航空工程与维修
AVIATION ENGINEERING & MAINTENANCE
1999年　第6期　No.6　1999



波音757－200无线电高度表指示异常分析与维护
万晓云
Analysis of Abnormal Indication about B757－200 Aircraft Radio Altimeter and Daily Maintenance
　　无线电高度表系统是现代飞机中较重要的自备式电子设备，其主要作用是测量飞机与地面之间的实际高度，它的工作范围为－20～2500ft，此高度区间通常为飞机的起飞或进近着陆阶段，所以无线电高度表系统工作的正常与输出信息的准确对于飞行人员或自动驾驶仪操纵飞机来说都至关重要。
　　B757－200飞机无线电高度表系统由三套设备组成，每套设备均包括一个发射天线、接收天线和收发机。其测高原理采用普通调频连续波式，即收发机将等幅调频信号经发射天线发出，电波被地面反射后由接收天线接收，发射出去的信号与接收回来的信号相比较得差频频率△F，差频的大小与飞机离地高度成正比。由于收发机内300ft基准信号产生器可产生飞机离地300ft高度所对应的基准差频△f，故飞机离地高度可由H=300ft×△F/△f直接计算得到，计算出的高度信息送至电子飞行仪表系统符号产生器(EFISSG)，在电子姿态指引仪(EADI)上以数字形式显示出来。中无线电高度表的指示可通过机长或副驾驶位的EFIS转换电门在相应的EADI上显示出来。此外，高度信息还送至近地警告计算机(GPWC)、飞行控制计算机(FCC)、发动机显示及机组警告系统(EICAS)、飞行数据记录器(FDR)和主警告电路等。为了防止三套设备之间相互干扰，每套设备所采用的低频调制频率略微不同，并在每部收发机后设计了相位联锁程序钉。
　　在B757－200型飞机的日常维护中，经常遇到机组反映无线电高度表指示方面的问题，其故障反映率和其他电子设备相比较高，其中有一部分是由收发机或天线引起的，但也有一些是由外部原因和系统自身工作特点造成的。下面谈一下影响指示的外部因素和日常维护时所需注意的事项。
飞机姿态的影响
　　B757－200飞机无线电高度表系统的收发天线完全相同，均为平板式天线，天线的方向性图主瓣较宽，在飞机横滚平面上的半功率宽度至少为45°，俯仰平面上的半功率宽度至少为40°。当飞机姿态角为0°时，发射信号的波束中心垂直于地面，而一旦飞机出现一定的俯仰角或倾斜角，则波束中心不再垂直于地面。由于飞机飞行的姿态角变化幅度一般不大，俯仰角在－5°～15°之间，倾斜角在－30°～30°之间，所以发射信号中垂直于地面的能量一般都较强。由于飞机与地面之间的垂直距离最短，所以只要收发机接收部分灵敏度足够高，从最近点(非波束中心)反射回来的信号总能最先被接收并给出正确高度指示。由此可见，无线电高度指示值一般情况下受飞机姿态角影响不大。
地形急剧起伏的影响
　　无线电高度表系统由于测高原理上的缺陷，在较高高度上误差较大，其工作范围一般设计在2500ft之内，超过2500ft时指示消失。由于无线电高度值反映的是飞机距正下方地形的高度，飞机飞行高度的变化将直接引起指示的变化，而飞机下方地形的急剧起伏同样也能对指示产生影响，有时两者共同作用，使高度指示变化剧烈，一旦超过2500ft，指示即消失，而小于2500ft时，指示又出现，故往往会出现指示跳动，甚至于出现一会儿有指示、一会儿无指示、断断续续显示的现象。若机场周围为多山或丘陵地区，飞机起飞后或进近着陆中此现象出现可能性较大，而一旦出现，往往会被缺乏经验的机组当作故障现象加以反映。
各种干扰的影响
　　系统在工作中受到的干扰主要是三种，即散射干扰、多路径干扰和渗漏干扰，这些干扰均有可能造成指示的异常。
1.散射干扰
　　当飞机在高低不平的地面上空飞行时，由于天线波束较宽，照射面积较大，致使高度表接收到的信号不仅有来自飞机下方垂直方向的反射信号，还有来自别的方向上的漫散射信号。漫散射信号由于不是来自垂直路径，所以它的双程传播时间要比垂直路径的长，这种漫散射的存在将使差频信号增大，频谱加宽，从而给无线电高度指示值带来误差，但由于在收发机接收部分设置的跟踪滤波器内含一低通滤波器，能把较大的差频信号滤去，故在一定程度上减少了这种干扰的影响。
2.多路径干扰
