鄧文釗

（湖南機(jī)場股份有限公司長沙黃花國際機(jī)場分公司，湖南長沙，410137）

1 系統(tǒng)介紹

儀表著陸系統(tǒng)，即ILS（Instrument Landing System），因為儀表著陸系統(tǒng)能在低天氣標(biāo)準(zhǔn)或飛行員看不到任何目視參考的天氣下，引導(dǎo)飛機(jī)進(jìn)近著陸，所以人們通常將儀表著陸系統(tǒng)稱為盲降。

航向設(shè)備（Localizer）為飛機(jī)提供水平方向上的引導(dǎo)，使飛機(jī)能夠正確飛行在跑道中心線的延長線上。

下滑設(shè)備（Glide Path）為飛機(jī)提供垂直方向上的引導(dǎo)，使飛機(jī)能夠以正確的坡度（約3°角）降落下來。

航向和下滑兩個方向的引導(dǎo)，在空中勾勒出一條可供降落的精確路線，通過指針的方式顯示在飛機(jī)的儀表盤上，飛行員據(jù)此校準(zhǔn)飛機(jī)的高度、方向和速度，以正確的姿態(tài)朝著跑道降落。

儀表著陸系統(tǒng)還包括了指點標(biāo)(Marker Beacon)設(shè)備，有外指點標(biāo)(Outer Marker)、中指點標(biāo)(Middle Marker)、內(nèi)指點標(biāo) (Inner Marker)，提供了飛機(jī)相對跑道入口從遠(yuǎn)到近的三個距離信息，這里不做詳細(xì)介紹了。

儀表著陸系統(tǒng)是保證機(jī)場航班正常運行的關(guān)鍵。一旦設(shè)備發(fā)生故障，很有可能因處置不及時而直接影響到正在進(jìn)近的航空器的安全，也可能對后續(xù)的航班正常率產(chǎn)生影響。這里，筆者對國內(nèi)某機(jī)場儀表著陸系統(tǒng)設(shè)備故障的排查過程進(jìn)行梳理，希望讓同行得到啟發(fā)，提升設(shè)備故障排查水平。

圖1 設(shè)備整體框圖

2 故障案例分析

該設(shè)備為挪威INDRA公司生產(chǎn)的NM7014B型，是雙頻熱備航向設(shè)備。2017年由某安裝公司完成安裝調(diào)試，并經(jīng)過校驗中心投產(chǎn)校驗合格后，投入使用。

2.1 案例一

2.1.1 故障現(xiàn)象

2018年7月，值班人員發(fā)現(xiàn)設(shè)備告警，自動轉(zhuǎn)換機(jī)后故障依舊，隨后系統(tǒng)自動關(guān)機(jī)。在設(shè)備自動關(guān)機(jī)前，具體相關(guān)異常監(jiān)控參數(shù)如表1所示。

表1 相關(guān)異常監(jiān)控參數(shù)表

在設(shè)備正常運行的情況下，監(jiān)控器MON1和MON2中CLR DDM的值應(yīng)該在0.0左右，CLR SDM的值應(yīng)該在40.0左右，CLR RF的值應(yīng)該在3.0左右，DIFF FREQ應(yīng)該顯示為10，IDENT應(yīng)顯示為OK。

2.1.2 故障分析及排查

根據(jù)上面的故障現(xiàn)象我們可以先進(jìn)行一個設(shè)備故障的初步推測：設(shè)備的CL、DS以及NF的各項參數(shù)均是正常的，只有CLR通道異常。且兩個主監(jiān)控器顯示的參數(shù)一致，而兩個監(jiān)控器同時發(fā)生故障的概率微乎其微，因此可以斷定并非監(jiān)控部分的問題。

由于設(shè)備告警后，進(jìn)行了自動轉(zhuǎn)換機(jī)，故障現(xiàn)象仍然是CLR監(jiān)控通道異常，航道跟余隙的頻差DF以及識別信號IDENT都沒有，隨后設(shè)備自動關(guān)機(jī)。作為盲降設(shè)備運維人員，看到這里可能心里會有一個判斷，覺得這很有可能是CLR發(fā)射通道出了問題。但是我們再仔細(xì)看看，NM7014B是有熱備監(jiān)控器的，而熱備監(jiān)控器里的參數(shù)均是正常的。從這一點我們可以判斷，發(fā)射部分也是正常的。接下來就應(yīng)該逐步排查公共部分的問題。

