波音737NG飞机高频通信系统故障分析

康禹 黄建明

摘要：对波音737NG飞机高频通信系统故障进行研究，分析排故过程中出现的错误，为排除高频通信系统故障提供帮助和指导。

关键词：高频通信系统；故障隔离；自测试

Keywords：HF communication system；fault isolation；BITE

飞机的高频（HF）通信系统提供飞机之间或地面站与飞机之间的远距离语音和数据通信。即使目前飞机已经普遍安装了卫星通信系统，HF仍然是飞机在高纬度地区的主要通信手段。HF通信系统的部件少、线路简单，但在排故工作中却经常出现故障反复的情况，甚至造成航班延误。本文以安装两套HF通信系统的波音737NG飞机为例，对其故障情况进行研究，分析排故过程中易出现的错误，为排故工作提供帮助。

1 HF通信系统工作原理

本文讨论的波音737NG飞机安装有两套HF通信系统，主要部件如图1所示，由一部共用HF天线（垂直安定面的前缘）、两部HF天线耦合器（垂直安定面里面）、两台收发机（后货舱电子设备架E6-2上）、两块无线通信面板（驾驶舱中央操纵台）以及其他部件组成。

使用人员在无线电通信面板（RCP）上选择频率和控制信号。面板将频率、控制信号、操作方式、RF灵敏度等发送至HF收发机。HF收发机发射和接收信息，收发机的发射电路用飞行内话音频调制RF载波信号，声音信息送给其他飞机或地面台；接收电路解调接收到的RF载波分离出音频，接收的音频被机组或其他飞机系统使用。因HF通信系统工作于2～29.999MHz频率之间，工作频率较宽，且高频天线的长度是既定的，为了实现阻抗匹配并满足最佳的电压驻波比，在HF天线和HF收发机之间布局了HF天线耦合器。此外HF通信系统还与遥控电子组件、选呼控制器等设备相连，以实现频率调谐、信号传递、远程通信、数字传输等相应功能。

2 HF通信系统故障分析

通过归纳整理本公司故障信息系统中波音737NG飞机的HF通信系统排故信息（截至2020年），发现故障并有效处理的共有583条。其中，地面通电测试所发现的故障有349条，占总数的59.9%；机组报告的故障有234条，占40.1%。由此可见地面通电测试是发现HF通信故障的主要方式。

地面通电测试有两个方面：飞机年检电台校验、需要使用HF通信的航班执行前进行通电测试。为避免造成飞机不适航或航班运行困难，HF通信系统故障需要尽快排除。

在排除HF通信系统故障的处理方式中（如图2），更换HF收发机的有243条，更换HF天线耦合器的有164条，同时更换这两个部件的有10次，这两个部件的更换占整个故障处理的70%。其中，更换HF天线耦合器受场地、天气、停场时间的限制较多。如何准确判断故障部件，避免误拆换是缩短HF通信系统排故时间的关键。

3 排故中存在的问题

正确的地面通电测试可以及时发现HF通信系统的故障点，从而减少排故所需时间，对避免HF天线耦合器的误拆换更是一个有效途径。但在实际工作中，经常会出现以下两种错误。

1）HF通信系统测试中，在面板测试后，仅根据发话时耳机中有自听就判断HF通信系统工作正常。产生这种错误认识的原因是混淆了HF通信系统测试和VHF通信系统测试。

从表1中可以看出，在系统测试的第一步操作测试中，两个系统是不相同的。HF通信系统除了收发机前面板测试外，还必须进行HF天线耦合器的调谐测试，这是由HF通信的特点决定的。HF系统工作于2～29.999MHz频率之间，利用地球表面和电离层使通信信号来回反射而传播。HF天线耦合器收发机的50Ω输出阻抗与天线阻抗在所设频率上匹配，使电压驻波比减少到低于1.3：1，它能否工作是HF通信系统正常工作的前提。

