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



波音737飞机ACMS的应用
黄保立
ACMS Application of B737
　　ACMS即飞机状态监控系统，是飞机上安装的先进机载数据采集和处理系统，它能以实时方式收集数据，对发动机状态和飞机性能进行监控以及进行特殊的工程调查。由ACMS所收集到的各种原始数据既可以经机载的飞机通讯寻址和报告系统(ACARS)通过甚高频接收机发送到地面SITA接收站，最后传送到航空公司的终端，也可以通过机载显示、打印设备以及数据盘，在飞机过站或航后，供航务或机务人员使用。目前，国内英制系列的飞机大部分都安装有ACMS，由于机载设备的不同，工作方式也略有不同。下面以B737飞机上的ACMS为例介绍ACMS的应用。
ACMS的组成
　　B737飞机ACMS的核心组件是数字式飞行数据获得组件（DFDAU）或飞行数据管理组件（DFDMU,也称飞行数据获得和管理系统FDAMS)。其内部有两个中央处理组件CPU。CPU1为飞行数据记录器提供数据，以便在飞机发生突发性事件或事故后，供有关人员进行调查分析使用，其数据格式在购买飞机时就已确定，一般不会更改，称为字帧格式。CPU2为ACMS提供数据，供航务和机务人员日常监控发动机状态和飞机性能使用，其数据内容和格式可由用户更改，称为报告。ACMS的外围设备包括飞机通讯寻址和报告系统(ACARS)、多功能显示组件(MCDU)或综合显示组件(IDU)、驾驶舱打印机(PRT)和机载装填器(ADL)等设备。ACARS不但可以选择ACMS报告，并通过甚高频系统将报告发向地面站，而且还可以产生ACARS报告。它和ACMS的核心组件通过甚高频系统和地面站组成空地数据链，如图1所示。

