■ 王荊穗 葉文濤/中國南方航空股份有限公司工程技術(shù)分公司（機(jī)務(wù)工程部）

1 故障現(xiàn)象

7 月10 日，某 航 一 架A330 飛 機(jī)在浦東機(jī)場短停，機(jī)組報(bào)告航程中氣象雷達(dá)顯示與實(shí)際天氣不符（見圖1），機(jī)外天氣正常而ND（導(dǎo)航顯示）右前方位置顯示雷雨天氣。地面檢查無相關(guān)故障記錄，系統(tǒng)測試正常，后續(xù)跟蹤排故，在依次更換多個(gè)氣象雷達(dá)組件后，故障現(xiàn)象依然存在，故障原因難以確認(rèn)。

圖1 氣象雷達(dá)故障現(xiàn)象

2 氣象雷達(dá)工作原理

該A330 飛機(jī)裝有某型雙套氣象雷達(dá)，系統(tǒng)由1 個(gè)控制面板、2 套收發(fā)機(jī)、1個(gè)天線驅(qū)動(dòng)組件和1個(gè)平板天線構(gòu)成，同一時(shí)間只有1 套收發(fā)機(jī)工作，可以通過控制面板上的轉(zhuǎn)換電門進(jìn)行切換。系統(tǒng)組成如圖2 所示。

圖2 氣象雷達(dá)系統(tǒng)組成

氣象雷達(dá)工作過程為：雷達(dá)收發(fā)機(jī)產(chǎn)生高功率脈沖信號，接收、處理回波信號，獲得相關(guān)圖像信息后送至DMC（顯示管理計(jì)算機(jī)）顯示；天線驅(qū)動(dòng)組件控制和監(jiān)控平板天線的垂直和水平方向轉(zhuǎn)動(dòng)；平板天線發(fā)射和接收信號；控制面板控制氣象雷達(dá)的開關(guān)和工作模式。

3 故障分析

3.1 故障特殊性

通過與機(jī)組確認(rèn)，該氣象雷達(dá)常見的問題是機(jī)外雷雨天氣而機(jī)內(nèi)顯示氣象雷達(dá)未探測到雷雨天氣，類似這次機(jī)內(nèi)顯示探測到雷雨天氣而機(jī)外天氣狀況良好的情況非常少見。同時(shí)，本次故障比較特殊的是，僅這一架飛機(jī)報(bào)此故障，且在連續(xù)多次報(bào)告故障的航班上雷雨天氣的顯示方位和距離較為接近（見圖3）。由于飛機(jī)在地面時(shí)無法重現(xiàn)故障，只能通過后續(xù)航班的機(jī)組報(bào)告來驗(yàn)證故障是否排除。

圖3 雷雨天氣顯示方位和距離

3.2 原因分析

飛機(jī)制造商的觀點(diǎn)是，即使在空氣中有霧的情況下也可能存在射頻反射，因此認(rèn)為該顯示屬于正?，F(xiàn)象（見圖4）。但從系統(tǒng)原理上分析，在有霧的天氣條件下實(shí)現(xiàn)射頻反射需要將增益水平設(shè)置在高位，而機(jī)組確認(rèn)在該架飛機(jī)連續(xù)多次報(bào)告故障的航班上增益水平均設(shè)置在基本位（“CAL”位），即增益水平并不高，且其他同構(gòu)型飛機(jī)未報(bào)類似故障，因此飛機(jī)制造商的說法不成立。

圖4 氣象雷達(dá)射頻反射原理

查詢A330 機(jī)隊(duì)氣象雷達(dá)歷史故障發(fā)現(xiàn)，該航有40 架A330 飛機(jī)裝有該型雙套氣象雷達(dá)，整體可靠性較高，歷史上故障發(fā)生次數(shù)較多的部件集中在收發(fā)機(jī)（46 次）和天線驅(qū)動(dòng)組件（21 次）。因此，排故時(shí)首先考慮更換收發(fā)機(jī)和驅(qū)動(dòng)組件，但結(jié)果證明本次故障并非由收發(fā)機(jī)或驅(qū)動(dòng)組件引起。A330 機(jī)隊(duì)改裝情況也顯示，全部飛機(jī)已在2010 年5月前完成了針對收發(fā)機(jī)和驅(qū)動(dòng)組件的相關(guān)改裝，以提升氣象雷達(dá)顯示的一致性和準(zhǔn)確性。

