航空電子設備維修專業(yè)畢業(yè)論文TCASII系統(tǒng)的工作原理及故障分析

1、上海交通職業(yè)技術(shù)學院上海交通職業(yè)技術(shù)學院 畢業(yè)論文 *系統(tǒng)的工作原理及故障分析系統(tǒng)的工作原理及故障分析 姓姓 名：名： * 專專 業(yè)：業(yè)： 航空電子設備維修航空電子設備維修 學學 號：號： * 完成日期：完成日期： 2011.3 指導教師指導教師: * 摘要摘要 本文以交通咨詢及避撞系統(tǒng) tcas為例，從。 。 。 。 。 。 。 。 。基本工作情況。詳細地說 明了該系統(tǒng)的基本工作原理，分析了系統(tǒng)的。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。功能， 。 。 。 。 。 。根據(jù)基本工作 原理分析具體的故障。 關鍵字：關鍵字：tcasii 基本原理 功能 故障分析 abstractabstrac

2、t based on tcasii system, this paper introduces tcas s。 。 。 。 。 。 。.and it explains the failure analysis with the basic working principle. keykey word:word: tcasii basic principle function fault analysis 目目 錄錄 摘摘 要要 -i i abstractabstract -iiii 緒緒 論論 -1 一、一、tcas 系統(tǒng)介紹系統(tǒng)介紹.2 1 1. .1 1 *.2 1.21.2 *.3 1.

3、 .3 *.4 二、二、a/ca/c 及及 s s 模式編碼模式編碼.6 2.12.1 *模式編碼模式編碼.6 2.2 *編碼編碼.7 2.32.3 c c*編碼編碼.8 2.42.4 s s*模式模式.9 2.5 *模式的應答模式的應答.10 2.62.6 *原理總結(jié)原理總結(jié).11 三、三、tcas 咨詢信息顯示和控制咨詢信息顯示和控制.12 3.1 *上的顯示和控制上的顯示和控制.12 3.2 *上的顯示與控制上的顯示與控制.13 四四、故障分析、故障分析.15 4 4.1.1*故障故障.15 4 4.2.2 *故障故障.16 結(jié)結(jié) 論論 .17 致致 謝謝 -18 參考文獻參考文獻 -1

4、9 緒論緒論 飛機上的防撞系統(tǒng)，美國航空體系稱為空中交通和防撞系統(tǒng) tcas,歐洲航空體系稱 為機載防撞系統(tǒng) acas，兩者實際上的含義、功能是一致的。防撞系統(tǒng)可顯示飛機周圍 的情況，并在需要時提供語音及顯示告警，同時幫助駕駛員以適當機動方式躲避危險， 這些都有助于避免災難性事故的發(fā)生。 。 。 。 。 。 。 下面具體介紹交通咨詢及避撞系統(tǒng) tcas。 一、一、tcastcas 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 交通咨詢與避撞系統(tǒng)（tcas）是一種新型航空電子系統(tǒng)，可簡稱為避撞系統(tǒng)或防 撞系統(tǒng)。它。 。 。 。 接下來簡單說明一下戈爾航空 1907 號班機空難。 1.11.1 戈爾航空戈爾航空 190719

5、07 號班機空難號班機空難 戈爾航空 1907 號班機是戈爾航空于 2006 年 9 月 29 日，計劃由亞馬孫州州府瑪瑙 斯起飛，經(jīng)停巴西利亞，終點站為里約熱內(nèi)盧，而于中途墜毀的班機。機上機組人員 6 人，乘客 148 人，合計 154 人，全部遇難。這是到 2007 年 7 月 17 日為止巴西航空史 上死亡人數(shù)最多的空難。 。 。 。 。 。 。 。 調(diào)查員讀取了公務機的黑盒證實,。 。 。 。 。 。 。 下文將對 tcas 系統(tǒng)咨詢類型及組成部件做介紹。 圖 1 戈爾航空 1907 號班機殘骸 1.21.2 tcasiitcasii 咨詢類型咨詢類型 tcas 根據(jù)接近飛機對于本機的

6、距離和接近速度把它們分為四類：其他、接近、交 通咨詢 ta 和決斷咨詢 ra。見表 1 表 1 咨詢類型 其他接近交通咨詢決斷咨詢 對飛機無威脅，相 對高度大于 1200ft、小于 2700ft，或距離在 6 n miles 以上； 相對高度等于或小 于 1200ft，且距離 在 6 n miles 以內(nèi)； 系統(tǒng)判明的與本機 存在潛在危險接近 的飛機（稱為入侵 飛機） ，tcas會提 前一定時間 20s-48s 在對已判明為交通 咨詢的入侵飛機被 連續(xù)監(jiān)視約 15s 后， 如果該機與本機危 險接近的狀況仍然 發(fā)出交通咨詢；存在，則 tcas 會發(fā) 出決斷咨詢。 tcas 咨詢類型 ta/ra

