某型飞机进入自动着陆后瞬间退出问题的分析与解决*

刘　军

(海军驻沈阳地区航空军事代表室　沈阳　110034)



某型飞机进入自动着陆后瞬间退出问题的分析与解决*

刘军

(海军驻沈阳地区航空军事代表室沈阳110034)

摘要论文针对某型飞机在返场飞行着陆过程中，通信导航识别分系统(以下简称通导系统)由FAF-TACAN(塔康)导航方式转到LAND-MLS(微波着陆)方式，自动飞行控制系统(以下简称飞控系统)出现进入“自动着陆”瞬间后又退出现象。通过视频回放、数据分析及地面试验验证，发现通导系统中的中央控制设备(以下简称CCU)在向飞控系统传输MLS方位偏差和下滑偏差数据时，出现“有效—无效—有效”的变化过程，即对应飞控系统进入“自动着陆”状态后又瞬间退出的过程。经多次试验分析，查明了故障原因，制定了解决措施，为飞行安全及飞机顺利转场提供了有力的保障。

关键词通信导航识别分系统; 飞行控制系统; 自动着陆

Class NumberTB114.3

1　引言

2014年8月底，某型飞机在试飞返场飞行时，通导系统从FAF-TACAN方式自动转入LAND-MLS方式，自动飞行控制系统进入“自动着陆”飞行控制模式，但该模式只保持了瞬间即退出，飞行员耳机中也出现语音告警提示转手操纵，此时飞行员必须及时干预操纵，以确保飞行安全。事后通过对同批次飞机进行检查发现也存在该现象，属批次性问题，需认真分析故障原因并制定解决措施。

2　通导系统与飞控系统功能概述

通导系统具有综合化系统管理与数据管理、无线电话音通信、空-空和空-地间的数据通信、近距无线电导航与进场着陆引导、空中交通管制、敌我识别任务的功能，同时还可以完成各种告警音响的产生和音频信号处理任务，并具有毁钥控制功能，对机密信息进行销毁[1～5]。飞控系统的作用是按照一定的控制规律形成控制飞机的信号，实现对飞机的自动操纵和指令操纵[6～7]。在着陆方式下，飞控系统接收航电系统的控制信号和一次性指令，并根据这些信号形成控制飞机的指令，引导飞机进行着陆前的机动飞行，最后将飞机控制到XX米高度，使飞行员在此高度接手控制飞机。通导系统与飞控系统交联实现自动着陆功能，是复杂气象条件下进行盲降的关键环节。

通导系统与飞控系统的交联，是在微波着陆设备(MLS)配合下实现飞控系统的自动控制或指令控制着陆。微波着陆设备用于飞机着陆时，与精密测距(DME/P)设备配合，为飞行员实施进场着陆提供相对于着陆点方位和下滑偏差引导，同时为飞行员提供机场识别音响。着陆时可与飞控系统交联，使飞机具备Ⅰ类全自动进场着陆能力[8～10]。

3　故障现象

某型飞机在返场飞行过程中，通导系统从FAF-TACAN自动转入LAND-MLS方式时，自动飞行控制系统进入“自动着陆”飞行控制模式，但在该模式下保持瞬间即退出，飞行员耳机中有告警音提示转手操纵。当飞行员听到提示音后，手动按压飞行控制系统座舱内控制盒上的“自动”键，飞机再次进入“自动着陆”飞行控制模式。在自动着陆方式接不通的情况下，飞行员只能人工操纵飞机着陆，这不但增加了飞行员的负担，也严重地影响了飞机飞行安全，给飞行安全带来了隐患。

4　故障原因分析

4.1飞行视频回放

首先查看了该架飞机的视频回放，通过视频回放发现：在FAF-TACAN方式下，下视显示器驾驶画面下显示“自动”、“导航”字符，由FAF-TACAN转LAND-MLS方式后，下显上显示“自动”、“导航”、“着陆”字符。此时在下显的导航画面下，MLS字符下面有下划线，即MLS(表示精密测距的距离信息未经微波着陆坐标变换)时，下显显示器上的导航信息为：距离X米；方位AAA；跑道BBB。

在“距离”信息瞬间改变后，即显示为：距离偏置右X米；方位AAA；跑道BBB。这时驾驶画面上的“自动”、“导航”、“着陆”字符退出，飞行员耳机中马上听到告警音“手操纵”，经过TTTms左右导航画面下的导航信息显示：距离XX.X米；方位AAA；跑道BBB，“自动”、“着陆”字符仍没有显示。当飞行员手动按压飞控系统控制盒上的“自动”键后，飞机再次进入“自动着陆”状态，这时下显的驾驶画面上重新出现“自动”、“着陆”显示字符，这说明飞机已经进行正常的自动着陆飞行。

