波音飞机天空内饰中顶灯故障的分析及排除

朱新荣 贺巍 文彬

摘要：波音飞机天空内饰的组成并不复杂，但是组成系统的每个环节都有其特殊性和多样性。当灯光系统发生故障时，应关注系统的各个环节，否则有可能进入排故误区。本文以一起顶灯故障为例，详细讲解系统各环节及细节，以提高顶灯的排故效率。

关键词：顶灯;失效模式;排故逻辑;量线

1 故障现象描述

天空内饰的灯光系统的可靠性固然较高，但是也仍然会出现失效的情况，常见的故障有单一灯组件不亮、一串灯组件不亮、一串灯不受乘务员控制面板（ACP）控制，以及一串灯不灭等。某架飞机航后检查发现，左侧1排至42排舱顶灯不灭。下面通过这个典型故障的排除过程，对天空内饰的灯光故障展开详细分析。

2 天空内饰灯光系统原理

图1所示为天空内饰顶灯的组成和连接方式，有电源、灯组件、ACP以及通信线路（RS-485、RS-232）。通过在ACP的设置可对客舱灯光进行控制，共有四组回路，分为左右两侧窗灯和左右两侧顶灯。窗灯和顶灯的主要区别在于电源的连接方式，本文所举顶灯故障案例说明中的相关内容也可以应用在窗灯上。为了方便研究，将天空内饰的组成进行简化，如图2所示。

3 电源部分

天空内饰的灯组件、控制部分和电源部分是分开的。灯组件主要分为两部分，一部分是窗灯，另一部分是舱顶灯，两者的电源设置不同。顶灯部分，每个灯组件的电源并联，每个灯组件有单独的电源供电;窗灯电源为分组并联后再进行串联。因此，对顶灯来说，在尚未确定故障原因时，不能使用新件或者是功能良好的旧件来串故障件，盲目串件有可能造成新件的损坏。正常情况下，应脱开电源插头，用万用表测量相关灯组件电源，查看是否有115V交流电，即可判断是电源线故障还是其他原因;如果没有检测到115V交流电，则应首先检查线路，在修复了损伤的导线后再进行下一步的排故工作。

4 灯组件

灯组件故障是常见故障，但故障形式却多种多样，除了存在通信方面的问题，灯组件本体故障的原因也很多。

首先来了解灯组件的大致原理。如图3所示，灯组件由IPSC（分为主控制和辅助控制）、LED基板、搭接基板和内部电插头组成。

IPSC主要分两部分，一部分是供电，产生三种类型的电压，16.5V、5V、3.3V，分别为不同的电路提供电源，其中16.5V是LED基板的电源。另一部分是控制，主要由微型控制器进行控制，接收RS-485数据信号和Token-in离散型指令信号，内部通过特定的基板搭接线束在主控制IPSC和辅助IPSC之间进行数据交换。

每个灯组件内都有不同长度的LED基板，且分为不同类型。bin灯为WWA，即为冷白、自然白和琥珀色;wash灯为RGB+W，即红、绿、蓝、白四种色。LED基板受IPSC控制来改变灯组件的发光颜色和强度。此外，wash灯和bin灯安装之后，需要在ACP上装载数据才能接受ACP的控制。

5 乘务员控制面板（ACP）

ACP是天空内饰的总控制器，控制着飞机前后登机区域、前后客舱区域的照明，且能设置不同类型的灯光场景。为了满足灯光控制的要求，ACP包含三個数据包：

1） OPS系统操作软件。

2） CDB构型数据库。天空内饰应用于不同的机型，因此根据飞机尺寸和设计制定了构型数据库，用于寻址控制。

3）LDB照明数据库。主要控制灯光的颜色和发光强度。

ACP使用的软件版本号分为V4和V5两种，它们的操作界面有所不同，但更为重要的是ACP的版本号应与灯组件的生产批次相匹配。波音服务信函SL33-06中明确说明第2代灯可以代替第1代灯，而第1代灯不能代替第2代灯。第2代灯应与V5的软件匹配使用。第1代灯可以被V4和V5驱动。混装情况下，第2代灯是第1代灯的备用件，无法完全发挥2代灯的功能。当天空内饰的灯组件全是第2代灯且与V5软件匹配时，才能完全发挥2代灯的功能，且工作可靠性还能提高。

2013年9月之后第1代灯组件已停产。因此在更换灯组件时，应仔细核对件号，避免不必要的错误，以提高排故的准确性。

通过以下方法，无需拆任何部件，也可在飞机上观察到灯组件的件号，提高排故效率。

ACP维护页面中有3个重要的系统功能：自检、构型检查、数据下载。

1） 当ACP有故障时，左上方琥珀色LED灯点亮，有可能无法控制天空内饰的灯光。此时应对ACP进行自检，查验故障代码。

2）在构型检查中，正常情况下会有组件件号、序号、固件版本（小芯片）、CDB、标准场景等数据。也会出现“INVALID”信息，显示如图4所示的内容，分为单个组件和一串组件出现“INVALID”两种形式。单个组件出现“INVALID”的原因是该灯组件出现故障，如LED基板、连接线、IPSC故障等;一串组件出现“INVALID”信息则可能是通信线路存在问题。同时，构型检查中还会给出组件的位置序号，如“3-7 COS Light At Row 40 Right”即第3系列、按照数据传输方向顺序的第7个组件，其余英文信息给出了位置提示，以方便排故时找寻故障灯组件的位置。