從HF收发机自听部分原理图（见图3）中可以看出，耳机中自听信号是当收发机功率放大器的输出在AM方式下大于40W时，由一个开关将话筒音频与音频放大器连接起来，这个被放大的音频进入音频插孔和飞行内话系统作为自听信号。输出小于40W时，就没有自听信号；输出小于30W时，就存在LRU故障。因此，没有自听信号只能判断LRU故障，不能作为HF通信系统是否工作正常的标准。

HF通信系统测试一定要按照手册进行。最好与相关部门通话或者在批准的频率下两架飞机之间进行通话测试，由通话质量来判断HF通信系统是否工作正常。

2）忽略两套HF通信系统之间关联性。

HF天线耦合器是HF通信系统排故过程中经常更换的部件。HF天线耦合器安装在垂直安定面内，外场更换时需要高空车等设备，因此会受到大风、雷雨等天气因素的影响；拆装盖板时还要进行封胶/除胶操作，必须有足够的停场时间。此外，每次更换HF天线耦合器后还要进行测试，发话时必须确保人员与垂直安定面之间保持至少6ft（约182.88cm）的距离，以避免来自HF天线的射频能量对人员造成伤害；同时不能进行燃油系统的操作，以避免爆炸造成人员和飞机损伤。因此，排故工作中很少会单独安装一部HF天线耦合器。

当遇到单侧HF通信系统无法正常发射时，多次更换这一侧的HF收发机和HF天线耦合器，故障现象仍旧无法消除，线路检查也未发现问题，就可能是犯了忽略了两部HF天线耦合器之间联系的错误。

从系统对比图（见图4）可以看出，早期的波音737NG飞机的两套HF通信系统是相互独立的，两部HF天线耦合器没有联系，但当前的737NG飞机的两套高频天线耦合器之间多了抑制信号的传输。

通過发射方式对比图（见图5），以HF-1为例，可以更加清晰地看出早期系统的HF-1的HF天线耦合器控制逻辑的发送条件有三个：①PTT线上有地信号；②耦合器控制逻辑电路不在归零方式；③无耦合器故障。而当前的HF通信系统增加了第四个条件：没有来自HF-2天线耦合器的禁用信号。而且HF-1在发送信号的同时还会产生一个禁用信号送到HF-2的天线耦合器，用来抑制HF天线耦合器的发射，从而确保在发射时只有一套HF通信系统处于发射状态。这样的做法实际上是HF天线耦合器内的互锁电路在一个高频系统被使用或被调谐时防止相联的另一系统的收发机被使用或调谐，使一个系统的故障不会影响另一个系统的工作。但与此同时，如果这个抑制电路出现故障，抑制信号始终出现，也会导致另一侧HF通信无法进行发射。

曾经有推荐通过拔出一侧HF通信系统跳开关的方法对故障进行隔离，但如果是线路故障导致的禁用信号，这种判断方法是无效的。排除HF天线耦合器故障的最优方法是在时间和人员允许的情况下，每次只安装一个HF天线耦合器，在单独一侧HF通信系统的故障排除之后，再安装另一侧HF天线耦合器，从而隔离两个HF通信系统，在两侧HF通信系统分别工作正常后，再一起安装两部HF天线耦合器。这样，如何单侧出现故障，那么肯定就是工作正常那侧的HF天线耦合器中抑制电路的故障。

4总结

整个HF通信系统的排故过程中没有太多复杂和疑难点。排故的关键点是提前做好预案，结合年检和航班计划，在天气、场地、器材都具备的有利时机，严格按照手册要求进行测试，避免出现错误，就能够及时、准确地排除故障。

参考文献

[1] Boeing. B737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Manual，PartⅡBEJ，Rev 74（D633A101-BEJ）[Z]. 2021-2-15.

[2] Boeing . B737-600/700/800/900 Aircraft Maintenance Manual，Part Ⅰ BEJ，Rev 74（D633A101-BEJ）[Z]. 2021-2-15.

[3] Boeing . B737-600/700/800/900 System Schematics Manual [Z].