朱圣偉 趙樹成

DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2016.22.019

摘 要：介紹了中國民航飛機(jī)選裝衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行需要和局方政策背景，重點(diǎn)闡述機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的各組成部件及其功用、機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的工作原理以及使用機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)空中呼叫地面和地面呼叫空中的操作方法，最后對飛機(jī)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析，給出了比較實(shí)用的一般排故思路和處理方法。

關(guān)鍵詞：波音737-NG 衛(wèi)星通訊 工作原理 操作方法 故障分析 處理方法

中圖分類號(hào)：V26 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）08（a）-0019-08

現(xiàn)在飛機(jī)上普遍裝載甚高頻通訊和高頻通訊系統(tǒng)。甚高頻通訊頻段在118.00～136.975 MHz，主要用于飛機(jī)和飛機(jī)之間以及飛機(jī)和地面通訊站之間的雙向短距離語音、數(shù)據(jù)傳輸，距離一般不超過500 km。高頻通訊頻段在2～29.9 MHz，主要用于飛機(jī)和飛機(jī)之間以及飛機(jī)和地面之間的長距離通訊，通過電波在電離層的反射實(shí)現(xiàn)通訊的遠(yuǎn)距離傳播，可達(dá)數(shù)千公里，但是容易受到干擾。例如：飛機(jī)在跨海飛行（如太平洋）或者在偏遠(yuǎn)地區(qū)（如極地）飛行時(shí)，都可能因?yàn)榈孛婊靖采w不到，而無法被地面運(yùn)行控制中心掌控精確位置和實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)生意外情況，定位和搜救將十分困難。

近年來，隨著我國航空運(yùn)輸業(yè)的快速發(fā)展，機(jī)隊(duì)規(guī)模和運(yùn)輸量快速增長，航班運(yùn)行的不利因素也隨之增多，安全運(yùn)行壓力越來越大。為了有效解決航空公司運(yùn)行控制中心與飛機(jī)之間實(shí)時(shí)監(jiān)控和語音通訊聯(lián)系問題，民航局于2012年12月出臺(tái)了《航空公司運(yùn)行控制衛(wèi)星通信實(shí)施方案》，要求2017年底前我國航空公司的飛機(jī)應(yīng)當(dāng)通過機(jī)載衛(wèi)星通信系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行控制中心與每架飛機(jī)之間能夠在4 min內(nèi)建立及時(shí)、可靠的語音通訊聯(lián)系目標(biāo)，以保證飛機(jī)與地面之間的不間斷聯(lián)系，確保飛機(jī)的運(yùn)行安全。

波音737-NG飛機(jī)一般選裝由羅克韋爾·柯林斯（Rockwell Collins）公司研發(fā)生產(chǎn)的機(jī)載衛(wèi)星設(shè)備來滿足機(jī)組成員以及旅客的通訊、娛樂需求。實(shí)踐證明，機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)確實(shí)能夠?yàn)楹桨嗟陌踩\(yùn)行發(fā)揮重要的保障作用。

1 機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的組成

飛機(jī)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)主要用于飛機(jī)和地面之間的遠(yuǎn)距離語音和數(shù)據(jù)傳輸，它由3部分組成：全球衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)（SATCOM）、航空器機(jī)載設(shè)備（AES）和地面通訊網(wǎng)絡(luò)（GES）（如圖1所示）。

1.1 全球衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)SATCOM

全球衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)指的是由停留在地球靜止軌道上的24顆衛(wèi)星組成的系統(tǒng)。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)用于飛機(jī)和地面基站的連接，這些衛(wèi)星目前所屬國際海事衛(wèi)星組織，提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的操作和維護(hù)。

根據(jù)衛(wèi)星發(fā)展的代數(shù)，目前運(yùn)用較廣泛的是第三代衛(wèi)星海事-3，主要提供航空器網(wǎng)絡(luò)及海事衛(wèi)星通訊服務(wù)，其主基站要分布為以下4個(gè)區(qū)域：西大西洋、東大西洋、印度洋和太平洋。

能提供寬帶上網(wǎng)服務(wù)（SwiftBroadband，SBB）的衛(wèi)星稱為第四代衛(wèi)星，簡稱海事-4。海事-4衛(wèi)星能夠提供世界范圍內(nèi)的語音通訊、視頻傳輸、郵件、電話以及高速度的局域網(wǎng)。海事-4主要分布以下區(qū)域：美洲（AMERICAS）、歐洲、中東、非洲（EMEA：Europe， Middle East， and Africa）、亞太（APAC：Asia-Pacific）。

