馬宇申，吳麗華，蒿培培，王娜

（安徽民航機場集團有限公司池州九華山機場分公司，安徽池州 247100）

0 引言

儀表著陸系統(tǒng)（ILS）是飛機進近和著陸引導的國際標準系統(tǒng)。ILS工作在米波波段，通常ILS包括一個甚高頻（VHF）航向信標臺（LOC）、一個超高頻（UHF）下滑信標臺（GS）和幾個VHF指點信標（MB）組成[1]。而池州九華山機場的ILS是挪威NORMARC公司生產(chǎn)的7000B系列第四代產(chǎn)品，包括31號LOC、13號GS、13號LOC，無MB，以測距機（DME）替代MB，與13號GS合裝，池州九華山機場ILS平面總體布局如圖1所示。

LOC為飛機提供對準跑道的水平引導信號，GS為飛機提供對準跑道的垂直引導信號，DME為飛機提供距離跑道入口端實時連續(xù)的距離信號。

圖1 池州九華山機場ILS平面總體布局

1 航向（LOC）系統(tǒng)

池州九華山機場LOC系統(tǒng)包括天線陣系統(tǒng)、天線分配（網(wǎng)絡(luò)）單元（ADU）、監(jiān)控器混合單元（MCU）、電源供給部分、ILS機柜（Cabinet）、遠程控制（RC）和遙控維護監(jiān)控器(RMM)，如圖2所示。

圖2 池州九華山機場LOC系統(tǒng)框圖

天線陣系統(tǒng)由20根對數(shù)周期天線組成，一根對數(shù)周期天線由7個偶極子構(gòu)成。對數(shù)周期天線指的是天線特性以頻率對數(shù)為周期變化，具有寬帶特性的天線[2-3]。

ADU的作用是把來自于發(fā)射機的CSB航道（course）、SBO course、CSB 余隙（clearance）和SBO clearance等信號以一定的規(guī)則分配到20根對數(shù)周期天線上發(fā)射到空間。

MCU的功能主要是采樣從每根對數(shù)周期天線即將發(fā)射到空間的信號，混合以后經(jīng)數(shù)字處理成航道（CL）、位移靈敏度（DS）、余隙（CLR）以及從近場天線采樣回來的近場（NF）信號一同進入監(jiān)控器[4]。

電源供給部分主要為系統(tǒng)提供24V電源以及直流/交流電源等。

ILS Cabinet包括雙發(fā)射機和雙監(jiān)控器組件。發(fā)射機組件產(chǎn)生所需的射頻功率電平和調(diào)制電平的ILS信號，在每個發(fā)射機中，射頻振蕩器都有獨立的course和clearance信號輸出端口，這兩個信道頻偏是10kHz[5]。監(jiān)控器的主要任務是當LOC系統(tǒng)故障時產(chǎn)生告警，輸入到監(jiān)控器的信號主要是CL調(diào)制度差（DDM）、CL調(diào)制度和（SDM）、CL的射頻（RF），以及 DS（DDM、SDM、RF）、CLR（DDM、SDM、RF）與NF（DDM、SDM、RF）。監(jiān)控回路包括監(jiān)控器輸入模塊、MF1121A板和監(jiān)控器模塊，監(jiān)控器模塊圖如圖3所示。

圖3 監(jiān)控器模塊圖

MF1211A板對天線系統(tǒng)反饋回的ILS射頻信號解調(diào)，把基帶和射頻電平信號、CL和CLR信號的頻差數(shù)據(jù)信號送給監(jiān)控器[6-7]。

MO1212A模塊對導航參數(shù)進行數(shù)字轉(zhuǎn)換和處理，并與已設(shè)置好的門限相比較，向集中控制室和RMS報告告警的位置。

TCA1218A為發(fā)射機控制組件，與監(jiān)控器告警總線、RMS總線和遙控總線相連接。

遙控單元用于塔臺和導航隊集中控制室，它提供系統(tǒng)工作狀態(tài)的指示燈，顯示預警燈、告警燈和可消除聲音告警的控制功能。RMM主要處理本地和遙控計算機的通信。

2 故障現(xiàn)象和故障處理分析

2.1 故障現(xiàn)象

2015年4月，池州九華山機場31號LOC出現(xiàn)CLR RF參數(shù)低于校驗飛行所設(shè)置的預警門限2.72V，所以產(chǎn)生預警。

2.2 LOC發(fā)射機系統(tǒng)排查

根據(jù)故障現(xiàn)象，依次排查了LOC發(fā)射機系統(tǒng)、電纜傳輸線路、監(jiān)控器系統(tǒng)以及外場環(huán)境。

（1）通過對31號LOC的course transmitter和clearance transmitter數(shù)據(jù)測量，并且在監(jiān)控數(shù)據(jù)漂移的情況下持續(xù)觀察，數(shù)據(jù)記錄見表1。

表1 31號LOC雙發(fā)射機功率數(shù)據(jù)

