TCASII系统的间歇性虚警故障分析 毕业论文设计.doc
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1、西安航空职业技术学院毕 业 设 计(论 文)论文题目: TCASII系统的间歇性虚警故障分析所属系部: 航空维修工程学院指导老师: 职 称: 讲师 学生姓名: 班级、学号: 11501224专 业: 航空电子设备维修西安航空职业技术学院制2013年 9月 22 日西安航空职业技术学院 毕业设计(论文)任务书题目: TCASII系统的间歇性虚警故障分析任务与要求: 1、掌握TcasII的组成与工作原理,2对TcasII间歇性虚拟故障进行 分析并指出其排除和维护方法,3、掌握TACS系统的日常维护,4字数不 少于8000字,格式符合学院规定要求。时间: 2013 年 5 月 20 日 至 2013
2、 年 9 月 22日 共 8 周所属系部: 航空维修工程学院学生姓名: 陈忠正 学 号: 11501224专业: 航空电子设备维修指导单位或教研室: 无人机与航电教研室指导教师: 杨琼 职 称: 讲师西安航空职业技术学院制2013年 9月 22日毕业设计(论文)进度计划表日 期工 作 内 容执 行 情 况指导教师签 字5.22-6.2选定分析研究课题并做出计划6.3-6.16在老师指导下列论文提纲,根据提纲查阅论文相关资料,对资料内容进行合理的整合处理。6.17-6.30对论文正文进行初步的编写,并且完成封皮、任务书、进度表的内容。9.2-9.8对论文内容进行仔细的修改9.9-9.15老师对论
3、文细节及格式方面进行指导。9.15-9.22完成本次论文的写作教师对进度计划实施情况总评 签名 年 月 日 西安航空职业技术学院 毕业设计论文 TCASII系统间断性的虚警故障分析 【摘 要】 TCASII是一种先进的机载电子系统,它通过询问和监听周围飞机的 ATC 应答机,设法监视本架飞机周围空域中其它飞机的存在、位置以及运动状况,以使飞行员在清楚本机邻近空域交通状况的情况下,主动地采取回避措施,防止与其它飞机危险接近。本文通过对 TCASII的概念、发展、组成及工作原理进行介绍,并对其系统引起的常见故障的特点展开分析,希望可以为业内人士在TCASII系统的故障排查上,可以提供一些参考。关键
4、词: 防撞 询问 应答Abstract:TCASII is an advanced airborne electronic system, it is by asking around and listening to the plane of the ATC transponder, try to monitor the presence of other aircraft in the airspace around the plane, the location and movement situation, to clear the pilot in the native adjace
5、nt airspace under the condition of traffic conditions, actively adopt measures to avoid, prevent and other aircraft close to danger. This article through to TCASII concept, development, introduces the composition and working principle, and characteristics of common failures caused by the system anal
6、ysis, the hope can for the personage inside course of study on the troubleshooting of TCASII, can provide some reference。keywords: anti-collision asked reply西安航空职业技术学院 毕业设计论文目 录1 TCAS的概述11.1 TCAS的定义11.2 TCAS的发展11.3 TCASII的特点11.4 TCASII的功能22 TCASII系统的组成32.1 TCASII计算机32.2 TCAS天线42.3 控制面板53 TCASII系统的工作
7、原理63.1 TCASII系统询问与监听63.2 TCASII系统信息处理63.3 TCASII系统信息显示64 TCASII系统的间歇性虚警故障分析84.1 引起TCASII系统的间歇性虚警故障可能的原因84.2 由于天线及馈线故障引起的间歇性故障84.2.1 故障现象84.2.2 故障分析84.2.3 故障处理方法94.2.4 故障总结104.3 由计算机故障引起间歇性故障104.3.1 TCAS计算机故障的分类104.3.2 故障现象104.3.3 故障分析114.3.4 故障处理方法114.3.5 故障总结125 总结135.1 排故要领135.2 日常维护要领14结 束 语15谢 辞