技術(shù)人員進(jìn)入臺站后，對設(shè)備進(jìn)行了如下測量：

A.使用外場測試儀測量了監(jiān)控回路CLR通道的數(shù)據(jù)，結(jié)果顯示數(shù)據(jù)不正常。

B.使用示波器測量主機(jī)的CLR CSB和CLR SBO波形，波形均不正常；再測量熱備發(fā)射機(jī)的CLR CSB和CLR SBO，波形正常。進(jìn)行轉(zhuǎn)換機(jī)操作后，再次測量波形，仍然是主用發(fā)射機(jī)波形不正常，而熱備發(fā)射機(jī)波形正常。

上述測試結(jié)果表面，設(shè)備的兩個發(fā)射機(jī)，只要是處于主用狀態(tài)，測試數(shù)據(jù)就不正常，一旦進(jìn)入備用狀態(tài)，測試數(shù)據(jù)就正常了。

由于NM7014B型的設(shè)備即使是處于備機(jī)的發(fā)射機(jī)，也是在工作的。從備機(jī)航道發(fā)射機(jī)輸出的信號在進(jìn)入假負(fù)載之前，通過采樣將CSB和SBO信號送入熱備監(jiān)控器STB，分別成為了CL和DS通道的參考，而備機(jī)余隙發(fā)射機(jī)的CLR信號送入熱備監(jiān)控器，成為了CLR通道的參考。

因此可確定兩部發(fā)射機(jī)本身均正常，一定是發(fā)射機(jī)處于主用狀態(tài)時，信號經(jīng)過轉(zhuǎn)換單元到天線分配單元這一段的某處出了問題。

轉(zhuǎn)換單元至天線分配單元的信號路徑如下：航向發(fā)射機(jī)單元輸出航道COU-CSB、余隙CLR-CSB射頻信號→經(jīng)同軸繼電器切換輸出→送至定向耦合器→經(jīng)約67米射頻饋線電纜→天線分配單元進(jìn)行分配和發(fā)射。

接下來，技術(shù)人員對信號路徑中的每一段分別進(jìn)行了測試，發(fā)現(xiàn)從機(jī)柜內(nèi)出來的信號正常，但進(jìn)入ADU前的信號變得不正常了，這其中只經(jīng)過了一段射頻饋線電纜。我們將CLR的CSB和SBO電纜進(jìn)行了互換，發(fā)現(xiàn)故障隨電纜轉(zhuǎn)移了，對兩根電纜進(jìn)行測試，發(fā)現(xiàn)CLR-CSB射頻電纜有短接現(xiàn)象。

于是，我們終于確定了故障點為CLR通道的CLR-CSB射頻電纜。

2.2 案例二

2.2.1 故障現(xiàn)象

2020年1月，值班人員通過監(jiān)控設(shè)備參數(shù)發(fā)現(xiàn)某航向臺CL RF數(shù)值偏低出現(xiàn)預(yù)警，且呈現(xiàn)持續(xù)降低的趨勢，最后突破告警門限，造成設(shè)備雙機(jī)關(guān)機(jī)。具體相關(guān)異常監(jiān)控參數(shù)如表2所示。

表2 相關(guān)異常監(jiān)控參數(shù)

DS RF 3.02 3.02 2.95 NF DDM 0.0 0.0 N/A NF SDM 40.0 40.0 N/A NF RF 3.00 3.00 N/A CLR DDM 0.3 0.3 0.0 CLR SDM 39.9 39.9 40.0 CLR RF 2.88 2.95 3.13 DIFF FREQ 10 10 10 IDENT OK OK OK DC-LOOP OK OK OK

2.2.2 故障分析及排查

根據(jù)上面的故障現(xiàn)象，我們不難看出，CL RF通道出現(xiàn)問題時，如果是發(fā)射機(jī)的原因引起的，那么NF RF通道也相應(yīng)的會出現(xiàn)類似的問題。但此時NF RF通道參數(shù)正常，因此可以斷定發(fā)射機(jī)部分是正常的。

至于監(jiān)控部分，兩個主監(jiān)控器顯示的故障參數(shù)一致，而兩個監(jiān)控器同時發(fā)生故障的概率微乎其微，因此可以斷定并非監(jiān)控部分的問題。于是，這一次的故障點又回到了公共部分。

