间。当更新数据或者写入新数据缺乏足够空间时, 则会触发动态垃圾回收。该算法将从当前可用块中确定一个擦除次数最少的块作为目标块, 并将有效数据写入该目标块。每次都对使用次数最少的可用块进行操作, 一定程度上达到均衡利用频繁更新或较少损耗的设备块。然而, 一些数据写入数据块后, 基本不会再更新 (比如地图信息) , 这些块称为冷数据块。这些冷数据块无法被动态损耗均衡算法顾及, 导致其使用频率很低。作为补充, 静态损耗均衡算法能够有效地解决该问题。静态损耗均衡算法, 会比较擦除次数最多的块和次数最少的块, 二者擦除次数的差超过一定阈值时, 交换二者所存储的数据, 目的是在满足损耗均衡的同时, 尽可能减少存储器总的擦除次数。
基于事务型理念, Reliance文件系统在大容量介质中可快速启动, 并可长时间保持有效状态, 系统初始化不需要执行存储介质检测或扫描从而减少加载时间。
5 测试结果与理论分析
文件系统应针对NAND Flash的特点, 提供高效的损耗均衡和垃圾回收机制的同时, 尽可能提高加载速度和读写性能, 满足实时性。基于广泛的资料收集和实验验证, 我们对上述三种文件系统对比分析。
在加载时间方面, Flash文件系统的加载时间已经为系统启动延迟的最重要的原因, 当Flash容量和存储数据大小都很庞大时其影响更为明显。文件大小的改变、整个分区的利用率, 都将影响到文件系统的加载时间。我们很容易通过加载指令来测量加载时间。
由于基于事务结构的Relaince在加载速度上比日志型的JFFS2和YAFFS2文件系统存在明显的优势。
在读写性能方面, 影响Flash文件系统读写性能的因素非常复杂, 涉及映射机制、垃圾回收算法、Flash结构、压缩算法等等。文件系统标准检测程序Benchmark可以用于直接测试读写性能。由此, Relaince的读写性能优于JFFS2和YAFFS2。
由图可知, 由于日志型文件系统在系统启动和读写操作过程中加入一些日志记录操作, 从而增加了加载时间, 降低了读写数据的速度, 而在事务型文件系统中, 通过事务型操作改善了前者的问题。上述测试结果符合原理分析。
6 结束语
本文针对航电需求, 分析了典型Flash文件系统的实现方法和工作原理, 对JFFS2、YAFFS2和Reliance进行了分析比较, 认为针对NAND Flash的专用文件系统JFFS2和YAFFS2的功能完备、原理简单高效, 而通用文件系统Reliance的工作机制更为复杂;但基于事务模型的Reliance相比于基于日志型的JFFS2和YAFFS2, 具有相近的可靠性的同时, 可以保证更高的性能, 对航空电子系统中Flash文件系统的选择具有重要意义。
参考文献
[1]陈智育.嵌入式系统中的Flash文件系统[J].单片机和嵌入式系统应用, 2002 (2) :5-8.
[2]Chin-Hsien Wu, Tei-Wei Kuo, Li-Pin Chang.Efficient initialization and crash recovery for Log-based file systems over flash ACM symposium on Applied computing, 2006:837-863.
[3]MMCA Technique Committee[C].The Multimedia Card System Specification.US:Multimedia card association, 2003.
[4]Li-Pin Chang.On efficient wear-leveling for large-scale flash memory storage systems.Proceedings of the 2007 ACM symposium on Applied computing, 2007:1126-1130.
[5]张小平.嵌入式系统中NAND Flash文件系统的研究[D].太原:太原理工大学, 2010:17.
[6]CHEN TIANZHOU, HU WEI.Smart File System:Embedded File System Based on Nand Flash[C].IEEE Computer Society, 2006, 14 (4) :65-66.
[7]张磊.基于闪存的嵌入式文件系统的研究与实现[D].成都:电子科技大学, 2005:1-2.
