季德雨

（大連長(zhǎng)豐實(shí)業(yè)總公司，遼寧 大連 116038）

0 引言

無(wú)線(xiàn)電近距導(dǎo)航系統(tǒng)簡(jiǎn)稱(chēng)近導(dǎo)系統(tǒng)，用于飛行器的航行、著陸和飛行器間導(dǎo)航以及在地面信標(biāo)臺(tái)上顯示空中情況，包括地面導(dǎo)航臺(tái)和A 型機(jī)載設(shè)備兩部分[1]。A 型機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備是某型飛行器綜合航行駕駛系統(tǒng)的重要組成部分，包括A-001 接收機(jī)、A-002 發(fā)射機(jī)、A-003 測(cè)量部件、A-010 飛行器間通信接收機(jī)以及A-007 飛行器間導(dǎo)航部件等5 個(gè)組件。它通過(guò)在極坐標(biāo)系內(nèi)的極點(diǎn)內(nèi)配置地面全向無(wú)線(xiàn)電信標(biāo)，用來(lái)測(cè)量相對(duì)于該信標(biāo)的極坐標(biāo)即方位和距離，實(shí)現(xiàn)對(duì)飛行器進(jìn)行空地導(dǎo)航。其還能在地面著陸信標(biāo)群配合下，引導(dǎo)飛行器進(jìn)行儀表著陸。另外，A 機(jī)載近距導(dǎo)航設(shè)備還能引導(dǎo)雙機(jī)和多機(jī)集合，進(jìn)行飛行器間導(dǎo)航[2]。

1 故障現(xiàn)象

某飛行器在大修調(diào)試過(guò)程中，通電自檢時(shí)，維修人員發(fā)現(xiàn)機(jī)載近距導(dǎo)航設(shè)備在導(dǎo)航、著陸、飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)下均無(wú)良好信號(hào)顯示，指示器（航道羅盤(pán)）上距離計(jì)數(shù)器遮蓋不打開(kāi)。通過(guò)JDM 近導(dǎo)信標(biāo)模仿儀檢查近導(dǎo)系統(tǒng)工作能力時(shí)，上述三個(gè)狀態(tài)下航道羅盤(pán)均無(wú)指示。

2 近導(dǎo)系統(tǒng)的三種工作狀態(tài)及工作原理

近導(dǎo)系統(tǒng)工作時(shí)，具有導(dǎo)航狀態(tài)、著陸狀態(tài)以及飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)。這三種工作狀態(tài)的工作原理分別如下。

2.1 導(dǎo)航狀態(tài)

近導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航狀態(tài)用于飛行器沿航線(xiàn)飛行，并與地面信標(biāo)配合使用。在這種狀態(tài)下，機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備用于測(cè)量相對(duì)信標(biāo)的方位和距離。

地面信標(biāo)天線(xiàn)以每分鐘100 轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，并對(duì)作用在信標(biāo)范圍的飛行器進(jìn)行照射。為了使飛行器上的數(shù)字計(jì)數(shù)器與信標(biāo)旋轉(zhuǎn)天線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)同步，利用機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備接收“ 35 ”“ 36 ”基準(zhǔn)信號(hào)在指“北”方向重合時(shí)開(kāi)啟計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)，此時(shí)刻記為t0，在t1時(shí)刻接收到方位信號(hào)時(shí)，計(jì)數(shù)器停止計(jì)時(shí)。由于信標(biāo)天線(xiàn)轉(zhuǎn)速已知，?。?/p>