繼續(xù)參考排故指引，更換故障次數(shù)較少的控制面板和平板天線后，故障依然存在。后經(jīng)故障隔離情況分析，雷達(dá)罩內(nèi)部濕度較大可能是造成ND 出現(xiàn)類似異常顯示的原因。雷達(dá)罩內(nèi)部（見圖5）包含蜂窩結(jié)構(gòu)層，如果雷達(dá)罩的密封性受損（裂紋或破損），外界空氣進(jìn)入，在高空低溫的環(huán)境下將凝結(jié)成水滴并附著在蜂窩結(jié)構(gòu)上；當(dāng)平板天線收發(fā)信號通過雷達(dá)罩時(shí)，將使氣象雷達(dá)探測到前方有雨的虛假信息。由于凝結(jié)水主要集中在產(chǎn)生裂紋或破損區(qū)域，因此在ND 上顯示的位置大致相同而形狀略有不同。

圖5 雷達(dá)罩內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意

在更換該機(jī)的雷達(dá)罩后再無后續(xù)故障報(bào)告。拆下的雷達(dá)罩在修理時(shí)被證實(shí)確實(shí)存在氣密性不足導(dǎo)致進(jìn)水以及內(nèi)部分層的情況（見圖6）。據(jù)此確認(rèn)，本次故障由雷達(dá)罩進(jìn)水導(dǎo)致，故障最終得以排除。

圖6 雷達(dá)罩檢查結(jié)果

4 工程措施

考慮到隨著A330 機(jī)隊(duì)老舊飛機(jī)增多，因結(jié)構(gòu)問題引發(fā)的類似故障可能會逐漸增多，為有效進(jìn)行故障管控，航空公司內(nèi)部制定了相關(guān)工程措施。

首先，將本次故障案例形成維護(hù)提示，在機(jī)務(wù)系統(tǒng)內(nèi)普發(fā)，要求遇到類似故障時(shí)根據(jù)維護(hù)手冊完成氣象雷達(dá)的系統(tǒng)測試。若測試不通過，根據(jù)相關(guān)故障代碼進(jìn)行排故；若測試通過，可考慮直接根據(jù)維護(hù)手冊對雷達(dá)罩的內(nèi)外表面進(jìn)行檢查（為提高檢查效率，還可考慮使用一種便攜實(shí)用的特殊檢查工具），并在檢查發(fā)現(xiàn)問題（尤其針對有修補(bǔ)或噴漆記錄的雷達(dá)罩）時(shí)更換雷達(dá)罩。此外，為保證雷達(dá)罩排水功能，預(yù)防積水時(shí)潮氣入侵，針對石英和玻璃纖維雷達(dá)罩，參考目前凱夫拉雷達(dá)罩的檢查方案，對雷達(dá)罩內(nèi)部的兩個(gè)排水孔增加間隔為24 個(gè)月的檢查要求，預(yù)防積水。

上述措施的建立有效降低了雷達(dá)罩積水的可能性，減小了氣象雷達(dá)故障發(fā)生的幾率，并能在故障發(fā)生時(shí)通過快速有效的排故指引提高故障排除效率，提升了機(jī)隊(duì)運(yùn)行保障水平。

5 總結(jié)

本次故障案例屬于一起非典型的氣象雷達(dá)故障，故障難點(diǎn)包括只發(fā)生在單一飛機(jī)、隱秘性高、地面難以重現(xiàn)等，而飛機(jī)制造商提出的排故措施不適用，該故障在發(fā)生近兩周后才排除，給飛機(jī)實(shí)際運(yùn)行造成較大影響，尤其在雷雨季節(jié)時(shí)氣象雷達(dá)的失效會降低飛行安全的裕度，導(dǎo)致飛機(jī)返航、備降等。本文提出的故障解決策略體現(xiàn)了航空公司對于故障管控的工程思維，可供參考和借鑒。