非航电系统 篇5
西锐飞机的远景系统配置较多, 该文主要讲述的远景系统是飞机序列号在2016以后的, 包括两个GDU (液晶显示器) , 两个GIA 63W (集成航空电子组件) , 一个GDC74A (大气数据计算机) , 一个GRS 77 (航向姿态基准系统) , 一个GMU 44 (地磁传感器) , 一个GEA 71 (发动机机身组件) , 一个GMA 347 (音频控制板) , 一个GTX 33 (应答机) , 一个GTP 59 (大气温度传感器) , 一个GCU 478 (遥控组件) , 一个GDL 90 (数据链接组件) 。
两个GDU左座称为PFD (主飞行显示器) , 右座称为MFD (多功能飞行显示器) , 通过高速以太总线分别与对应的GIA (左边为GIA1, 右边为GIA2) , 并且GDU之间也通过高速以太总线连接。两个GIA可以说是远景系统的核心部件, 集甚高频导航、通讯、GPS功能于一身, 通过内部处理器将计算出的结果送往GDU显示。GDU和GIA之间的这种连接方式为远景系统提供了余度, 当一个GDU和一个GIA失效时, 驾驶员仍能通过另一部GDU和GIA进行通信, 接收导航信息。
GRS 77, GDC 74A和GMU 44为系统提供飞行仪表数据, 包括飞机姿态、航向、高度、空速、升降速和大气温度信息, 所有这些信息显示在PFD上 (在备用模式相同的信息会显示在MFD上) 。从GRS 77和GDC74A输出的数据通过ARINC 429总线直接送往PFD显示, 额外还有通信路径连接GRS77和GDC 74A到GIA组件, 为系统提供了四冗余。
GRS 77从两个GIA接收GPS数据, 从GDC 74A接收空速信息, 从GMU 44接收磁航向信息, 使用这三个外部数据源, 结合内部传感器数据, GRS 77准确地计算出飞机的姿态和航向。
GEA 71是一个基于输入/输出系统的微处理器, 用于监视传感器输入并驱动飞机机身和发动机系统警告。传感器包括发动机温度和压力以及燃油的测量和压力。GEA直接使用RS-485数字接口与两个GIA63W进行通信。软件和构型设置操作则通过与GIA连接的RS-232数字接口被接收。
GMA 347提供从GIA 63W集成航电组件接收到的预警和警告音频, 并为驾驶员提供控制通信系统的部件。GMA 347使用RS-232数字接口与两个GIA 63W通信。软件和构型设置操作则通过与GIA连接的RS-232数字接口被接收。
2 远景系统故障分析
远景系统像一台计算机一样, 有着各种硬件, 驱动程序使得计算机能识别这些硬件, 从而完成各种功能。因此远景系统的排故工作也遵循由简入繁, 由外而内, 先直观后微观的原则。
2.1 NAV1和COM1故障
NAV1和COM1故障说明GIA1出现问题, 首先可选择对调两部G I A, 并重新构型, 如果问题跟随G IA1, 则更换该件。其次, 完成GIA1到PFD线路插头的针脚检查, 确认没有短路或断路。若故障仍未排除, 则更换PFD。NAV2和COM2故障也遵循此排故原则。
2.2 GRS77故障
该故障表现为罗盘和姿态指示红叉。首先确认驾驶舱没有蜂窝电话或使用蜂窝电话技术的设备打开 (即使在监视状态) 。第二步, 检查P FD警告窗口有无关于P FD、MFD或GRS构型、软件或路径失效的错误信息, 在继续排故前纠正存在的任何错误。第三步, 当飞机静止停飞, 姿态失效, 需要检查以下内容:飞机是否稳定, GPS是否可用, 飞机运动 (摇摆机翼或移动尾部) 可导致姿态和航向故障;检查GPS是否已经接收到至少四颗卫星信号。第四步, 检查飞机周围的金属物体 (工具箱、电源车、附近大型钢结构等) 可能干扰GMU 44。第五步, 重启GRS 77使设备重新初始化。第六步, 检查GR S 77插头的可靠性和松紧度, 并确认GRS 77牢固的安装在安装架上, 且安装架不松动 (注意不要让安装架与机身发生相对位移, 否则须重新校准水平和俯仰/横滚) 。第七步, 执行发动机试车测试, 以检查是否由于发动机振动导致GRS 77掉线。第八步, 更换GRS 77。如果以上步骤都完成故障依旧, 则更换GRS 77的构型模块 (在GRS 77后部插头中) 。
