INDRA LDB-102 型DME 非典型故障维修案例分析

2022-03-04 12:40:32杨向东
科技创新与应用 2022年19期
关键词:示波器延时接收机

杨向东

(民航西南空管局云南分局,云南 昆明 650206)

1 测试询问器X/Y 波道开关接触不良,导致系统延时、脉冲间隔、应答效率三参数告警

1.1 故障现象

2015年至2016年6月期间,昆明西山导航台DME 2#机监视器偶发系统延时、脉冲间隔、应答效率三参数告警,或者只出现应答效率低告警,告警时间无规律且间隔时间较长的问题,重启后又可以正常工作一段时间,而1#机监视器各参数正常,显示正常。

1.2 故障处理

交换1#、2#机监视器后观察了相当长时间发现故障没有转移,说明故障不在监视器,随后交换1#、2#机测试询问器继续观察很长一段时间,发现故障转移,说明故障发生在2#测试询问器。为了尽快判断故障部位,修复故障的测试询问器组件,我们采取替换法,交换1#、2#机测试询问器主板进行判断,观察了一段时间后发现故障转移,说明2#测试询问器主板内存在故障。接延伸板外挂故障的测试询问器后设备又工作正常,2#监视器各参数正常,指示灯显示正常,用示波器检查外挂的2#测试询问器主板相关测试端口,显示参数均正常,这样外挂2#测试询问器组件很长时间工作均正常,随后将2#测试询问器恢复至机柜内工作,一段时间后故障再现。

该故障是随机性发生的,且外挂故障的2#测试询问器组件又工作正常,因此怀疑是元器件热稳定性不良导致故障随机发生。采用静态阻抗测试法,根据设备原理和图纸结合告警现象分析,在检查X/Y 波道开关时发现X波道电阻值在30~500 Ω 之间变化,反复拨动该开关测量,X 波道阻值不能稳定在0 Ω,始终在几欧姆至几百欧姆间变动,Y 波道则正常为稳定的0 Ω。正常情况下X/Y波道开关仅为通断作用,接通时使用万用表测量电阻值应为0 Ω,由此找到了故障偶发的源头。焊下X/Y 波道开关翻转使用,圆满解决了该故障,使用至今未再出现该告警现象。

2 测试询问器主板集成电路热稳定性差引发故障

2.1 故障现象

2017年5月开始,昆明西山导航台DME 2#机监视器偶发系统延时、脉冲间隔、应答效率三参数告警故障,重启后又可以正常工作一段时间,故障时间不定,1#机监视器各参数显示正常。

2.2 故障处理

从故障现象看该故障与故障1 相同,结合故障1 的排查经验,首先对X/Y 波道开关进行检查确认,X/Y 波道开关正常。使用替换法,交换1#、2#机测试询问器主板进行观察,确定2#机测试询问器主板存在故障,接延伸板外挂2#机测试询问器很长时间设备又工作正常,后将2#测试询问器恢复至机柜内工作,一段时间后故障再现,经过多次反复试验,推断该主板外挂散热效果较好因此无故障现象发生,初步判断该主板有元器件在机柜内因散热效果差,造成热稳定性不良进而导致故障发生。当故障发生时用示波器测量2#机测试询问器面板测试孔INTERROGATIONS TIMING 有一对方波信号,波形抖动幅度超限,同时测量REPLY TIMING 测试孔,发现无方波信号,使用延伸板外挂2#机测试询问器,将示波器接到主板XT11 测试孔观察,显示有一对1 MHz 方波信号,随后用热风机对主板各个部位分别加温,适当提高主板各部位的温度,随即故障再现,为进一步缩小范围,在热风机前端加装一个较小的导风管,并对该脉冲相关的元器件逐一进行加温,当热风机吹到集成块D39 时,示波器显示的方波信号缓慢消失,随即2#监视器的系统延时、脉冲间隔、应答效率三个绿灯灭,主告警红灯亮,故障出现,立即将热风机开关转换为冷风直吹集成块D39,示波器测量的方波信号又缓慢出现,随即2#监视器的系统延时、脉冲间隔、应答效率三个绿灯亮,主告警红灯灭,故障消失。经过反复多次试验最终判定为集成块D39 热稳定性变差导致设备故障,经更换该集成块后彻底排除故障,至今设备工作正常。