7、如圖 3 所示 tcas計算機向入侵飛機發(fā)送詢問信號并接受入侵飛機發(fā)來的應答信息及本機有 關系統(tǒng)的相關數(shù)據(jù)計算出該飛機是否對本機構(gòu)成碰撞威脅，并在顯示器顯示以及發(fā)出 語音警告。此外，tcas計算機能和其他裝有tcas的入侵飛機的計算機通過數(shù)據(jù)鏈 通實現(xiàn)避撞的協(xié)調(diào)機動操縱。 tcas計算機i/o 電路從飛機系統(tǒng)獲得系統(tǒng)數(shù)據(jù)：從左 adiru獲得航向、俯仰、橫 滾iru數(shù)據(jù)；協(xié)調(diào)和控制atc應答機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)；來自生效的atc左、右adiru的氣壓高 度；來自無線電高度表的無線電高度；來自deu的決斷咨詢狀態(tài)；來自起落架手柄電門 的起落架放下離散信號；與 gpwc接口的音頻禁止離散數(shù)據(jù)；與氣象雷達接

8、口的音頻禁 止離散數(shù)據(jù)；來自pseu的空/地數(shù)據(jù)。 1.41.4 tcastcas 天線天線 圖 3 tcas 計算機 tcasii 利用其方向性天線實現(xiàn)與相遇飛機的詢問應答，并獲得目標的方位信息。 tcasii 天線工作于 l 波段，設有兩部這樣的方向性天線，一部安裝在飛機背部中心線 上，另一部安裝在飛機腹部中心線上， 每部天線均可發(fā)射和接收。如圖（4）天線安 裝的位置所示 tcas 的發(fā)射信號頻率為 1030mhz，接收頻率為 1090mhz。tcas 天線內(nèi)部設有四個 輻射單元，這四個輻射單元互成 90，分別指向飛機的前、后、左、右。四個輻射單 元的方向性是相同的，均為 90的波瓣。天線

9、方向性如圖（5）所示。 二、二、a/ca/c 及及 s s 模式編碼模式編碼 主要對 a 模式的識別編碼，c 模式的高度編碼以及 s 模式編碼進行說明。 2.12.1 *模式編碼模式編碼 tcas 詢問裝有應答機的入侵飛機，根據(jù)詢問與應答的延遲時間計算出兩機的距離 (r=c(t-t)/2，r 為目標距離,t 為詢問與應答延遲時間，t 為響應時間，c 為光速） ， 然后通過連續(xù)地詢問和跟蹤計算可以計算出距離變化率即接近率（=r/t） 。如果 入侵飛機能夠報告它的高度，tcas計算機利用來自本機 atc 應答機的本機高度與入 侵飛機的高度進行比較，計算出兩機的相對高度；再利用來自本機 tcas 方

10、向性天線接 收的應答信號確定入侵飛機的方位。 。 。 。 。 a 模式的脈沖間隔為 8s, c 模式為 21s,兩種模式脈沖寬度為 0.8s。在 p1 脈 沖之后 2s 的 p2 脈沖用于旁瓣抑制。如圖（6）a/c 模式信號所示 圖 4 tcas 天線安裝的位置 。 。 。 。 。 。 機載應答機在收到地面有效詢問信號后，將根據(jù)詢問模式產(chǎn)生相應的應答發(fā)射信 號。當?shù)孛姘l(fā)射的是 a 模式的識別詢問時，應答機產(chǎn)生識別碼應答信號；而當?shù)孛姘l(fā) 射的是 c 模式的高度詢問時，則產(chǎn)生飛機的實時氣壓高度編碼應答信號。 2.22.2 *模式的識別編碼模式的識別編碼 應答機產(chǎn)生的識別應答信號和高度應答信號均為

11、1090mhz 的脈沖編碼信號， 。 。 。 。 應答信號的脈沖寬度均為 0.45s，脈沖間隔為 1.45s 或其整數(shù)倍。飛機的識別 信號和高度信號均采用邏輯編碼方式，即在 12 個信息脈沖的位置上，利用脈沖的有 （表示邏輯“1” ）或無（表示邏輯“0” ）進行編碼，形成飛機的識別碼和高度碼。 地面 a 模式詢問時， 。 。 。 飛機的四位八進制識別碼為 00007777 共 4096 種，期中還有一些用于特殊用途， 如：7500 表示被劫機、7600 表示通訊失效、7700 表示飛機處于緊急狀態(tài)。 2.32.3 *模式高度編碼模式高度編碼 當應答機回答 c 模式的詢問時，它的應答脈沖串表示飛

12、機的高度信息。氣壓高度 信息是由大氣數(shù)據(jù)計算機 adc 提供的，由高度編碼電路編碼。 。 。 。 。 。 。 。 。 高度編碼中的 d、a、b 組脈沖采用格雷編碼，其特點。 。 。 。 2.4*2.4*模式模式 。 。 。 。 當?shù)孛嬖儐柶靼l(fā)出 a/s、c/s 模式全呼叫詢問信號后，地面接收到 s 模式應答機的 “全呼叫應答” ，并獲得該飛機地址碼和該機的位置，地面詢問器則以該機的地址進行 點名詢問，以后即按該地址開始進行“僅 s 模式全呼叫” 。點名詢問信號和僅 s 模式 全呼叫詢問信號時由 1 p 、 2 p 、 6 p 脈沖組成的差分相移鍵控信號。如圖（6）差分相移 鍵控信號圖所示。 。