CL監(jiān)控信號路徑：天線單元監(jiān)控取樣信號→監(jiān)控電纜→MCU監(jiān)控混合網(wǎng)絡(luò)分成CL、DS、CLR通道輸出→CL監(jiān)控電纜→機(jī)柜下端電纜接口→功分器一分為二→兩塊MF板→兩塊MO板→控制單元。

由于有了前車之鑒，技術(shù)人員還是使用分段測試的方法排查此路徑：

使用外場測試儀測量機(jī)柜下端CL監(jiān)控通道的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)RF值偏低。將CL和CLR監(jiān)控電纜進(jìn)行互換后測試，技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)故障隨電纜轉(zhuǎn)移了。對CL監(jiān)控電纜進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)其數(shù)值不正常。因此，我們確定了故障點為CL通道的監(jiān)控電纜。

此段電纜是從設(shè)備機(jī)柜經(jīng)埋地深70公分、長度約64米穿管至監(jiān)控混合單元，安裝時并沒有預(yù)留多的電纜，因此只能重新制作新的電纜取代現(xiàn)有故障的電纜。

3 總體原因分析

上面列舉的兩次故障均是出自同一個臺站設(shè)備，自2017年該臺站啟用以來，短短3年時間已經(jīng)陸續(xù)發(fā)生了多起故障，出現(xiàn)的問題集中在36R航向臺與天線陣之間的埋地電纜上，且不止一根埋地電纜出現(xiàn)問題。

3.1 設(shè)備在建設(shè)之初因安裝不規(guī)范，通信監(jiān)控電纜存在信號傳輸衰減的隱患

要知道通信電纜埋在地下，如果施工得當(dāng)，十幾年甚至幾十年都不會出問題的。該臺站設(shè)備才啟用不到兩年就開始頻繁故障，說明當(dāng)初施工單位建設(shè)過程中對埋地電纜的處理方式存在嚴(yán)重問題。

3.2 設(shè)備通信監(jiān)控電纜備件儲備不足

在建臺并安裝設(shè)備的時候，沒有考慮到埋在地下的電纜會出現(xiàn)如此嚴(yán)重問題的情況，因此沒有預(yù)留和鋪設(shè)備用電纜。主用電纜一旦發(fā)生故障，無法短時間解決問題。

4 改進(jìn)措施

4.1 機(jī)器方面

緊急組織技術(shù)力量對臺站所有電纜頭進(jìn)行緊固處理，并密切關(guān)注緊固處理過程中參數(shù)產(chǎn)生明顯漂移的通道。同時，對每一根監(jiān)控電纜的反饋信號進(jìn)行測試，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，并記錄存檔。

4.2 環(huán)境方面

為臺站加裝聲光告警裝置，以往設(shè)備故障，臺站內(nèi)的主機(jī)部分沒有告警音提醒，技術(shù)人員在臺站內(nèi)無法第一時間收到告警信號。而聲光告警裝置很好的彌補(bǔ)了這個不足。

4.3 管理方面

A.導(dǎo)航管理室提交了《關(guān)于盲降臺站通信電纜更換的請示》報送集團(tuán),機(jī)場集團(tuán)研究決定對該隱患進(jìn)行掛牌整改。為了徹底解決此安全隱患，我們更換了當(dāng)初由問題施工方鋪設(shè)的兩個航向臺的全部電纜，并另行挖溝布管鋪設(shè)了備用監(jiān)控電纜和備用發(fā)射電纜，且與原電纜不共溝。

B.增加了電纜檢測頻次，每年對所有監(jiān)控電纜進(jìn)行檢測，記錄參數(shù)存檔，并作前后對比，通過數(shù)據(jù)變化提前發(fā)現(xiàn)電纜問題；

C.規(guī)范了監(jiān)控崗位的職責(zé)。經(jīng)歷這次電纜故障事件之后，我們更加認(rèn)識到監(jiān)控參數(shù)的重要性。對于雖然未到達(dá)預(yù)警門限但是有所漂移的參數(shù)也更加關(guān)注了。

電纜更換工程于2020年4月進(jìn)行特殊校驗之后，校驗結(jié)論為合格，且在后續(xù)的例行校驗中，電纜更換后的設(shè)備均校驗合格。消除了埋地電纜的安全隱患。