3） 因ACP版本号不同，数据下载的说法也不一样。V4描述为“ACP to LRUs”，V5描述为“Phase 2 Data Load”，但其功能相同，都是将标准场景的数据、地址、区域标记下载到灯组件中，使灯组件接受ACP的控制。在数据下载过程中，灯光呈现绿色。

6 通信线路

天空内饰的灯光控制离不开通信线路，有四种传输信号RS-485（+）、RS-485（-）、Token SIG（RS-232）、Token ref （RS-232），顶灯中还有一根屏蔽线，此屏蔽线有绝缘层，也不接地，起到保护RS-485信号不受干扰的作用。这5根线路集中于一个插头上。其中，RS-485线路控制灯光的颜色和强度;RS-232线路控制组件的识别。图5、图6分别为RS-485和RS-232线路在电路中具体的连接方式。从两图中可以看出，RS-485数据信号在系统中是并联的，而RS-232离散信号在系统中是串联的。由它们连接的方式可知故障模式有多种可能，表1列出了可能性较大的几类故障模式。

线路故障占灯组件失效故障的比例较大，一旦线路出现故障，进行ACP自检时就可以找出相应的故障灯组件。在排除了电源和ACP故障的可能性后，可以通过以下方法来确定故障原因，这些方法都是常用且实用的方法。

1） 串件。这是一种比较快捷的排故方法，但是应注意不能盲目串件。

2） 旁通。FIM中提到使用专用设备C33001-1，该设备相当于一根旁通的导线，可将故障件旁通。

3） 灯组件量线。同样是为了找出故障灯组件及其上游的灯组件，按照手册CMM33-20-29中TEST Procedures，使用萬用表分别测量这两个灯组件。涉及RS-485和RS-232、屏蔽线等5根线路，根据量测结果判断故障点，如图7所示。

4） 系统量线。主要涉及的线路有两根RS-485线路和两根RS-232线路，且RS-485（+）与RS-485（-）在末端通过终端电阻相连，在ACP端脱开电插头可进行测量，以判断线路是否正常。此方法主要用于排除ACP到灯组件、以及灯组件到终端电阻的线路问题。Token SIG线是串联线，通过ACP上寻址可得知寻址失败的灯组件，从而判断故障点。

7 排故过程

针对前述某架飞机左侧1排至42排舱顶灯不灭故障进行以下检查。

1） 因为不受控制的灯组件处于明亮状态，且重置P5-13的CAB/UTIL电门后故障依旧，说明灯组件电源输入正常。

2） 自检前ACP出现“RS485 PORT #2 INTERNAL LOOPBACK FAILURE”信息，将前ACP面板与其他参数相同的飞机进行串件，前ACP功能正常，排除了ACP故障的可能性。正常情况下，ACP自检无故障代码，也可以认为ACP功能是完好的。

3） 在ACP面板的构型检查中，PORT #2所有的灯组件的信息均显示“INVAILD”信息。因此，首先对灯组件进行排查，排除灯的问题。

4） 进一步对线路进行排查。ACP构型检查中出现了一系列的“INVAILD”信息，则线路问题源自第一个出现“INVAILD”的灯组件，或者上游第一个灯组件，此段线路应该重点排查。

5） 也应考虑出现组合故障的可能，即存在线路故障的同时也存在灯故障。这种情况下应遵循三个原则：更换件尽量少，维修成本要低，工作量要少。首先，处理灯组件的故障，采用串件或旁通的方法确定故障灯组件， 在确保灯组件没有问题之后，再对系统线路进行检查。

6） 检查结果表明，此故障是一个组合故障，ACP与第一个灯之间的RS-485出现了故障，灯组件同时也发生了故障。

8 结束语

相比之前的卤素灯，天空内饰有较高的系统可靠性，同时其复杂性也有所增加。当存在通信功能的天空内饰灯光系统发生故障时，排故难度增大，但依然有章可寻。在顶灯中，灯组件发生故障的可能性最高，更换时不能盲目，首先要确保电源的可靠性，在安装之前最好测试灯组件的电气性能。在ACP构型检查中，如果出现单独几个灯组件没有信息，正常情况下是灯组件故障;而出现一串“INVALID”信息，则线路故障的可能性较大，也不排除ACP故障的可能性，因此需要通过ACP自检来排除其故障的可能性。如果遇到线路问题，量线的方法非常讲究，方法正确将提高排故的效率。此外，各组件之间的电插头连接检查应作为一个重要的环节，多数情况下可能是因为电插头松脱而导致系统不受控制。窗灯与顶灯的排故方法大致一样，在此不再赘述。

参考文献

[1] 陈新忠.基于RS485总线的单片机多机通信软件设计[J]，现代电子技术，2002（3）： 8-10.

[2] Boeing Digital technical documents AMM Part 1 SDS[Z].

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[4]B/E Aerospace. Component maintenance manual 9600 Series 33-20-29[Z].