关键词：大气机 总线下线 故障
1 故障现象
2019年2月3日，某型飞机在空中飞行时飞行员故障清单报大气机总线通讯断故障、惯导高度降级、风数据无效，平显速度刻度带显示地速， 高度刻度带仅个位数变化（总线下线)，飞行员通过AAP关闭大气机后重启，故障消失。更换大气机后，该架飞机在2019年3月15日再次出现同样的故障现象，飞行员空中未进行AAP操作，故障一直持续到返回机场，但地面检查大气机工作正常。
2故障原理分析
2.1排故思路
根据故障现象，对飞参数据、视频记录进行了回放，当显控报大气机总线通讯故障（总线下线）时，平显上的大气参数空白，惯导参数正常，飞参记录数据中空速、M数、高度、升降速度等大气参数保持不变，这与空勤反映故障现象一致。针对大气机总线通讯断故障，经分析飞参数据、DVR视频数据，当大气机出现总线通讯断时，显控报大气机总线通讯断故障、惯导高度降级、风数据无效，飞控、显控发给大气机的数据不再发送，若不重新启动大气机，大气机的总线通讯不能正常恢复，而在大气机出现总线通讯断故障期间，飞控均未报四级故障和大气机A通道故障，而一旦对大气机进行重启时飞控立即报四级故障，随后大气机总线通讯断故障、惯导高度降级、风数据无效故障立即消失，由此判断大气机上位时工作正常提供的模拟静压Ups、模拟动压Uqc进行比较，若超过规定范围，将报通道故障，而MBI多路总线模块与航电系统的通讯中断，显控判断大气机总线通讯断故障是通过MBI底层通讯进行查询，若底层通讯无响应，则判其总线通讯断，因此，只要MBI模块完成初始化并完成总线通讯表的初始化即可实现与航电系统的底层通讯，而与通讯数据的正确性无关。基于显控判断总线通讯断的原理及总线通讯断故障树，出现大气机总线通讯断的因素如下：
1）显控故障
由于航电系统中其它设备均工作正常，且空中重启大气机后大气机总线通讯断故障消失，因此，可排除显控故障。
2)飞机或产品总线插头/座故障
若飞机或大气机总线插头/座出现故障，会导致总线通讯断故障，若为硬故障，当重启大气机后，总线通讯断故障不会自动恢复，若为接触不良，当接触好后，总线通讯应可自动恢复，通过在飞机上对大气机总线插头进行热插拔，证明一旦总线插头接通，总线通讯自动恢复，这与飞机上的故障现象不符，因此，可排除飞机或产品总线插头/座故障。
3)大气机电源故障
由于大气机提供给飞控的模拟量均正常，而大气机实现正常采样及模拟量输出所需电源与总线通讯所需电源为同一电源（+5V),因此，可排除大气机电源故障导致总线通讯断故障。
4)大气机上位机故障
大气机上位机故障主要表现在初始化故障、复位故障。a)大气机上位机初始化故障：由于大气机上位机仅在产品上电时对MBI模块进行初始化，以便与航电系统进行正常通讯，在大气机上位机不复位的情况下,不再对MBI 模块进行初始化，而大气机在开机或重启时工作正常，在空中飞行时才出现总线通讯断故障，因此，可排除大气机上位机初始化故障。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆b)大气机上位机复位：大气机上位机有上电复位和看门狗复位功能，不管是上电复位还是看门狗复位，大气机上位机都会重新初始化MBI模块，大气机上位机在发生复位（上电复位、看门狗复位）时，由于需对MBI模块进行重新初始化，在初始化时会出现短暂总线通讯断，但初始化完成后，MBI会自动恢复与航电系统的正常通讯，通过模拟试验，人为让大气机在工作中发生复位，试验结果与分析一致，由于机上出现故障后不能自动恢复，因此，可排除大气机上位机复位导致大气机总线通讯断故障。
5)MBI模块故障
由于MBI模块负责大气机与航电系统的通讯功能，如果MBI模块故障将导致总线通讯异常。 若MBI模块硬件故障，出现故障后现象应持续，大气机重启后，故障不应消失，由于产品在地面通电检查工作均完好，出现飞机上反映故障后通过重启AAP产品能恢复工作正常，因此，可排除MBI模块故障的原因。
2.2 故障排除过程
根据对故障的综合分析，排故过程如下：
a)检查飞机电缆,未发现有缩针现象。
b)检查大气机的接地情况，测量产品的壳体地与飞机机体的电阻，其阻值约为0Ω，满足设计要求。
c)采用总线监控器监测飞机总线运行情况，采用示波器监测大气机的+5V电源、INIT/信号。飞机地面电源通电，发动机开车，电源切换及机上电源供应全过程，监测的+5V电源、INIT/信号未发现异常，总线监控器也未发现大气机有总线下线故障。
d)对大气机进行连续4小时通电检查，采用采用示波器监测大气机的+5V电源、INIT/信号，监测时由于总线监控器工作电源（交流220V）插头未接触好而对其电源插头进行重新插拔，此时，大气机出现总线下线故障，同时，在示波器上发现+5V电源、INIT/信号被拉低，重复此插拔通电检查过程，现象一致，且插拨的频率越高被拉低的幅值越大，通电检查4小时，除插拨电源插头期间出现总线下线故障外，其它时间大气机一直工作正常。由此可见，插拨电源时出现冲击波形对大气机形成干扰，干扰造成大气机总线通讯故障。
e)对大气机的电路设计图纸进行分析发现：产品内部地（+5V电源地）与飞机28V地在产品内部共地（在输出板上共地），信号地与壳体地共地。
f)进行电磁兼容敏感度测试，对产品的所有信号电缆和飞机28V地施加干扰电平，大气机出现总线下线故障，反复检查，现象一致。
g)将内部信号地与飞机28V地隔离，对大气机进行电磁兼容敏感度测试，并对产品的所有信号电缆和飞机28V地施加干扰电平，大气机未出现总线下线故障，反复检查，现象一致。
3 故障原因分析
故障现象表明：将内部信号地与飞机28V地隔离后的大气机试验结果有明显改善，因此，大气机总线下线的故障原因主要以下两个：
1）大气机的接地缺陷导致干扰信号通过飞机28V地耦合到产品内部信号上，由于MBI模块的正常电源范围比大气机上位机更严格，从而导致MBI模块工作异常或发生复位，并最终导致大气机出现总线下线故障。
2）MBI板的抗干扰能力差，且没有自恢复功能，导致一旦受干扰将出现死机，并最终导致大气机出现总线下线故障。
4 建议改进方案
为提高产品抗干扰能力,解决大气机MBI复位或死机导致总线通讯断的故障,对大气机进行如下改进:
1)改进产品的接地共地点
大气机应将内部信号地与飞机28V地断开,产品插头上的壳体地信号应在产品插头处就近接壳体,同时,产品信号地应在同一接地点共地。
2)增加MBI板抗干扰能力
在产品母板MBI模块插座两端的+5V电源与信号地间分别增加一个50V 1000pF电容，进一步对+5V进行滤波，以提高+5V电源信号质量，降低产品+5V电源受干扰而导致MBI模块复位或死机，并使产品避免出现总线通讯断的故障概率。
5结论
将改进后的大气机装机飞行使用半年，故障未复现，故障排除。
作者简介
黄跃雷，从事航空电子系统的修理研究。
论文作者:黄跃雷1,葛明奎2 郭金龙3 刘纪凯4
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第14期
论文发表时间:2019/12/16
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