3 发射机100 W 放大器脉冲波形告警

3.1 故障现象

2018年12月,昆明盘龙导航台DME 2#机CTU 面板显示脉冲波形告警,自动切换到1#机工作。

3.2 故障处理

现场维修时人工开启2#机,工作正常,询问值班人员得知该故障现象已经存在很长时间,在人工开启2#机时偶尔会出现,需重启几次才能正常工作,这次是第一次发现在2#机工作期间发生告警,并自动切换至1#机工作。

经过详细分析和观察2#机的工作状态,初步判断为100 W 放大器脉冲波形调整电路存在软故障,根据图纸分析推断某参数处于告警门限值边缘,当该信号稍有变化即超出告警门限导致告警。调取监视电脑数据分析,发现告警时脉冲宽度由3.5 us 变成4.2 us,脉冲上升沿由2.2 us 变成2.7 us,脉冲下降沿由2.2 us 变成2.9 us,发射机功率不变仍为1.21 kW,由此判定告警原因是双脉冲波形失真造成设备告警并自动换机工作。

立即对100 W 发射机的脉冲波形进行优化调整,总体感觉这次波形调整很困难,很难调整到正常指标,和正常时候的调整不一样。经过反复调整R3、R5、R7、R9、R11、R13 等多个波形变换电位器使脉冲波形基本达到技术指标要求后,2#机恢复正常工作,但2个小时后再次发生告警并自动换机,CTU 同样显示脉冲波形告警。用示波器检查100 W 发射机面板测试孔MODULATION,发现方波脉冲对波形不正确,该脉冲宽度为11.5 us,幅度为20 V(正常值应为:脉冲宽度10.5 us,幅度11 V 左右)。由此推断为前级信号失真所致,随后立即调整100 W 发射机主板R85 将脉冲幅度由20 V 降到11 V,然后调整R36 改变脉冲宽度到10.5 us 后,再仔细调整R3、R5、R7、R9、R11、R13 多个波形变换电位器,这次的调整感觉很方便,不像之前调整很困难。经过仔细调整使脉冲间隔为3.5 us,脉冲上升沿为2.2 us,脉冲下降沿为2.2 us,发射机峰值功率为1.21 kW,调整后再次切换至2#机,工作正常。然而一段时间后2#机再次出现同样告警,再次检查发现方波脉冲幅度由11 V 左右变为接近20 V,由此推断100 W 发射机主板R85 存在阻值不稳定情况,在更换同型号R85 可变电阻后,2#机正常工作至今。

4 飞行效验期间机组发现DME 1#机45 海里外无应答

4.1 故障现象

2012年底昆明晋宁导航台进行飞行效验,机组通报DME 1#机40 海里左右测距误差突然增大,45 海里以后收不到应答信号,无法提供使用。2#机应答信号正常,校飞推迟,等待设备修复后再进行校飞工作。

4.2 故障处理

校飞期间,地面DVOR/DME 台的DME 双机均工作正常,无任何异常情况,各项参数也在厂家的要求之内。用示波器测量1#机前面板各关键点波形,除接收机视频组件对数视频信号相比2#机过小外,其他均正常。因2#机工作正常,1#机故障,说明故障点不在公共部位,用示波器反复测量对比,最终确认是1#机接收信号较弱,造成接收机视频组件的对数视频信号较弱且不稳定,应答器不应答所致。现场向技术人员了解到设备投产校验时,也曾发生过30 海里外,飞机收不到应答信号的情况。

根据上面的情况并结合DME 的工作原理来分析,基本可以判定该故障是由于接收机视频组件的对数视频信号过小且不稳定,造成40 海里以外飞机询问信号到达地面DME 接收机的信号幅度过小,应答器无法识别,导致飞机收不到地面应答信号,无法完成有效测距。立即对1#机接收通道进行全面排查,先后检查、互换1#和2#机环流器、预选滤波器、接收机视频组件。到此步,1#机接收机对数视频信号依旧过小且不稳定,2#机仍然工作正常。调整思路,既然相关可插拔组件没有问题,问题可能出在连接线上,比如连接的同轴电缆。随即安排1 人仔细观察示波器上显示的对数视频信号,另外1 人到机柜后面敲打和接收机有关的各连接电缆,当敲打到1#机接收机输入的同轴电缆时,示波器的对数视频信号幅度突然增大且不稳定,信号幅度随敲打的步骤急剧变化,到此已经基本判定了是该电缆存在接触不良的情况,经过仔细观察,接收机前端同轴电缆喇叭口有裂纹,用手轻轻一掰就断了,此时设备突然告警关机并自动交换到2#机工作,告警的1#机面板所有告警红灯长亮。经过重新焊接断口后开机,设备工作正常,测量对数视频信号幅度将近2 V 且很稳定,与2#机基本一致。第二天飞行校验,作用距离达到要求。