可計(jì)算出方位角：

因此，只要在飛行器上測(cè)得其時(shí)間間隔，即可轉(zhuǎn)換成方位角。

在導(dǎo)航狀態(tài)下，近距導(dǎo)航系統(tǒng)距離的測(cè)量是通過(guò)脈沖測(cè)距技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即用詢(xún)問(wèn)信號(hào)從飛行器向地面臺(tái)站和應(yīng)答信號(hào)從地面臺(tái)站向飛行器傳播的總時(shí)間來(lái)測(cè)定。其測(cè)量原理是，A-003 測(cè)量部件的距離測(cè)量電路發(fā)送重復(fù)頻率約30 Hz 的觸發(fā)脈沖，該脈沖促使A-002 發(fā)射機(jī)工作并形成距離詢(xún)問(wèn)代碼脈沖對(duì)。在發(fā)射機(jī)工作的同時(shí)，計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)時(shí)。此距離詢(xún)問(wèn)代碼經(jīng)AOC天線(xiàn)饋電系統(tǒng)發(fā)射出去。地面接收機(jī)對(duì)所接收到的高頻測(cè)距信號(hào)進(jìn)行譯碼，然后在地面臺(tái)站編碼器內(nèi)編碼，形成應(yīng)答信號(hào)。編碼后的信號(hào)觸發(fā)地面應(yīng)答發(fā)射機(jī)發(fā)射應(yīng)答信號(hào)，機(jī)上天線(xiàn)饋電系統(tǒng)接收此信號(hào)后送到A-001 接收機(jī)輸入端并進(jìn)行轉(zhuǎn)換和譯碼，送入A-003 測(cè)量部件后觸發(fā)計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)。A-003 將測(cè)量的時(shí)間間隔處理成距離值，便實(shí)現(xiàn)了相對(duì)信標(biāo)的距離測(cè)量。近導(dǎo)系統(tǒng)在導(dǎo)航狀態(tài)下測(cè)量方位與距離的原理如圖1所示。

圖1 導(dǎo)航狀態(tài)方位、距離測(cè)量原理框圖

2.2 著陸狀態(tài)

在著陸狀態(tài)下，機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備與地面著陸信標(biāo)群配合使用，用于測(cè)定水平面的航向、垂直面的下滑偏差以及飛行器到著陸信標(biāo)點(diǎn)的距離。

飛行器相對(duì)著陸航向，是通過(guò)航向無(wú)線(xiàn)電信標(biāo)配合工作進(jìn)行測(cè)定的。航向信標(biāo)用來(lái)形成跑道中心線(xiàn)的預(yù)定航線(xiàn)，利用空間兩個(gè)交疊的方向性圖所形成的等強(qiáng)信號(hào)來(lái)給定航向。當(dāng)飛行器沿航向下滑時(shí)，它接收到的左右波瓣輻射信號(hào)相等，航道羅盤(pán)[3]指針自然停在黑圈中心；當(dāng)飛行器偏離著陸航向一側(cè)時(shí)，接收到左右波瓣輻射信號(hào)不再相等，航道羅盤(pán)指針隨之產(chǎn)生偏向。飛行器相對(duì)下滑線(xiàn)位置測(cè)定原理與飛行器相對(duì)著陸航向位置測(cè)定原理相同，只不過(guò)下滑面是利用下滑信標(biāo)在垂直面上的等強(qiáng)信號(hào)區(qū)來(lái)給定的。

在著陸狀態(tài)下，地面著陸信標(biāo)群配合機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備工作，其距離測(cè)量原理與導(dǎo)航狀態(tài)相同，如圖1 所示。

2.3 飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)

飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)用于雙機(jī)會(huì)合或多機(jī)集合。機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備根據(jù)飛行器在此過(guò)程中的作用不同，可工作于不同狀態(tài)。其中，測(cè)量狀態(tài)用于測(cè)量本機(jī)到長(zhǎng)機(jī)的距離及本機(jī)縱軸零航向，轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)可為其他飛行器提供距離應(yīng)答信號(hào)，“測(cè)量-轉(zhuǎn)發(fā)”狀態(tài)則實(shí)現(xiàn)測(cè)距和轉(zhuǎn)發(fā)兩種功能。

在飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)下，距離測(cè)量也是根據(jù)“詢(xún)問(wèn)-應(yīng)答”原理來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A-003 測(cè)量部件產(chǎn)生重復(fù)頻率為60 Hz 的脈沖，該脈沖觸發(fā)A-002 發(fā)射機(jī)工作，并用3 脈沖代碼進(jìn)行詢(xún)問(wèn)信號(hào)編碼，高頻脈沖詢(xún)問(wèn)信號(hào)經(jīng)A-002 發(fā)射機(jī)和天線(xiàn)饋電系統(tǒng)輻射出去。A-010 接收機(jī)將所接收到的高頻信號(hào)進(jìn)行變換、譯碼、延遲及再變換后，沿應(yīng)答通道送入A-002 發(fā)射機(jī)。A-002 發(fā)射機(jī)采用2 脈沖對(duì)應(yīng)答信號(hào)進(jìn)行編碼，將應(yīng)答信號(hào)經(jīng)天線(xiàn)饋電系統(tǒng)輻射出去。應(yīng)答信號(hào)送到接收機(jī)輸入端，經(jīng)變換譯碼形成飛行器間導(dǎo)航測(cè)距回答脈沖。這些脈沖信號(hào)通過(guò)A-003部件，對(duì)時(shí)間間隔與詢(xún)問(wèn)信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，便可測(cè)量出兩飛行器間的距離。