经仔细梳理此次故障情况，发现该通导系统的CCU设备软件在此前曾进行过升级(解决其他问题)，升级前飞行时并未出现过此现象。通过观看升级之前的某架飞机的视频回放来进行比较，发现在MLS时，导航画面的信息显示为：距离X.X米；方位AAA；跑道BBB，“自动”、“着陆”字符一直有显示，飞控系统在返场飞行时进行自动着陆没有出现退出现象。

经过飞行视频信息回放比较，怀疑该故障现象是由于CCU设备升级带来的故障，下一步就要在地面机上及试验室验证飞行时出现的故障现象。

4.2机上故障现象验证

在机库内进行地面模拟故障现象试验，用地面检测设备模拟微波、塔康、大气等参数和显控状态进行飞控系统自动着陆检查，同时用总线监控设备监控通导系统与显控系统之间的总线数据、状态和命令信息，并观察分析指令与响应时序关系。

在用总线监控器监测总线数据过程中发现，TACAN设备输出的DME/P距离数据瞬间异常，即发送aa个周期(每周期约bbms)有效的DME/P距离(该距离值为转入DME/P工作模式之前空地测距的数值)数据给MLS，接着为数周期无效数据，最后才送出真正的DME/P精密测距距离数据。

MLS设备首先接收到DME/P精密测距设备发来的约tttms的距离数据，对该数据进行坐标转换，转化为MLS距离数据并发给CCU，CCU设备将该数据及MLS设备有效的方位、下滑偏差数据一起发送至飞控系统，使飞控系统进入“自动着陆”飞行控制模式。之后DME/P设备发给MLS设备数周期无效的DME/P距离数据，CCU设备马上又将该无效的数据及有效的方位、下滑偏差数据再发送至飞控系统，飞控系统随即退出“自动着陆”飞行控制模式。在机上用总线监控器监测到的这种情况与空中故障现象一致，待在试验室进行进一步验证。

4.3试验室故障现象验证

在航电试验室：

1) 利用塔康地面模拟设备、微波着陆模拟设备及飞控系统模拟器模拟通导系统与飞控系统交联；

2) 监测总线数据，连续监测塔康设备给CCU的数据、CCU给显控系统的塔康空地数据(空地测距距离、TACAN方位)、微波着陆数据(距离、方位偏差和下滑偏差)，CCU给飞控系统的微波着陆MLS数据(距离、方位偏差和下滑偏差)；

3) 在塔康空地数据、微波着陆数据有效的情况下，反复进行塔康空地模式转精密测距DME/P模式的操作(从FAF-TACAN直接切换到LAND-MLS)，发现在进场方式由FAF转LAND后，CCU向飞控系统传输MLS距离数据和方位偏差、下滑偏差时，有“有效—无效—有效”的变化过程，其具体控制和传输过程如下：

(1)CCU设备控制过程

飞机在进场FAF-TACAN方式时，CCU先将MLS的参数(方位偏差和下滑偏差)下发且已设置好；当进场方式从FAF转LAND后，CCU将控制TACAN从空地模式转到DME/P模式，同时CCU启动TACAN到MLS的距离传输；当TACAN到MLS传输开始时，TACAN还未进行DME/P模式的转换，就将之前有效的空/地距离送给了MLS，微波着陆收到有效的距离后，就进行了坐标变换，当坐标变换完成后，MLS就向CCU传输了坐标变换后的数据；当TACAN正在进行DME/P转换时，将其总线接口数据清无效，此时TACAN就将无效的距离传给MLS，MLS收到无效距离后，就马上将无效的数据传给CCU；当TACAN的DME/P精密测距模式转换完成后，又将有效的距离信息传给了MLS，MLS收到有效的距离后，进行了坐标变换，并将坐标变换后的数据再次传给CCU；

(2)CCU向飞控系统的数据传输

CCU上电后，就每隔hhms向飞控系统发送其一次周期数据(包括MLS方位偏差和下滑偏差)，但此时传输的周期数据为无效，只有当CCU满足进场传感器为LAND和MLS坐标变换完成时，才会传输MLS上传给CCU的周期数据。如果不满足上述条件，就会传无效的周期数据给飞控系统。从上面的分析来看，由于MLS的坐标变换标志有“有效—无效—有效”的变化过程，所以，CCU向飞控系统传输距离数据和方位偏差、下滑偏差信息就有“有效—无效—有效”的变化过程。这也正与返场时飞控系统自动驾驶仪进入“自动着陆”模式后瞬间又退出的过程相吻合。