13、 。 。 2.5 *模式的應答模式的應答 s 模式的應答機發(fā)射的應答信號如響應 a/c 模式和僅 a/c 模式全呼叫，則以 a/c 模 式的脈碼調(diào)制應答信號作應答；如響應 a/s、c/s 全呼叫、s 模式點名詢問或僅 s 模式 全呼叫，機載 s 模式應答機則以 s 模式的脈位調(diào)制應答信號應答。 。 。 。 。 。 。 2.6 tcas工作情況工作情況 首先，tcas 系統(tǒng)會自動監(jiān)聽本機附近空域中裝備有 s 模式應答機的飛機的發(fā)射信 號。不論是否收到詢問信號，s 模式應答機都會每隔一秒。 。 。 。 。 。 其次，本機的其他機載系統(tǒng)會連續(xù)地向 。 。 。 最后， 。 。 。 。 三、三、tcas

14、tcas 咨詢信息的顯示和控制咨詢信息的顯示和控制 3.13.1 *上的顯示和控制上的顯示和控制 tcasii 的顯示如圖（8）高度顯示指示器所示。 。 。 。 。 。 。 ，或者 tcas工作不正常，都不能顯示 ra 信息。 3.23.2 *上的顯示與控制上的顯示與控制 顯示在電子式水平狀態(tài)顯示器 ehsi 或?qū)Ш斤@示器 nd 上的 tcas信息主要是入侵 飛機的相對位置、威脅等級等，如圖（9）導航顯示所示入侵飛機的相對位置 圖（8）tcas 高度顯示指示器 向下避讓 向上避讓 。 。 。 。 。 。詢語音信息。 tcas 控制面板上的方式旋鈕也必須放在“ta only”或“ta/ra”位。

15、 圖（9）導航顯示 四、故障分析四、故障分析 4.14.1 天線故障天線故障 包括 tcas 系統(tǒng)的上下天線和應答機系統(tǒng)的上下天線。天線故障在 tcas 系統(tǒng)的故 障中是比較多見的。原因是， 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 所以 tcas 計算機和 atc 應答機的自檢程序中都包括了天線系統(tǒng)的測試程序，可 見天線系統(tǒng)對這兩套設備的重要性。 。 。 。 。 4.2*4.2*故障故障 tcas 計算機是 tcas 系統(tǒng)的核心，不僅要完成大量的計算任務，而且也要具備發(fā) 射機和接收機的功能，其精度要求較高。同時在飛機上由于空氣氣流、顛簸、高空輻 射、電磁干擾等客觀因素，決定了其工作環(huán)境的惡劣。

16、在這些情況下，也使 tcas 計算 機的故障率特別高。也是外場排故中，更換頻率最高的部件。 。 。 。 才能快速準確的發(fā)現(xiàn)并排除故障。 結(jié)論結(jié)論 中國民航實現(xiàn)由民航。 。 。 。 。向。 。 。 。 。 。歷史性跨越,是建設社會主義現(xiàn)代化強國的必 然要求。民航運輸。 。 。 ?？罩薪煌ㄗ稍兗氨茏蚕到y(tǒng)（tcas)保障飛機在空中的安全飛行， 是直接影響飛行安全的重要電子設備系統(tǒng)之一， 。 。 。 。 。 。 。 。安全可靠性直接決定了飛機 的飛行安全。 通過這次的論文寫作，我掌握了飛機避撞系統(tǒng)的相關知識。從。 。 。 ， 。 。 。研究以及 向老師請教，有了更全面的理解。飛機在整個飛行過程中的安全

17、飛行，除了如 tcas 系 統(tǒng)等作為保障，更需要維護人員，駕駛員，航管人員等之間的互相密切配合。 。 。 。 。 。 。 理論是。 。 。的基礎，實踐是。 。 。 。的認證。在以后的工作中，我一定以。 。 。 。 。 。工 作，為建設民航強國貢獻自己的力量。 致謝致謝 從論文選題到搜集資料，從寫稿到反復修改，期間經(jīng)歷了。 。 。 。如今，伴隨著這篇 畢業(yè)論文的最終成稿，復雜的心情。 。 。 。 。 。 。 。成就感。 非常感謝我的導師*老師。他為人隨和熱情， 。 。 。 。在聊天中他總是能像朋友一樣 指導你鼓勵你，在論文的。 。 。 。 。等方面他也總會以“專業(yè)標準”嚴格要求你，從選題、 定題開始，一直到最后論文的反復修改、潤色，*老師始終認真負責地給予我深刻而細 致地指導，幫助我開拓研究思路，精心。 。 。 。正是*老師的無私幫助與熱忱鼓勵，我的 畢業(yè)論文才能夠得以順利完成，謝謝*老師。同樣的，在論文撰寫的過程中，我也受到 了來自其他老師。 。 。同學的各方面幫助，在此我也感謝你們對我一直以來的支持和鼓 勵。 最后，我要感謝，非常感謝。 。 。 。 。 。大學生活，感謝我的家人和