零航向指本機(jī)的縱軸延長(zhǎng)線(xiàn)方向。在飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)下測(cè)定協(xié)同狀態(tài)飛行器的零航向，保證雙機(jī)在空中匯合和多機(jī)集合。每架飛行器都裝有方向性圖相同的左、右天線(xiàn)，兩天線(xiàn)在空中形成與飛行器縱軸相重合的等信號(hào)區(qū)。測(cè)定縱軸零航向時(shí)，機(jī)上右天線(xiàn)和左天線(xiàn)依次用天線(xiàn)轉(zhuǎn)換器接到A-010 接收機(jī)輸入端上，信號(hào)從接收機(jī)送到A-007部件，并將其轉(zhuǎn)換成與振幅差值成比例的直流電壓，通過(guò)航道羅盤(pán)的航向指針便可確定偏離零航向的角度大小。如果長(zhǎng)機(jī)接收左、右天線(xiàn)信號(hào)強(qiáng)度不相等，則說(shuō)明長(zhǎng)機(jī)不在零航向。根據(jù)航向指針的指示可以判定偏左或偏右及偏離零航向角度的大小。飛行器上同樣設(shè)有前后兩天線(xiàn)，用于判定飛行器的前方還是后方，測(cè)定原理同零航向測(cè)定相同。圖2所示為近導(dǎo)系統(tǒng)在飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)下測(cè)量?jī)蓹C(jī)間距離的原理。

圖2 飛行器間導(dǎo)航狀態(tài)距離測(cè)量原理框圖

3 故障分析與定位

3.1 故障診斷分析

JDM 近導(dǎo)信標(biāo)模仿儀是檢查A 型機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備各種性能指標(biāo)的專(zhuān)用儀器[4]。其在“導(dǎo)航”與“著陸”狀態(tài)工作時(shí)相當(dāng)于地面無(wú)線(xiàn)電信標(biāo)臺(tái)，在“測(cè)量”與“轉(zhuǎn)發(fā)”狀態(tài)工作時(shí)，可模擬編隊(duì)飛行中另一架飛行器的機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備的全部功能[5]。

機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備在“導(dǎo)航”狀態(tài)工作時(shí)，發(fā)射機(jī)A-002 發(fā)射高頻測(cè)距編碼信號(hào)，接收機(jī)A-001 接收地面信標(biāo)臺(tái)站信號(hào)，測(cè)量部件A-003 測(cè)量信標(biāo)臺(tái)方位和距信標(biāo)臺(tái)的斜距。上述三個(gè)組件中任一組件發(fā)生故障，均可導(dǎo)致信標(biāo)模仿儀檢測(cè)近導(dǎo)系統(tǒng)的“導(dǎo)航”狀態(tài)工作時(shí)航道羅盤(pán)不顯示方位與距離。具體故障組件可根據(jù)A-33 檢測(cè)臺(tái)的指示燈的顯示情況進(jìn)行定位。此外，如果A-001、A-002 的輻射功率過(guò)低或天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)故障，導(dǎo)致測(cè)距信號(hào)無(wú)法正常收發(fā)，也會(huì)造成航道羅盤(pán)無(wú)指示的故障。

由于機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備在“著陸”狀態(tài)時(shí)的距離測(cè)量原理與導(dǎo)航狀態(tài)相同，且測(cè)量航向和下滑偏差時(shí)參與工作的組件也為A-001、A-002 及A-003，所以造成“著陸”狀態(tài)航道羅盤(pán)無(wú)顯示的可能原因有：發(fā)射機(jī)A-002 故障或功率下降，接收機(jī)A-001 故障或靈敏度下降，測(cè)量部件A-003 故障以及天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)線(xiàn)路故障。具體故障件的排除可根據(jù)A-33檢測(cè)臺(tái)和A-005 控制盒的指示情況進(jìn)行分析。

在“飛行器間導(dǎo)航”狀態(tài)時(shí)，無(wú)線(xiàn)電信號(hào)由組件A-002 和A-010 進(jìn)行發(fā)射和接收，由組件A-003測(cè)量?jī)蓹C(jī)間的距離，而飛行器間導(dǎo)航部件A-007 專(zhuān)門(mén)測(cè)定飛行器間協(xié)同動(dòng)作的零航向。上述組件故障或天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)線(xiàn)路故障，均可能造成機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備連接近導(dǎo)信標(biāo)模仿儀時(shí)在“相互坐標(biāo)測(cè)定”（機(jī)上“飛行器間導(dǎo)航”）狀態(tài)下的工作異常。