图1　ACMS使用的空地数据链
　　以上机载设备可以选装，这完全取决于各航空公司自己的选择和需要。如果要使用ACMS的全部功能，则至少要配置DFDAU、ACARS、IDU和PRT。上述配置，既可以实时得到ACMS报告，也可以在飞机回到基地后获取打印机打出的和存在磁盘中的报告。飞机也可以只选装DFDAU和IDU，但这种配置不能得到实时的数据报告。仅供机务人员在飞机过站和航后获取ACMS的磁盘报告。目前，国内B737机载设备多是后一种配置情况。
ACMS报告的产生和内容
　　ACMS报告是通过用户应用软件控制产生的。该软件因其核心组件的不同，控制产生报告的方法也不相同。一种软件是用户根据自己的需要，在地面设备AGS上编辑各种报告的参数、格式、触发条件、传送路径和报告的数量。另一种软件，用户只能作一些少量的改动或自编一个编辑报告，但可以在原有报告的基础上有条件地修改报告产生的触发条件并增加少量参数。无论哪种软件都是首先定义飞机运动的逻辑方式，根据飞机的运动方式和触发条件来控制产生相应阶段的ACMS报告。该系统将飞机的运动方式用11种逻辑来确定。
　　航空公司购买飞机后，就可以向ACMS的生产厂家要求自己所需的ACMS报告内容或者要求自己来编辑这个用户应用软件。如果没有要求的话，ACMS生产厂家则给用户编辑定型一些基本报告。目前，国内B737使用的ACMS报告都是各生产厂家制作定型的基本报告，约有20多个。所有这些报告，是按照用户应用软件的控制，在不同的报告接收设备中，依据飞机各个运动阶段相应产生的。
　　ACMS报告中，常见的例行报告有起飞报告、发动机起动报告(两台发动机)、巡航报告、飞行摘要报告和趋势报告。如果飞机上安装的是FDAMS，则增加两个例行报告，APU性能报告和飞行结束报告。这些报告的主要内容是发动机的性能参数，如N1、N2、EGT、FF、TLA、OIP、VIB、BLDV、ISOV；飞行姿态参数及其他参数，如PITCH、ROLL、FLAP、WS、WD等。系统将在每一航段至少保留上述报告中的各一个报告，直到报告存储器占满为止。另一种报告的产生需要一定的条件，如发动机超限报告。当发动机性能数值超过预定的限值时，系统将自动记录超限时的数据，形成超限报告，用户可以修改报告的预定限值。再如，气象报告和位置报告是应地面要求而临时产生的，也可以按时间间隔产生，每15分钟或每1小时发送一次。
ACMS报告的获得
　　ACMS报告的获得大致有4种方法。
　　(1)直接获取ACMS报告。通过MCDU/IDU显示读出报告,优点是报告可读性强，很直观，便于飞行人员和机务人员在航行中、过站或航后迅速阅读报告，了解飞机状态。
　　(2)用机载打印机得到报告。如果驾驶舱内装有打印机，在用户应用软件的控制之下，当ACMS报告产生时，打印机即刻打出，可以马上提醒驾驶员有报告产生。地面维护人员也可以在地面检查飞机和地面试车时，打印出数据报告。
　　(3)采用空地数据链的方式。飞机在飞行中，自动通过ACARS和VHF接收发机，经SITA网，将实时的数据报告传输到航空公司的SITA终端。其传输方式为上联或下联方式。上联数据就是地面SITA终端站的操作人员用上联格式，通过机载ACARS和VHF接收机，要求飞机传输地面所需的报告。下联数据是飞机自动按下联格式，通过机载ACARS和VHF发射机，将数据报告传输到地面站，或者是空勤人员将某些信息要求或报告传输到地面。以这种数据链方式接收的报告，传输数据是字符串的方式。
　　这种方式不能直接读出报告的内容，还需地面支持软件将其转换成直观的可读报告。这种方法获得报告快捷、实时，数据可以进行二次开发。但是空地传输数据的费用较高。
　　(4)将报告存在磁盘上。通过机载设备，将ACMS报告存放在磁盘上，航后由地面机务维护人员取出。由数据分析人员经过软件处理，得到所需的报告。取磁盘的时间间隔由航空公司自行规定。为便于发动机监控，多数航空公司规定每天取一次磁盘数据报告。
ACMS软件的使用
　　ACMS软件大致分为四类：
　　●用户应用软件，用于安装飞机，控制产生ACMS报告；
　　●分析读出软件，用于分析读出ACMS数据报告；
　　●编辑软件，用于编辑用户应用软件；
　　●其他地面支持软件，对ACMS报告进行二次开发处理。
　　前三类软件多数由ACMS生产厂家制作并提供，第四类软件包括相关厂家提供的接口软件，或者是航空公司根据各部门需要的数据报告要求编辑的支持软件。
　　用户应用软件是产生ACMS报告的关键，它需要装填在DFDAU上，软件标识应当包括适用性、文件号、版本和软件号等内容。
　　分析读出软件有两种。一是可以读出ACMS报告和QAR数据的软件，称为飞行数据再现和分析系统(FLIDRAS)，用于读出和分析从DFDMU上取下的光盘数据，也可以读出由ACARS经SITA站接收的数据。二是数据检索系统(DDRS)，它只能读出由DFDAU获取的ACMS磁盘报告。这个数据系统也可以和GE公司制作的发动机监控软件相配合产生发动机性能趋势图。
　　编程软件有两种，一是用户可编程的，二是用户可做少量修改的。可以编辑用户应用软件的编程软件称为AGS，较为复杂。修改软件称作PROGRAMMABILITY，它的使用非常方便，在任何一台PC机(386以上)上同时安装修改软件和所需修改的用户应用软件即可。
　　其他支持ACMS报告的软件，如发动机监控软件ADEPT，是发动机生产厂家提供的与ACMS相连的接口软件，可利用ACMS的数据编制出发动机性能趋势图。用户也可以编制飞行员飞行操纵评判软件，利用ACMS的数据对飞行员操纵进行监控。
ACMS的应用
1.发动机状态监控
　　目前我国B737飞机的发动机大部分为GE公司生产，状态监控也是采用该公司的发动机性能趋势监控系统(ADEPT)。该系统获得原始数据的方式有两种，一是人工记录和传输方式，二是自动采集和传输方式。前一种是飞行人员通过观察有关仪表指示，记录下发动机性能参数，航行后交地面发动机监控人员手工输入到ADEPT系统中进行处理。由于飞行人员和地面输入人员主观和客观的因素，这种方式存在着仪表读数误差、记录误差和输入误差，以及地面人工输入工作量大等多种缺陷。后一种是利用ACMS自动采集的数据报告，通过地面读出软件DDRS生成与ADEPT相符合的原始数据，然后输入ADEPT系统进行数据处理，形成发动机性能趋势图。这种处理的结果，能够克服人工采集和输入数据的不足，提高发动机性能监控工作的效率和可靠度。
　　除了对发动机性能趋势进行监控外，也可以通过日常的监控数据对系统进行检查和排故。例如，某航空公司B737飞行人员在空中没有发现发动机性能超差现象，但是地面监控人员在短短的几天内经常发现ACMS数据盘中出现发动机超限报告，显示发动机滑油压力低。由于滑油压力低出现时间很短，大约3～15秒，所以地面维护人员只做了例行的检查，将该现象作为一种信息故障。几天以后，空中飞行发现滑油压力低，造成发动机空中停车。这说明，ACMS超限报告，对于及时了解和发现系统隐蔽故障，有着非常重要的作用。
　　另外，也可以利用空地数据链对发动机进行监控，实时对ACMS的超限报告进行快速反应，如图2所示。图中表明，地面的工程技术人员在收到ACMS超限报告后与空勤人员通过数据链几次交换信息。在飞机还未回到基地时，地面已了解全部情况，为分析故障提供了准确的依据，迅速做好排故准备，大大缩短了飞机的停场时间。

图2　ACMS超限报告使用数据链进行反应
2.作为飞机排故的手段
　　飞机各系统传输到ACMS核心组件的参数有700多个，维护人员通过显示组件可以很方便的调出各系统的有关数据。例如，在飞机排故、更换系统的某些附件后，可以通过选择参数显示，观察排故后系统数据指示是否正常。利用这种方法，也可以对各系统的指示和性能进行常规检查。
3.航务应用
　　飞行航务部门利用空地数据链可以获取ACMS位置报告，实时了解飞机所处的具体位置，将飞机航行的轨迹显示在地图上。多长时间获取一个位置报告最为合适，由航空公司根据航务和经济的需要自行确定。
4.飞行安全检查
　　利用ACMS超限报告，在编辑用户应用软件时，根据飞行手册给定的要求，设置一定的逻辑条件，当飞行员操纵飞机超出规定的范围时，将产生一个检查报告。例如，在飞机着陆、低速滑行时，使用大功率打反推或者长时间使用反推，都属于不良操纵方法，有时会引起发动机的喘振。经常这样操纵，会减少发动机的使用寿命，影响飞行安全。因此，可以根据飞行手册及发动机生产厂家提供的性能手册编辑报告。当驾驶员操纵不良时，就会产生报告，以提醒飞行员注意操作规范，保证飞行安全。
　　目前，飞机的维修已经从定期维护转向以可靠性为中心的维修，强调对飞机的维护重在监控。因此，ACMS的利用与开发有着广泛的前景，它对飞机维护，减少附件误拆率，延长发动机的使用时间，保证飞行安全起着重要的作用。□
作者单位：北京飞机维修工程有限公司