1.2 航空器機(jī)載設(shè)備AES

航空器機(jī)載設(shè)備（AES）主要由四大部件組成，分別是：衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件（SDU）、衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件構(gòu)型組件（SCM）、低噪放大器和天線雙工器（LNA/DIP）、高增益天線（HGA）。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件和衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)型組件都位于后貨艙支架（E6-1）上。衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件是機(jī)載衛(wèi)星系統(tǒng)的中央控制器，用于衛(wèi)星通訊的交互界面和控制。衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)型組件主要為飛機(jī)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)存儲(chǔ)全球用戶識(shí)別卡和客戶化要求清單。衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)型組件協(xié)同衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件工作，當(dāng)需要更換衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件時(shí)，如果不更換衛(wèi)星構(gòu)型組件，則不必重新更換全球用戶識(shí)別卡和客戶化要求清單。

低噪放大器和天線雙工器位于機(jī)身客艙后頂部，用于衛(wèi)星通訊系統(tǒng)在同一時(shí)間發(fā)射和接收衛(wèi)星信號(hào)，同時(shí)放大接收的低電平的衛(wèi)星通訊信號(hào)。

高增益天線位于機(jī)身后頂部、垂直尾翼前面，用于接收和發(fā)射語音和通訊數(shù)據(jù)的射頻信號(hào)，它是電子式可變相位矩陣天線。飛機(jī)其他系統(tǒng)通過機(jī)載衛(wèi)星系統(tǒng)提供的接口與之相連（見圖2）。

1.3 地面通訊網(wǎng)絡(luò)GES

地面通訊網(wǎng)絡(luò)是衛(wèi)星通訊系統(tǒng)在地面上的通訊網(wǎng)絡(luò)，負(fù)責(zé)響應(yīng)航空器機(jī)載設(shè)備在全球范圍內(nèi)的語音和數(shù)據(jù)需求。地面通訊網(wǎng)絡(luò)也和地面飛機(jī)通訊與尋址報(bào)告系統(tǒng)基站及電信網(wǎng)絡(luò)相連。

衛(wèi)星通訊系統(tǒng)主要使用以下頻道：飛行通訊的傳統(tǒng)航空器網(wǎng)絡(luò)語音頻道、寬帶網(wǎng)絡(luò)語音頻道和飛機(jī)通訊與尋址報(bào)告系統(tǒng)通訊的數(shù)據(jù)頻道。

2 機(jī)載衛(wèi)星通訊工作原理

2.1 設(shè)備供電

115 V交流轉(zhuǎn)換匯流條1給衛(wèi)星通訊系統(tǒng)系統(tǒng)提供115 V交流電源。該系統(tǒng)有如下跳開關(guān)：通過“衛(wèi)星通訊數(shù)據(jù)組件”跳開關(guān)給衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件提供電源，衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)型組件從衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件得到+8 V到+15 V直流電源；通過“衛(wèi)星通訊系統(tǒng)-高”跳開關(guān)給高增益天線和低噪放大器和天線雙工器提供電源。

28 V直流匯流條1通過衛(wèi)星語音警告跳開關(guān)和R630衛(wèi)星通訊語音警告繼電器給衛(wèi)星通訊語音警告系統(tǒng)提供電源（見圖3）。

2.2 信號(hào)接收

高增益天線接收來自于衛(wèi)星的L波段射頻信號(hào)，并將信號(hào)送給低噪放大器和天線雙工器。天線雙工器耦合器耦合接收信號(hào)并將信號(hào)送給低噪放大器放大，再將放大后的信號(hào)送給衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件，衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件解調(diào)信號(hào)后送給遙控電子組件（REU）和飛機(jī)通訊與尋址報(bào)告系統(tǒng)管理組件（ACARS MU）。對于航空寬帶操作，衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件接收來自于低噪放大器和天線雙工器的以太網(wǎng)信號(hào)，并送給飛機(jī)接口組件（見圖4）。

2.3 信號(hào)發(fā)射

衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件將來自于遙控電子組件和飛機(jī)通訊與尋址報(bào)告系統(tǒng)管理組件的信號(hào)調(diào)制成L波段射頻信號(hào)，該信號(hào)送給衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件內(nèi)部高功率放大器。對于航空器寬帶網(wǎng)絡(luò)操作，衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件把來自于飛機(jī)接口組件的信號(hào)調(diào)制成L波段射頻信號(hào)，并送給衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件內(nèi)部高功率放大器。調(diào)制好的射頻信號(hào)通過低噪放大器和天線雙工器送給高增益天線內(nèi)部的波控組件（the beam steering unit，BSU），波控組件在天線的不同相位角度將射頻信號(hào)發(fā)射出去，高增益天線發(fā)送一個(gè)窄波束給衛(wèi)星（見圖5）。

當(dāng)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)通電時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)登錄。衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件利用已經(jīng)存儲(chǔ)的衛(wèi)星頻率找到衛(wèi)星發(fā)射的信號(hào)，若該頻率被激活，衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件會(huì)鎖定該頻率，衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件會(huì)使用衛(wèi)星作為一個(gè)延遲來連接地面通訊網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（見圖6）。