5 系统延时线软故障引发设备告警关机

5.1 故障现象

2013年7月中旬开始,昆明晋宁导航台DME 2#机CTU 面板显示所有参数告警,自动切换到1#机工作,复位后又正常工作较长时间,后来情况越来越差,直到2015年底,基本无法开启。

5.2 故障处理

当时偶发该故障,研究测试了一段时间后,基本判断为接收机视频组件内部存在软故障。由于接收机信号处理相当复杂,且故障时有时无,基本情况是重启又能正常工作很长时间,根本没有机会测量判断。原计划是返厂维修,但在2013年7月第一次发生故障后的近3年时间里,又先后联系了北京总代和厂家,将该软故障情况多次反映,最终得到的答复是无法解决,因此,科室领导决定成立技术公关小组立即进行自主维修。

2016年初,台站人员报告该机故障,经过多次重启均告失败,设备已经退出保障。

现场开启设备,在延时告警的时间段里多次反复确认了系统延时只有47 us 左右,随后所有告警红灯长亮,设备关机,由此确认了故障原因是系统延时过低导致设备告警关机。再次开启设备,在延时告警的时间段里迅速手动调整接收机视频组件面板上的系统延时细调电位器,将系统延时参数调整到正常的50 us,此时刚告警的所有红灯全灭,所有参数正常指示绿灯全亮,设备正常工作。但30 min 后所有告警红灯长亮,设备告警关机。再次重启设备,此时系统延时参数显示52 us,随后所有告警红灯长亮,在延时告警的时间段里迅速手动调整接收机视频组件面板上的系统延时细调电位器,将系统延时参数调整到正常的50 us,此时告警的所有红灯全灭,所有参数正常指示绿灯全亮,设备又正常工作。

根据故障现象推断,由于设备冷热机变化过程造成系统延时由47~52 us 超上下告警门限导致告警关机,属系统延时参数随接收机视频组件的温度变化而变化所致。由DME 设备原理进一步分析,锁定故障范围在中频放大器模块内,经过仔细研究,最终确定延时线模块的可能性极大,经更换延时线模块后上机测试4 h 左右,期间开关机数次,系统延时参数始终稳定在50 us 左右,设备并无告警现象。

6 结束语

以上5个故障发生在不同台站的同型号DME 设备中,均为元器件软故障,故障排查过程较为困难,相反维修较为简单。

第1个案例在运行中极为罕见,从故障现象看涉及2#机系统延时、脉冲间隔、应答效率三项告警,时间跨度较长,应结合故障现象和系统原理分析,逐步缩小排查范围,清晰记录排查过程,以便后期分析、排查。

第2、3、5 案例均为元器件性能不稳定,故障排查异常困难,需要对系统原理、图纸和板件信号走向足够熟悉,同时需要对该型号同批次设备的性能、稳定性有较为全面、深入的认识,在偶发故障排查过程中,合理使用外界干预手段辅助排查、多次验证,以尽量避免故障排查不彻底。

第4个案例及其罕见,自2012年初设备安装完成并通过投产校验以来,DME 双机均工作正常,1#机工作稳定,从来没有过告警故障的情况。若非本次飞行校验,根本不会知道1#机存在应答范围小的严重问题。回顾该故障的解决过程及对原理的深刻领会,从理论上做出简要分析。

为什么设备没有出现告警情况?为什么设备反而显示工作正常?且CTU 面板各参数均正常,各指示灯也正常?因为测试询问器在不间断的模拟飞机询问。测试询问器产生的询问信号还要经过衰减以后才能由定向耦合器送到接收机,裂纹的喇叭口是信号接地端,虽然有裂纹但是并没有断开,只是存在接触电阻,这个接触电阻还没有影响到测试询问器输入到接收机的最低询问信号强度,应答器也按要求对测试询问器的询问脉冲信号给予了相应的应答,因此,双监视器都认为设备工作正常。但是,由于接触电阻的存在,已经影响到飞机对地面应答器的询问,飞机距离DME 台的距离不同,则飞机发出的询问信号到达地面接收机的强度也不同,近距离的询问信号强度高,远距离的询问信号强度低,加之有接触电阻的存在,极大地衰减了飞机对地面应答器的询问信号强度,从而导致地面应答器对弱信号的应答。

以上是对该型号设备故障的排查、隐患查找及维修的一些体会,供大家探讨,以达到总结交流的目的,不当之处请给予批评指正。

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