5　故障定位

通过在机上及航电试验室对上述问题进行模拟验证，发现该故障现象就是由于在进场时从FAF-TACAN转LAND-MLS方式后，CCU向飞控系统传输的数据有三种情况： 1) CCU向飞控传输假有效的DME/P距离数据和有效的MLS方位、下滑偏差，此时飞控系统进入自动着陆方式； 2) 约tttms后当TACAN正在进行DME/P转换时，TACAN将其总线接口数据清无效，此时CCU将无效的DME/P距离和有效的方位、下滑偏差再次传给飞控系统，飞控系统马上退出自动着陆飞行控制方式； 3) 约TTTms左右真有效的DME/P距离数据和MLS方位、下滑偏差又一次传输给飞控系统，此时的飞控系统已经退出了自动着陆方式。此过程表明CCU向飞控系统传输的数据为有效—无效—有效的过程。

根据上述试验分析及验证，得出此次故障现象完全是由于CCU设备升级后带来的新故障。在CCU没有升级之前，飞行员在FAF-TACAN方式不能看到方位偏差和下滑偏差，只能在LAND-MLS方式下看到，由FAF转LAND后，塔康设备内部进行DME/P模式转换，MLS也需进行初始化及距离坐标变化，各自均需要参数设置时间，微波着陆设备初始化时间完全覆盖了塔康设备传输无效的距离时间，MLS初始化后将有效的方位偏差、下滑偏差及经坐标变换后的距离数据发给CCU，CCU再将这些数据上传到飞控系统，飞控系统收到这些数据后进入到自动着陆模式，没有发生过退出自动着陆现象。

6　解决措施

根据上述故障原因分析及故障定位，可以更改CCU设备软件来解决此问题。CCU设备在收到塔康的DME/P模式命令应答后，需等待塔康参数设置结束(约tttms)后再进行数据传输。为了确保在DME/P数据有效后传输， CCU在从FAF转LAND方式后，延时后再向飞控系统传输DME/P距离数据和方位、下滑偏差数据，这样就能保证没有无效的DME/P数据上传到飞控系统，延时期间置DME/P数据无效。此种更改方案既能满足设计的实际要求，又可以将风险降到最低。

7　试验室及机上验证

7.1试验室验证

CCU设备软件更改完成后。按照4.3项的方法在试验室进行了验证，验证时数据监测结果如下：从FAF-TACAN模式直接切换到LAND-MLS后，CCU强置塔康传输给微波着陆的距离数据无效，时间为b秒，b秒后CCU设备将有效的方位偏差、下滑偏差信号和经过MLS坐标变化的距离信息一起上传到飞控系统。经反复验证，CCU工作状态稳定，飞控系统实现自动着陆飞行控制模式稳定。

7.2机上验证

CCU设备软件升级后，在飞机上按3.2项方法进行验证，并同时监控总线数据，发现飞控系统自动驾驶仪在进入自动着陆模式后保持稳定，没有出现原故障现象。

7.3飞行验证

按上述改进措施对CCU重新升级并经过地面验证后，马上装机进行了飞行验证试验。飞机在返场飞行中从FAF转入LAND方式时，自动飞行控制系统进入“自动着陆”飞行控制模式，飞机自动下降到决断高度，然后飞行员接杆，人工操纵飞机，进行目视着陆，完成了“自动着陆”的全过程。在此期间，没有发生在该模式保持瞬间并退出现象。这说明此次通导系统CCU软件升级可靠有效，该解决方案切实可行，并在其它型号的飞机上落实贯彻。

8　结语

根据上述试验分析及验证，得出此次故障现象完全是由于CCU设备升级后带来的新故障。因此机上各种设备在进行软件升级前均需经过反复的验证，最好都要进行试验室联试、机上通电检查及飞行验证。如果升级试验验证不充分，有可能会带来新的故障，给机上通电或飞行安全带来重大的质量隐患。该故障问题的及时解决为公司生产任务的完成及部队接装飞机的顺利转场赢得了宝贵的时间。

参 考 文 献

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*收稿日期：2015年10月8日,修回日期：2015年11月23日

作者简介：刘军，男，硕士，高级工程师，研究方向：航空电子及军械火控系统。

中图分类号TB114.3

DOI：10.3969/j.issn.1672-9730.2016.04.032

Analysis and Solution of A Type of Aircraft Instant Exit Problem in Automatic Landing

LIU Jun

(Navy Representative Office of Aeronautical in Shenyang， Shenyang110034)

AbstractAiming at automatic flight control system enters “automatic landing” instant exit phenomenon， the communication navigation system switches to LAND-MLS pattern from FAF-TACAN navigation pattern when the aircraft is landing. Through video playback， data analysis and ground test verification，the change process of “effective-invalid- effective” corresponding to the process of the flight control system enters “automatic landing” instant exit when the central control equipment of the communication navigation system transfers MLS azimuth deviation and decline deviation data to flight control system. The causes of failure are identified and solutions are formulated through many test analysis， it guarantees the flight safety and the aircraft transition.

Key Wordscommunication navigation system, flight control system, automatic landing