2.3 GDC 74A故障
GDC 74A故障表现为空速、高度和升降速度显示红叉。第一步, 检查PFD警告窗口有无关于PFD、MFD或GDC 74A构型、软件或路径失效的错误信息, 在继续排故前纠正存在的任何错误。第二步, 通过检查MFD AUX-System Status页面, 确认GDC74A处于在线状态:如果GDC 74A不在线, 检查线路插头和GDC 74A电源;如果电源、线路插头都没问题, 则更换GDC 74A。第三步, 检查GDC 74A皮托管/静压孔和管路有无堵塞。第四步, 更换GDC 74A构型模块 (在GDC 74A后部插头中) 。第五步, 如果有TAS (真空速) 故障, 则更换GTP 59。
2.4 GEA 71故障
GEA 71故障主要表现发动机参数指示红叉。第一步, 检查PFD警告窗口有无关于GIA1/2H或GEA 71构型、软件或路径失效的错误信息, 在继续排故前纠正存在的任何错误。第二步, 在PFD构型页面 (开机前按压“ENT”键5秒以上) , 转到GEA 71状态子页面, 确认GEA 71内部电源、构型和校准状态框为绿色对号。第三步, 在Main Analog和I/O Analog页面列出的GEA 71内部、外部和参考电压没有冲突 (这里不包括飞机电源1和2) , 如有任何电压冲突, 则更换GEA 71。第四步, 检查MFD AUX-System Status页面GEA 71是否在线, 如果不在线, 需确认GEA 71是否接收到电源。第五步, 更换GEA 71。第六步, 检查GIA/GEA连接线路和插头针脚。
摘要：西锐飞机远景航空电子设备系统 (以下简称远景系统) , 是Garmin公司专门为西锐20、22、22T飞机设计的电子设备系统, 整个系统全部采用Garmin公司生产的电子设备, 各设备之间的以太总线连接, 提高了系统的稳定性和可靠性。该文就远景系统作了简单介绍, 并针对使用维护中出现的故障进行分析。
关键词：西锐飞机,远景系统,GDU,GIA,GRS
参考文献
非航电系统 篇6
关键词：XML,综合航电系统,应用
1 引言
随着航空电子技术的发展, 飞机航电系统由以外厂更换单元为基本系统单元的联合式航电系统快速发展为以外场更换模块为基本系统单元的综合航电系统。目前, 世界上最新一代飞机, 如美国波音787飞机、法国空客380飞机以及中国正在研制的C919大型民用飞机都采用了综合航电系统, 代表了未来飞机航电系统的发展方向。综合航电系统实现了系统的高度物理综合和功能综合, 并采用网络进行数据交互, 共享飞机信息。在系统开发和维护过程中, 需要大量的数据搜集和维护工作, 所以需要一种易于维护、跨平台的结构化数据文件。XML (e Xtensible Markup Language) 具有相关的特性, 非常适合应用于综合航电系统中。本文首先对XML进行研究并总结其特点, 然后阐述XML在综合航电中的应用, 最后给出XML未来应用的展望。
2 XML特点
可扩展的标识语言XML是一种元标注语言, 定义其他特定领域有关语义的、结构化的标记语言, 这些标记语言将文档分成许多部件并对这些部件加以标识。XML文档定义方式有:DTD (Document Type Definition) 和XML Schema。DTD定义了文档的整体结构以及文档的语法, 应用广泛并有丰富工具支持。XML Schema用于定义管理信息等更强大、更丰富的特征。XML能够更精确地声明内容, 方便跨越多种平台。它提供了一种描述结构数据的格式, 简化了网络中数据交换和表示, 使得代码、数据和表示分离, 并作为数据交换的标准格式, 因此它常被称为智能数据文档。
每个XML文档都由XML序言开始, 第一行便是XML序言。这一行代码会告诉解析器和浏览器, 这个文件应该按照前面讨论过的XML规则进行解析。第二行代码则是文档元素 (document element) 。所有其他的标签必须包含在这个标签之内来组成一个有效的XML文件。其特点如下:
2.1 XML文档的内容和结构完全分离
这个特性为XML的应用带来了很大的好处。基于这样的特点, 可以轻松地实现内容管理和流程管理的彻底分离。
2.2 互操作性强
可以方便地穿越防火墙, 在不同操作系统上的不同系统之间通信。
2.3 规范统一
XML具有统一的标准语法, 任何系统和产品所支持的XML文档, 都具有统一的格式和语法。这样就使得XML具有了跨平台跨系统的特性。
2.4 支持多种编码
XML文档本身包含了所使用编码的记录, 这方便了多语言系统对数据的处理。
3 XML应用
飞机综合航电系统采用开放式体系架构以及统一的机载数据网络交换技术, 实现物理综合和功能综合, 对飞机综合信息进行管理, 系统资源高度共享。XML在综合航电系统中主要应用于以下几个方面:
3.1 XML在ICD中应用
飞机航电系统由上百个产品组成, 产品之间需要进行信息交互, 所以需要定义产品之间的接口信息, 称之为ICD (Interface Control Document) 。整个飞机大约有10万个接口信息。根据XML用于定义管理信息等更强大、更丰富的特征, 在综合航电系统中采用XML作为ICD的文件格式。
3.2 XML在配置文件中应用
由于综合航电系统采用开放式体系架构, 允许集成来自不同的供应商开发的产品, XML具有统一的标准语法, 任何系统和产品所支持的XML文档, 都具有统一的格式和语法。这样就使得XML具有了跨平台跨系统的特性。在综合航电系统中, 其配置信息采用XML文件, 提供给不同的供应商进行产品开发, 便于系统之间共享和交互, 实现跨平台跨应用。
3.3 XML在底层传输协议中应用
由于综合航电系统采用统一的机载数据网络交换技术, 网络中传输协议采用XML格式进行描述, 这样网络之间传递的都是简单的字符流, 可以通过相同的XML解析器进行解析, 然后根据不同的XML标记, 对数据的不同部分进行区分处理, 使底层数据更具可读性。
4 展望
非航电系统 篇7
1 G1000系统介绍
1.1 G1000工作原理
Garmin1000系统 (简称G1000系统) 是美国Garmin公司生产的一套高集成化通用航空电子系统, 配备大屏幕、高分辨率显示器, 集成了导航、通讯、航向、姿态和显示等电子组件, 各组件间通过AR-INC429、高速以太网等总线进行互联和数据交换。系统标准配置包括:两个GDU1040显示组件、两个GIA63集成电子组件、一个GMA1347音频板组件、一个GEA71机身/发动机接口组件、一个GTX33 S模式应答机、一个GMU44磁传感器、一个GRS77姿态航向基准组件、一个GDC74A大气数据计算机组件。G1000系统的功能包括提供姿态、大气数据, 发动机和机体状态数据, 以及源于GPS位置性息的移动地图显示的环境参考、地形和障碍警告。通过内置接口, 系统可以提供完整的发动机指示告警。另外, G1000系统包括完整的甚高频通信、全向信标、仪表着陆系统和应答机 (VORILS) 功能, 系统和用户的界面仅通过飞行主显示器 (PFD) 、多功能显示器 (MFD) 数字音频面板上的旋钮和选择键对系统功能进行选择和控制。
1.2 G1000各系统功能
G1000系统组件是由飞行测量系统、通讯/导航设备、显示设备/人机界面三大部分组成, 各部分又由不同的航线可更换组件LRU组成。
飞行测量系统:该系统由一部姿态航向基准系统、一部大气数据计算机、一部磁传感器、一部机身/发动机参数微处理器组成。GRS77由先进的倾斜传感器、加速度计和速率传感器组成, 用于提供飞机的俯仰、倾斜姿态、航向及基准参数, 并将数据送到显示界面显示和GI-A63进行计算, 同时, GRS77接收GDC74A的大气数据、GMU44的磁场数据和GIA63的GPS数据来修正姿态、航向参数误差。GDC74A从动静压系统、大气温度传感器和攻角传感器收集数据, 为飞行提供气压高度、升降速度、空速和大气温度。GMU44用于感受磁场信息并将数据送到GRS77去计算磁航向。GEA71用于接收和处理从发动机和机身获得的数据, 包括发动机温度、燃油量/流量、滑油温度/压力、汽缸头温度、排气温度等。