8、16参 考 文 献171 TCAS的概述1.1 TCAS的定义 TCAS是英文“TRAFFIC ALERT AND COLLISIONAVOIDANCE SYSTEM”的缩写,交通咨询与避撞系统(TCAS)是一种新型的航空电子系统,是安装于中大型飞机上的一组电脑系统,可简称为避撞系统或防撞系统。国际名航组织定名为飞机避撞系统(TCAS)。它与机内接口如下图1-1所示。图1-1 TCAS在机内的接口1.2 TCAS的发展TCAS 研究的历史可追溯到上世纪 50 年代。1956 年,发生在美国的两架飞机相撞事件,促使当时的美国民航局启动了对有效防撞系统的研发工作年,FAA决定发展并装备空中交通告警
9、及防撞系统,该系统的工作完全不依赖地面设备,它通过ATC应答机相互对话,自行完成探测和跟踪邻近空域飞机的任务,它通过ATC应答机相互对话,自行完成探测和跟踪邻近空域飞机的任务,并根据接近程度,向机组提供不同避让措施。 当前,正在研发或使用的TCAS系统有四种类型:TCASI、TCASII、TCASIII、TCASIV。TCASI型为基本型。能同时提供垂直和水平规避指令的TCASIII型和TCASIV还处于开发阶段。目前,国内外主要装备的均为TCAS系统。1.3 TCASII的特点 TCASII系统具有探测范围大,精度高, 反应速度快以及显示清晰易读等特点, 受到广大飞行人员和交通管制人员的喜爱
10、和依赖, 是飞机安全飞行的重要帮手。 但是其内部构造复杂,并且与其相关联的系统众多,还具有很强的隐蔽性,再加上机上复杂恶劣的电磁环境, 造成了TCASII系统故障率相对较高。而TCASII系统故障对系统维护和故障排除提出了很高的要求。另外,TCASII系统故障又不符合MEL的故障放行标准,因此给排故工作带来了一定的压力。1.4 TCASII的功能(1)询问监听功能 TCASII可以为飞机形成一个保护区,在这个保护区内它可以向邻近的飞机发出询问信号,通过入侵飞机的ATC系统对询问信号的应答,获得入侵飞机的代码、高度、航向和其他数据,并在驾驶舱内的显示器里以不同颜色的图形显示出来。(2)避撞功能
11、TCASII计算机通过所接收的数据进行分析,并判断出入侵飞机对本机的威胁等级。如果有其他飞机闯入该飞机的保护区并且有相撞危险时,TCASII就会用颜色变化的 TA(交通告警)来向飞行员发出咨询提示,或发出垂直机动指示,以指导驾驶员避免与入侵飞机发生冲突;如果驾驶员没有采取措施而入侵飞机还在持续接近,TCASII就不是用颜色变化来提醒飞行员了,而是会用语音来指示避撞动作,如“爬升(Climb)!爬升(Climb)!爬升(Climb)!”“下降(Descend)!下降(Descend)!下降(Descend)!”这就是 RA(决断告警)询问。对方飞机若有装 TCASII,也会发出同样的警告。这时,
12、只要飞行员按照指示操作,飞机就会轻而易举地规避与其他飞机相撞的危险。2 TCASII系统的组成TCASII的组成部件有:TCASII计算机、TCASII方向性天线(2个)、ATC/TCAS控制面板。TCASII的正常工作除接收入侵飞机的应答信号外,还需要接收机载有关系统的数据和信息,如ATC应答机(2个)、无线电高度表(2个)、左大气数据惯性基准组件(ADIRU)、近地警告计算机(GPWC)、通用显示系统(CDS)显示电子组件(DEU)2个、飞行数据获取组件(FDAU)、远距电子组件(REU)、抑制同轴三通、起落架手柄等。TCASII系统方框图如下图2-1所示。图2-1 TCASII系统方框图
13、 2.1 TCASII计算机 TCASII计算机是TCASII的主要部件,它具有监视邻近空域中的飞机、获取所跟踪飞机的数据、进行威胁评估计算、产生交通咨询或决断咨询等以实现空-空机动操纵协调功能。TCASII计算机送出信号告诉驾驶员保持当前飞行状态或进行机动操纵,防止与在此区域内飞行的其他飞机相撞。 TCASII计算机是一个单独组件。TCASII计算机的前面板上装有一个TEST自测试按钮和多个LED指示灯。这些LED指示器中,除TTR-PASS指示器为绿色的外,其余均为红色的故障状态显示器,如下图2-2所示。图2-2 TCASII计算机的前面板TCAS计算机前面板各个指示灯含义如下TTR-PA