　　由于高度表的接收天线除接收到飞机正下方的一次反射信号外，还有多路径二次反射信号被接收，虽然多路径信号比起有用的一次反射信号要弱得多，但由于收发机中高度增益控制的存在(在系统工作范围内，飞机飞行高度越高，收发机接收部分的前级放大增益越大)，使得这种干扰有时不可避免地影响到指示值。
3.渗漏干扰
　　由于收发天线之间安装位置较近，发射信号的一部分泄漏到接收天线去，就如同干扰信号一样，对高度指示产生了一定影响。产生渗漏干扰的原因一般与发射天线的严重腐蚀与变形有关。发射天线是一种微波感性天线，芯线与地之间实际上为一高频电感线圈，此线圈直流电阻极小，一般在0.5～1Ω之间。天线底座处的飞机蒙皮没有漆层，天线通过内表面与之严密贴合，以保证天线与飞机良好的电导通，天线周围还涂有密封胶，以防止水份的渗入。但由于天线安装在飞机机腹处，露水和雨水容易在此积聚，加上密封胶长时间地暴露在空气中，容易出现干裂剥落的现象，导致密封性能下降。积聚的水份容易渗入天线与机身的接触面，造成氧化和腐蚀，引起两者接触不良，直流电阻增大。另外，天线底座圆孔上方区域为前货舱，货舱中污水容易通过地板缝隙从圆孔渗入并积聚在天线内表面的O形封圈内，腐蚀天线馈源区，改变了天线的阻抗值，使得电压驻波比增大，收发机与天线的匹配性能下降，系统发射性能改变。严重的腐蚀还将导致天线的局部变形，使发射信号的波束产生畸变，影响接收系统的正常工作。同样，接收天线的腐蚀与变形对接收系统的灵敏度、选择性等性能也将产生一定影响，甚至影响系统的正常工作。
地表性质的影响
　　地表性质的影响地面回波质量的好坏对指示也会有一定影响，地表对电磁波的反射性质越好，对信号的反射就越强，接收信号的信噪比就越大。一般情况下，混凝土、沙石对信号的反射较强，森林、水面对信号的反射较弱。系统收发机的接收部分在跟踪滤波器和放大器后设置了一信噪比探测器，当接收信号的信噪比小于6db时，设备将其与地面反射杂波一起滤去，高度数据变为无计算数据状态(NCD)，高度指示消失。一旦接收信号信噪比大于6db时，高度指示又恢复。通常，无线电高度表系统在工作范围内能提供连续的高度指示，但有时也会因地表的反射性能差而出现短时间的指示消失现象。
降雨的影响
　　降雨的影响雨水对于4000多兆的特高频信号能产生一定的反射。如果系统的接收灵敏度较高，当雨量较大时，反射信号达到一定强度并且符合距离要求，即可干扰系统的正常工作。由于左无线电高度数据还输送到近地警告计算机，所以左无线电高度表系统工作的不正常还将触发近地警告系统产生语音警告。1997年9月，一架B2835飞机在10000米巡航阶段，左无线电高度表突然产生指示，指示1600ft左右，并不断下降，同时触发近地警告系统产生“TERRAIN、TERRAIN(地形、地形)”的语音警告，大概出现了2～3次后正常，当时整个飞行区域存在大范围降雨，雨量较大。在地面检查中，无线电高度表系统和近地警告系统均测试正常，天线状况良好。次日以后天气即转睛并持续数周，而该故障在以后的航班中再未出现。
维护注意事项
　　收发机或天线在短时间内工作的不正常和一些外部因素均会造成无线电高度指示出现异常，而在地面上测试又完全正常，故具有一定的偶发性和不确定性，一般难以立即区分，但只要在日常工作中加强对该系统的维护，当故障出现时，认真分析，并采取一些辨别措施，跟踪观察，是能够正确加以区分并排除的。因此，在日常维护工作中应注意：
　　(1)加强机组人员与维护人员之间的联系。
　　(2)加强地面维护部门与质量监控部门的信息交流，以便及时了解飞机本系统前期所反映过的相关故障现象和所做过的工作。
　　(3)加强维护工作的规范性，一切拆装更换工作均要严格按照维护手册的相关章节进行。
　　(4)在更换、对换无线电高度表收发机时，要对收发机后部插座进行清洁，尤其是电子设备架上收发机和收发天线馈线相接触处的插钉和插孔。
　　(5)一般情况下，尽量不要将受怀疑的中或右无线电高度表收发机对换至左边进行观察。
　　(6)加强航线维护中对无线电高度表天线的目视检查，一旦发现密封胶脱落严重，应拆下天线，清除腐蚀物，打磨天线内表面与底座处的飞机蒙皮，清洁馈线接头，并及时补胶。如天线腐蚀严重或变形，应立即更换。
　　(7)安装天线时，务必拧紧天线与馈线的螺旋接头，以防止飞机振动造成接头松动，同时天线内表面上的O型封圈必须完好无损。
　　(8)加强对前货舱中天线上方区域地板的清洁工作，及时清除污水和其他腐蚀物质，一旦发现地板受损，应及时修补。□
作者单位：中国南方航空集团深圳公司飞机维修厂