另外，查閱該飛行器無(wú)線(xiàn)電導(dǎo)航電路圖冊(cè)得知，機(jī)上無(wú)線(xiàn)電靜默開(kāi)關(guān)可以通過(guò)A-33 發(fā)出+27 V的“信號(hào)隱蔽”指令，其工作時(shí)發(fā)射機(jī)A-002 也將不能發(fā)射信號(hào)，導(dǎo)致JDM 近導(dǎo)模仿儀無(wú)法檢測(cè)機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備在“導(dǎo)航”和“著陸”狀態(tài)的工作能力。

3.2 故障點(diǎn)定位與排除

綜合上述診斷分析，結(jié)合機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備的外部交聯(lián)情況，可將產(chǎn)生此現(xiàn)象的故障點(diǎn)的最大可能性定位至AOC 天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)和發(fā)射機(jī)A-002。由此，在機(jī)上接通近導(dǎo)系統(tǒng)和天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)開(kāi)關(guān)，按下天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)的檢查控制盒A-005 上的“燈檢”按鈕，檢查系統(tǒng)供電和6 個(gè)信號(hào)燈指示情況，發(fā)現(xiàn)信號(hào)盤(pán)上的1～7 號(hào)燈亮，信號(hào)燈良好；而后按下檢查控制盒上的“自檢”按鈕，信號(hào)盤(pán)4，5，6 號(hào)燈亮，其余信號(hào)燈滅。因飛行器天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)改裝后4，5，6 通道無(wú)輸入，自檢時(shí)燈亮是合理現(xiàn)象[6]，故天線(xiàn)饋線(xiàn)系統(tǒng)工作正常，排除該系統(tǒng)故障的可能性。拆下測(cè)距詢(xún)問(wèn)發(fā)射機(jī)A-002，將插頭清洗后噴涂防氧化保護(hù)劑，待10 min 后將組件重新裝機(jī)，檢查機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備工作性能時(shí)發(fā)現(xiàn)故障依舊。換裝另一套A-002 組件繼續(xù)測(cè)試近導(dǎo)系統(tǒng)的工作性能，系統(tǒng)上電后自檢良好，連接模仿儀時(shí)一切顯示正常。

進(jìn)一步測(cè)試故障件，將拆下的測(cè)距詢(xún)問(wèn)發(fā)射機(jī)A-002分解后深度檢測(cè)，通過(guò)功率計(jì)測(cè)試發(fā)射功率，發(fā)現(xiàn)數(shù)值小于100 W，遠(yuǎn)小于性能數(shù)據(jù)規(guī)定的發(fā)射功率P（0.5～1.5 kW），因此故障定位至發(fā)射機(jī)內(nèi)高頻功放電子管G-41。更換該電子管后，通過(guò)產(chǎn)品測(cè)試儀檢測(cè)原測(cè)距詢(xún)問(wèn)發(fā)射機(jī)A-002，各性能指標(biāo)均良好。至此，故障排除。

4 結(jié)語(yǔ)

作為飛行器航行駕駛綜合系統(tǒng)的重要組成部分，A 型機(jī)載近距導(dǎo)航系統(tǒng)自身包含的部件較多，外部又要與AOC 天線(xiàn)饋線(xiàn)電系統(tǒng)、A-31 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)及A-72 航道羅盤(pán)儀表進(jìn)行通信，各狀態(tài)工作過(guò)程較為復(fù)雜。在使用和維護(hù)過(guò)程中遇到產(chǎn)品性能故障時(shí)，維修人員要認(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)量電路等方法逐一排除故障。

建議在飛行器維修過(guò)程中進(jìn)行近距導(dǎo)航系統(tǒng)工作性能檢查時(shí)，一線(xiàn)操作者要嚴(yán)格遵守機(jī)載近導(dǎo)設(shè)備技術(shù)使用手冊(cè)的規(guī)定，在高溫、高濕環(huán)境下通電時(shí)做好通風(fēng)、除潮工作，避免通電時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；定期檢修需要更換組件時(shí)，要遵守靜電保護(hù)規(guī)則；同時(shí)還要注意JDM 近導(dǎo)模仿儀操作說(shuō)明的條款，避免因設(shè)備使用不當(dāng)而造成飛行器故障。