14、SS和TTR-FAIL:这两个LED指示器用于表示TCASII计算机/收发组本身的工作状况。组件正常时,绿色的TTR-PASS灯亮;组件故障时,则红色的TTR-FAIL灯亮。XPNDR(应答机):当应答机故障或TCASII计算机无法正常获得由应答机提供的数据时,XPNDR指示器亮。UPPER ANT(上天线):该红色灯亮,表示TCASII收发机的上天线故障。LOWER ANT(下天线):该红色灯亮,表示TCASII收发机的下天线故障。RAD ALT(无线电高度):当TCASII计算机无法获得由无线电高度表所提供的无线电高度信息时,该指示器灯亮。HDNG(航向):当TCASII计算机无法获得由惯
15、性基准组件提供的航向数据时,该指示器灯亮。R/A(解脱咨询):在TCASII计算机所输出的解脱咨询信息不能正常输出到相应的显示器上显示时,R/A红色指示器灯亮。AT/A(交通咨询):在TCASII计算机所输出的交通咨询信息不能正常输出到相应的显示器上显示时,T/A红色指示器灯亮。2.2 TCAS天线TCASII天线工作于L波段,每部天线均可用于发射和接收。TCASII的发射信号频率为1,090MHz。TCASII设有两部这样的方向性天线,一部安装在飞机背部中心线上,另一部安装在飞机腹部中心线上。在有的飞机上,也可以用全向天线来取代飞机腹部的方向性天线。TCASII的方向性天线为外形扁平的流线型
16、天线。TCASII天线内部设有四个辐射单元,这四个辐射单元互成90度,分别指向飞机的前、后、左、右。四个辐射单元的方向性是相同的,均约为90度的波斑。天线的四个辐射单元由TCASII计算机控制,因而整部天线的方向性可由TCASII计算机控制。TCASII计算机可以控制四部天线轮流辐射,也可以四部天线同时辐射,这时相当于全向辐射,天线成为无方向性天线。当起落架放下的时候,TCASII计算机就控制四部天线同时辐射,避免起落架遮挡探测入侵飞机的信号,而这时TCASII计算机无法判断入侵飞机的方位。每部天线通过四根同轴电缆与TCASII计算机相连接。每根同轴电缆的接头处标有顺序号,且所涂的颜色不同,安
17、装时还应注意天线的里外、前后朝向。天线的辐射侧面和盖板上不要涂漆,因为漆将阻挡天线射频信号的辐射或接收。2.3 控制面板由于TCASII计算机/收发机的工作与应答机密切相关,所以总是与两部应答机共用一部控制面板,如下图2-3所示。图2-3 TCAS/ATC控制面板TCASII所使用的功能方式为:TA ONLY(仅交通咨询)表示此时应答机正常工作(相当于工作在XPNDR方式),TCASII在需要时只能产生交通咨询,不能产生决断咨询;TA/RA(决断咨询)表示此时应答机和TCASII均处于全功能状态。该TCASII控制面板上设置有一个监视范围选择开关,用于选择监视范围为正常(N)、上方(ABOVE
18、)或下方(BELOW)。TCAS的高度跟踪范围正常情况下为本机的上下2,700ft。有高度跟踪范围选择开关:ABOVE位时监视的空域为+9,900-2,700ft;BELOW位时TCAS所监视的空域为+2,700-9,900ft。3 TCASII系统的工作原理针对于TCASII系统的间歇性虚警故障所用到的系统原理为TCASII系统的询问与监听和TCASII系统信息处理,以及TCASII系统信息显示。因此,下面就以这三个原理展开分析。3.1 TCASII系统询问与监听正常工作中,TCASII系统会自动监听本机附近空域中其他飞机发射的S模式(对选定地址码的飞机专门呼叫的询问)信号,无论是否接收到询
19、问信号,每隔一秒,TCASII系统都会在S模式应答机的配合下,向外发射S模式编码信号,该信号包含本机的24位地址码等信息。当另一架飞机的TCASII系统收到该信号后,会将该机的24位地址码加入到询问列表中稍后进行逐个询问。 对于A模式(飞机代码识别)和C模式(高度询问)应答机,TCASII系统可以自动做出判断主动询问,并采用相应的译码器进行译码,获得入侵飞机的高度、高度变化率等. 3.2 TCASII系统信息处理通过测量询问信号发出到接收到应答信号的时间间隔,计算出入侵飞机的距离。并通过方向性天线的定向性,获得入侵飞机的方位信息。这样就获得了计算入侵飞机飞行轨迹的全部所需信息,为进一步的计算做
20、好准备。同时,本机的其他机载系统会连续地向TCASII计算机提供本机的飞行参数,如位置、俯仰角、横滚角、飞行高度、最大空速等信息。TCASII计算机在对入侵飞机的参数和本机的参数进行综合计算后,得到本机与入侵飞机的相对高度和速度。进一步通过计算判断出本机与入侵飞机的飞行轨迹是否具有相互冲突的可能。根据入侵飞机对本机的威胁状况,将入侵飞机分为:一般飞机、邻近飞机、TA(交通咨询)和RA(解脱咨询),四种威胁等级。3.3 TCASII系统信息显示显示在导航显示仪(ND)上的咨询信息主要是入侵飞机的相对位置和威胁等级, 如下图3-1所示。图3-1 ND上的咨询信息(1)一般飞机。 以白色空心的菱形图
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