利用示波器對TX toAir的兩個端口CSB COU和CSB CLR進行了測量，波形如圖4和圖5所示。

圖4 CSB COU端口的波形輸出

（2）利用外場測試儀（PIR）對31號LOC天線陣外場左105m位置點在每隔1h進行一次測試，數(shù)據(jù)如表2所示。

通過對表1、表2的測試數(shù)據(jù)和圖5波形的判斷，以及和技術(shù)保障中心所測的歷史數(shù)據(jù)進行對比，可以判定外場場型結(jié)構(gòu)良好，排除發(fā)射機故障問題。

圖5 CSB CLR端口的波形輸出

表2 31號LOC外場105m處每隔1h的測試數(shù)據(jù)

2.3 傳輸線路邏輯傳輸特性的排查

（1）驗證MCU端到機房機柜端的電纜邏輯傳輸特性是否存在問題。

表3 31號LOC的MCU與機房機柜端CLR、DS端調(diào)換前測量結(jié)果

表4 31號LOC的MCU與機房機柜端CLR、DS端調(diào)換后測量結(jié)果

通過對31號LOC的MCU端的CLR和DS端與機房機柜的CLR和DS端同步調(diào)換，CLR和DS端調(diào)換前的測量數(shù)據(jù)見表3，CLR和DS端調(diào)換后的測量數(shù)據(jù)見表4。

通過比較表3和表4的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)無明顯差異，說明從MCU端到機房機柜端的電纜邏輯傳輸特性具有良好的穩(wěn)定性能，對信號衰減無明顯影響。

（2）驗證MCU端至20個天線陣子傳輸線纜邏輯傳輸特性是否存在問題。

通過逐一斷開MCU端至20個天線陣子傳輸線纜，20根天線陣子傳輸線纜性能良好，同時僅有A10和A11兩根線纜對CLR信號有直接影響，測量的數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 斷開MCU至A10和A11天線陣子時CLR數(shù)據(jù)記錄

2.4 監(jiān)控器系統(tǒng)的排查

技術(shù)人員利用萬用表對31號航向臺MF1211A板的各測試點電壓進行了測量，MF1211A板射頻部分電路如圖6所示。

各測試點電壓數(shù)據(jù)結(jié)果如表6所示。

圖6 MF1211A板射頻部分電路圖

表6 31號航向臺MF1211A板各測試點電壓值

根據(jù)表6的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這些測試點的電壓都比較明顯的低于標準電壓240mV，特別是CLR：TP1023測試點的電壓，相對于其它測試點電壓來說更加偏低。繼而技術(shù)人員對13號航向臺的MF1211A板電壓測量數(shù)據(jù)如表7所示。

把13號的這塊監(jiān)控板MF1211A板插入31號的機柜，發(fā)現(xiàn)13號的這塊MF1211A板的各測試點電壓變化了，測量數(shù)據(jù)如表8所示。

表7 13號航向臺MF1211A板各測試點電壓值

表8 13號航向臺MF1211A板插入31號機柜時的各測試點電壓值

根據(jù)表6、表7和表8的數(shù)據(jù)推斷，31號航向臺的監(jiān)控系統(tǒng)是正常的，判斷外場環(huán)境對監(jiān)控板產(chǎn)生了直接影響，并且結(jié)合2.3節(jié)的實驗證明，外場環(huán)境尤其對A10和A11兩個天線陣子影響最大。根據(jù)這一重要判斷，技術(shù)人員趕往天線陣位置查看外場環(huán)境，發(fā)現(xiàn)天線陣上方的避雷電纜稍微下垂，而A10和A11兩個天線陣子處于天線陣的正中間，下垂的避雷電纜與這兩根天線陣子距離最短，于是技術(shù)人員趕緊把避雷電纜的兩邊拉錨擰緊，使避雷電纜盡可能的處于水平，結(jié)果顯示監(jiān)控數(shù)據(jù)立即恢復了正常，數(shù)據(jù)恢復正常后數(shù)據(jù)監(jiān)控界面和工作狀態(tài)監(jiān)控界面分別如圖7和圖8所示。

圖7 31號LOC恢復正常時的數(shù)據(jù)監(jiān)控界面

圖8 31號LOC數(shù)據(jù)恢復正常時的工作狀態(tài)監(jiān)控界面

由圖8可以看出，此時設(shè)備1號發(fā)射機工作，NORMAL狀態(tài)燈為淺色。

3 結(jié)語

本文主要針對九華山機場31號LOC雙監(jiān)控器數(shù)據(jù)漂移故障問題，分別從發(fā)射機系統(tǒng)、電纜傳輸線路、監(jiān)控器系統(tǒng)以及外場環(huán)境逐一排查，為故障排除提供了一種詳細的思路和步驟。同時，NORMARC7000系列儀表著陸系統(tǒng)對外場環(huán)境反應靈敏，電磁和場地環(huán)境都會導致系統(tǒng)所提供的數(shù)據(jù)誤差，因此，對于本次九華山機場的故障案例來說，對天線陣的避雷設(shè)施的安裝是極為重要的，同時技術(shù)保障中心等機場所屬的保障單位的對外場壞境的精心維護和巡視檢查亦同等重要。

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