通讯/导航设备:包括两部中央集成电子组件、一部数字式音频板、一部S模式应答机。GIA63连接着所有的LRU和人机界面, 是整个G1000系统的通信中枢, 其内部包括:VHF通信/导航接收机、GPS接收机和系统集成微处理器。GMA1347集成了导航/通讯数字音频、内话系统和指点信标控制, 实现集中管理通信机和导航机的音频信号的输入与输出、提供内话功能、接收指点信标和实现人工转换PFD/MFD到应急显示模式。GTX33应答机能在A、C和S模式下工作。
显示设备/人机界面:由两部GDU1040大小为10.4英寸, 分辨率1024×768。G1000系统的两个GDU1040, 一个配置为PFD, 另一个配置为MFD, PFD代替原来的陀螺系统显示主要飞行信息, MFD显示导航信息、发动机和机身数据。同时MFD作为备份显示器还可在PFD发生故障时显示主要飞行信息。
2 G1000常见故障分析
通过本人G1000系统多年的维护工作和资料整理, 总结出了以下常见故障:
2.1 在PFD/MFD上原本应该显示数据的位置显示红叉
通讯/导航系统 (通讯/导航的频率) 、大气数据系统 (指示空速、真空速、气压高度、升降速度、外界大气温度) 、姿态航向指示系统 (飞机姿态和航向) 、机身和发动机参数 (滑油温度、压力、汽缸头温度、排气温度、燃油量、燃油流量、汇流条电压、电流等) 指示系统出现故障时都是如此, 有些故障还会在显示红叉的同时在同一位置显示黄色的失效字符, 这些故障现象表明对应的系统处于无法正常使用状态。排故措施: (1) 检查PFD上有无出现关于GIA的配置文件和软件错误, 以及有无数据链路方面的错误, 如果有, 先排除上述错误外, 再进行下面的步骤; (2) 交换GIA1和GIA2位置, 如果故障随GIA63的交换而转换, 则说明是第一部GIA63故障, 否则进行下面步骤; (3) 检查GIA1和PFD的配置设置; (4) 检查GIA1到PFD之间以太网连接线路和插头插钉的情况, 如果未见异常, 则更换PFD。
2.2 在数据链路上出现的故障
在G1000系统中, 用数据链路状况框的颜色不同来表示该数据链路状态, 红色表明系统已经确定链路失效, 黑色表明系统对该链路的状态不明, 绿色表明该数据链路正常。如PFD ARINC 429的1号通道状态为红色, 该故障相关的LRU是GRS77, 即PFD与姿态航向基准系统之间的数据链路失效。排故措施: (1) 检查系统有无关于PFD和GRS77的软件和配置文件的错误警告, 如有, 排故后再进行下面步骤; (2) 确认GRS77是否处于离线状态, 如是, 先排除后再进行下面步骤; (3) 确认GRS77线路和接头的状况; (4) 交换PFD和MFD, 如果交换后, 数据链路的状态变为绿色, 则说明是PFD故障, 更换PFD; (5) 检查GRS77和PFD之间线路和接头的状况; (6) 如果上述检查都良好, 则说明GRS77故障。
2.3 其他常见故障
传感器故障:传感器是G1000系统的原始数据源, 如果传感器失效, 同样会造成对系统的异常。插头和线路故障:这类故障也不少见, 从外场G1000系统维护的过程中发现, 磁传感器处的插头以及PFD和MFD背后的插头都发生过接触不良的现象, 而GRS77以及GIA63背后插头也导致过系统暂时性的异常。外部环境干扰:飞机所处的环境的改变, 也有可能会导致某些系统出现异常。安装固定不可靠:当部件未安装不到位或者部件本身的安装支架松动, 如显示器上的地形数据卡未在卡槽中插入到位, 会导致系统提示地形数据卡失效, 而GRS77的安装支架松动, 会使飞机的姿态航向指示出现较大偏差或者出现其它异常情况。
参考文献
[1]门义举.G1000排故专家系统开发[J].电子科技大学, 2009.