3 機(jī)載衛(wèi)星通訊設(shè)備使用

3.1 操作界面進(jìn)入

控制顯示組件（CDU）提供飛機(jī)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的操作界面：首先按壓控制顯示組件上MENU（主菜單）鍵可顯示SAT-PHONE（衛(wèi)星電話）菜單，再按壓衛(wèi)星通訊界面分兩頁，第一頁顯示內(nèi)容包括：衛(wèi)星通訊的兩個(gè)頻道及其狀態(tài)、呼叫控制、呼叫優(yōu)先權(quán)選擇、電話本（或稱通訊錄，DIRECTORY），第二頁顯示內(nèi)容包括：登錄（LOG）、通訊錄編輯（DIRDETAILS）、系統(tǒng)自檢（BITE）、系統(tǒng)構(gòu)型（CONFIG）、SWIFT狀態(tài)等內(nèi)容。

當(dāng)航空器機(jī)載衛(wèi)星通訊設(shè)備、衛(wèi)星通訊網(wǎng)絡(luò)、地面通訊網(wǎng)絡(luò)三部分連接后衛(wèi)星通訊系統(tǒng)便可實(shí)現(xiàn)通訊功能，機(jī)載衛(wèi)星通信設(shè)備和地面通訊網(wǎng)絡(luò)連接的過程稱為登錄（LOG ON）。注意：在機(jī)載衛(wèi)星通信設(shè)備登錄前，慣導(dǎo)（IRS）必須已經(jīng)被校準(zhǔn)。

機(jī)組使用控制顯示組件（CDU）和音頻控制面板（ACP）來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的語音通訊（見圖9）。

3.2 空中呼叫地面

按照3.1步驟進(jìn)入衛(wèi)星通訊界面后，按壓行選鍵DIRECTORY>（電話本）進(jìn)入SAT DIRECTORY INDEX（衛(wèi)星電話本索引）頁面，然后選擇一個(gè)類別進(jìn)入SAT DIRECTORY（衛(wèi)星電話本）頁面，選擇一個(gè)地面站或電話號(hào)碼?？梢允褂米髠?cè)行選鍵選擇傳統(tǒng)頻道，如果使用右側(cè)行選鍵則選擇寬網(wǎng)絡(luò)頻道，要確保所選擇的通訊錄出現(xiàn)在SAT-PHONE（衛(wèi)星電話）頁面。最后按壓

4.2.2 在衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件前面板上做測試

衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件具備自測試功能，包括通電自測試（POST）、激活自測試（PAST）、持續(xù)監(jiān)視。

POWER（電源）燈指示綠色，F(xiàn)AULT（故障）燈指示紅色，按壓TEST（測試）按鈕，開始自測試，綠色的電源燈和紅色的故障燈會(huì)交替閃爍60 s，然后熄滅。

衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件通電后自動(dòng)激活通電測試，按壓測試按鈕后開始激活自測試，通電測試和激活自測是進(jìn)行機(jī)載衛(wèi)星通訊系統(tǒng)的功能測試，兩個(gè)測試顯示現(xiàn)象一致。衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件自測試期間，衛(wèi)星通訊系統(tǒng)其他部件也進(jìn)行測試，并將測試結(jié)果反饋給衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件。

如果在測試時(shí)或者衛(wèi)星數(shù)據(jù)組件持續(xù)監(jiān)控的參數(shù)有問題，紅色故障燈將始終點(diǎn)亮（見圖16、表2）。

如果存在故障，則需要針對故障提示，按照波音故障隔離手冊進(jìn)行排故。

4.2.3 過站放行的快速處理方法

當(dāng)飛機(jī)過站出現(xiàn)衛(wèi)星通訊故障時(shí)，以山航運(yùn)行要求為例，可依據(jù)最低設(shè)備清單MEL23-18章節(jié)放行，并通知機(jī)組該系統(tǒng)不工作。另外，為滿足CCAR121.97要求，需要保證高頻或衛(wèi)星通信系統(tǒng)至少有一套工作正常；為滿足CCAR121.351要求，進(jìn)行延伸跨水運(yùn)行時(shí)，需要有兩套遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)（兩部高頻系統(tǒng)或者一部高頻和一部衛(wèi)星通訊系統(tǒng)）工作正常。所飛航線是否屬于延伸跨水運(yùn)行應(yīng)由航空公司簽派人員確認(rèn)。

4.2.4 一種異常情況的處理

山航青島維修基地排故曾多次遇到GPS信號(hào)不穩(wěn)定、容易丟失信號(hào)，結(jié)果導(dǎo)致邏輯錯(cuò)誤的情況，尤其以青島機(jī)場幾個(gè)廊橋位置和特殊遠(yuǎn)機(jī)位停放的飛機(jī)最為明顯，GPS信號(hào)容易被屏蔽干擾。如果遇到這種類似情況，可以通過與機(jī)組溝通，建議飛機(jī)推出以后再進(jìn)行觀察的方法來消除這種“故障”現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)

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