基于航电联试环境下NAMP 故障分析研究

钱正，陈林

（国营芜湖机械厂，安徽 芜湖 241007）

1 故障现象

某航空电子系统在内场航电联试环境下通电调试时，进行NAMP 性能检查，通过飞机参数记录系统判读数据，发现NAMP 系统时标存在无规律的跳变现象。

2 系统原理

NAMP 作为飞机航空电子系统的一个子系统，主要实现对非航空电子系统的监控管理及其余航空电子系统之间的接口管理的功能，是非航空电子系统的故障检测中心[1]。NAMP 用于完成航空电子系统与非航空电子系统之间的接口管理，还可以对非航空电子系统进行数据采集和转换处理，并启动对非航空电子系统的机上自检测。NAMP 主要监控大气系统、飞参系统、环控系统、液压系统、进气道系统、起落架信号系统等非航空电子系统的状态，采集非航空电子系统的各种电压、电流、数字、离散信号[2]，根据飞行员请求，传送非航空电子系统数据至多功能显示器上进行显示。NAMP 机上部分交联关系如图1 所示。

图1 NAMP 机上部分交联关系图

通过手动按压多功能显示器的周边按键，NAMP开始启动自检，多功能显示器通过RS-422 串口数据通道与显示控制管理处理机通信，显控控制管理处理机通过1553B 总线通知NAMP 开始启动维护自检，NAMP 开始自检，自检结束后，通过1553B 总线告知显示控制管理处理机并在多功能显示器上显示自检结果。另NAMP 通过RS422 总线与飞机参数记录系统进行通信，实时地接收、记录从NAMP 发送的航电系统日历时标信息、NAMP 系统时标信息、起落架系统状态等信息。通过地面判读飞机参数记录系统的数据，可对这些信息进行回放，检查各系统工作是否有异常。

3 航电联试环境说明

飞机综合航电系统联试联调环境（以下简称为“联试环境”）能够根据飞机航电系统研发以及飞机维修后的需求特点，利用仿真/激励和测试手段，完成航电系统的单设备装前检查、多设备检查、全航电系统检查、系统静态检查、系统动态检查、系统数据测试等多项任务，可以对大修后设备进行功能、接口、控制逻辑、显示等装前检查，以确认大修后的航电系统各设备是否满足技术要求和装机要求，为维修后的航电系统装机提供试验依据[3]。

可根据不同的检查项目和设备条件灵活配置航电综合仿真/激励系统，对于所有分系统，既可接实物，也可接仿真器或地面试验件，具有高度综合、灵活的特点[4]。可完成载机的剖面仿真和交互式仿真，模拟空中飞行试验。

航电联试环境由试验台、航电系统仿真器、试验管理系统、综合激励器、飞行仿真系统、结果生成系统、武器模拟器、雷达、光电雷达视频生成器、激励器/模拟器、实时网络、显示系统以及试验电缆、电子系统设备安装架等组成。航电联试环境组成简要框图如图2 所示。

图2 航电联试环境组成简要框图

4 故障复现

4.1 飞参记载的时标曲线

将该件NAMP 产品放置于联试环境，建立该故障发生的工作剖面，工作一段时间后，通过查看原始飞参数据记录，正常的1系统时标是一条光滑的斜线，而异常的系统时标是一条有跳变和毛刺的斜线，如图3、图4 所示。

图3 飞参记录的正常NAMP 系统时标曲线

图4 飞参记录的异常NAMP 系统时标曲线

4.2 飞参与NAMP 通信原理分析

NAMP 与飞参之间通信的最小信息单位是URAT字，每个URAT 字由11 位二进制数组成，每个UART字按低位到高位的先后顺序串行传送。对于16 位二进制数据分成两个UART 字，按由低位字节到高位字节的先后顺序传送。通信传送的基本单位是通信包，通信包最大为29×16 bits，由包头、包状态、包数据、包尾组成，最后是校验和字。NAMP 给飞参一共发送3 个通信包共29 个字。第1 包数据主要含航电系统日历时标信息，第2 包数据含NAMP 系统时标、发动机、进气道系统状态信息，第3 包数据包含航电子系统故障数据及无线电高度信息。

NMAP 与飞参422 通信采用MAXIM 公司的MAX488 收发器，该芯片内含1 个驱动器和1 个接收器，同时具有低功耗、驱动器有过载保护等特点，器件共模输入电压范围在-7～+12 V 之间，原理如图5所示。

图5 MAX488 收发器电路图

4.3 NAMP 系统时标跳变现象原因分析

NAMP 非航空电子系统监控处理机周期性发送给飞参记录器的系统时标值是NAMP中MBI总线通信模块上记录的RTC 时钟值，该时钟值在一次加电过程中是连续增加的，一旦RTC 时钟值出现错误，就有可能导致NAMP 发送给飞参记录的系统时标数据出现异常。

基本确认该故障现象主要由NAMP 非航空电子系统监控处理机中 DIM 离散输入模块的JGAL16V8B-15LD 可编程通用逻辑电路XBS 逻辑设计不符合三态门输出的设计特性所导致，具体如图6所示。

图6 可编程通用逻辑电路连接图

XBS 逻辑输出只有两态“1”和“0”，不能输出高阻态（相当于断开），会对CPU 通过LBE 内总线读取NAMP 系统时标产生影响；LBE 总线访问XBS 信号类型为集电极开路即OS 门设计，上述DIM 模块的信号逻辑不规范设计影响了国产芯片XBS 信号输出电平在低有效时保持0.8 V 以上（大约在1.6 V 左右），不符合TTL 低电平0～0.8 V（逻辑“0”）的要求，进而影响CPU 模块LBE 总线RTC 接口电路的正常访问，RTC（实时时钟）访问错误，造成NAMP 发送给飞参记录的系统时标数据字异常。

4.4 解决措施

针对NAMP 系统时标存在无规律的跳变现象，有2 种解决方案：①将部分国产JGAL16V8B-15LD 可编程逻辑芯片更换成从美国进口的LATTICE 公司GAL16V8B（D）-15LD/883 芯片。由于无上拉电阻设计，对DIM 模块的信号逻辑不规范设计能兼容，因而不会导致问题出现。②通过更改NAMP 非航空电子系统监控处理机DIM1 离散输入模块中代号D6 国产芯片的逻辑设计，将部分国产JGAL16V8B-15LD 可编程逻辑芯片的内部软件版本进行升级，优化接口输出特性，即可解决NAMP 系统时标的异常跳变问题。

5 结论

NAMP 计算机作为非航空电子系统的故障检测中心，可对非航电系统及其自身的信息进行采集和综合处理，实现状态监控和故障诊断，并将部分结果通过RS422 格式传递给飞机参数记录系统，为飞机的故障诊断提供依据[5]。但由于NAMP 时标异常故障会导致输出结果异常，给地面维护人员提供了错误信息。本文通过对NAMP 时标故障进行原理分析，提出了2 种改进措施，一定程度上杜绝了NAMP 时标故障发生，提高了产品的可靠性。