机载任务系统典型故障分析

【摘要】针对飞机任务系统模拟训练设备进行模拟功能检查时，出现个别组件报故的现象，现从原理上进行详细的分析，并提出解决措施，为机载任务系统故障排除提供借鉴，同时本文分析了GJB289A总线的常见故障及其故障原因，并提出一种实用、便捷的总线电缆检测技术和方法，可快速、准确地查找数据线路存在的故障和缺陷。

【关键词】任务系统 任务系统模拟训练设备GJB289A总线

1引言

飞机因费用、寿命、数量等因素影响，其任务系统的功能训练受到很大限制，为了解决训练与飞机寿命等问题的矛盾，目前各国普遍采用的做法是开发相应的训练仿真系统，以较低的成本和较高的仿真度来满足地面人员和飞行人员对任务系统的训练需求。为满足飞机不携带外载物的情况下，操作员能够完成任务功能流程操作训练，故而在飞机上安装一套任务系统模拟训练设备，用于模拟飞机各任务系统设备工作状态，配合任务系统完成功能检查流程操作和显示。任务系统模拟训练设备的存在，大大提高了机务工作效率，并且降低了飞行训练安全风险。所以任务系统模拟训练设备的稳定性也成为了十分重要的考量点。然而在使用任务系统模拟训练设备进行模拟功能试验过程中，偶发出现个别组件报故的现象值得我们深究。

2任务系统模拟训练设备的概述

任务系统模拟训练设备通过状态控制板完成任务类型的人工设置及处理机供电，通过信号转接装置将任务系统接向各任务设备的信号一路分配到相应组件，另一路用于处理机采集处理，通过处理机分别模拟各型设备工作流程，按照真实系统工作时序响应任务系统下发的检查和控制指令。在飞机不携带外载物时，满足地面或空中进行任务系统设备功能试验、训练的要求。

3任务系统模拟训练设备的组成及工作原理

任务系统模拟训练设备是由处理机、信号转接装置、状态控制板组成，操作员通过状态控制板接通任务系统模拟训练设备电源并设置各组件的状态。处理机对设置的组件状态进行采集，并根据采集到的组件状态完成工作流程的模拟。处理机中的安全隔离模块完成设备状态信号的采集，当采集到设备未上线状态后，将信号引入后一级处理。

操作员通过显示控制分系统完成任务系统设备加载，通过系统控制板、任务管理处理设备、接口单元发出对各组件控制的交联信号，信号转接装置将输出到各组件的信号进行转接，分别将各交联信号分配到处理机和各组件。处理机采集这些交联信号完成工作流程的模拟，并将模拟状态信息通过GJB289A任务总线发送到任务管理分系统，任务管理分系统通过GJB289A系统总线将设备信息发送到显示控制分系统。

4故障排除案例分析

4.1故障现象

飞机在一次试验时，操作员使用任务系统模拟训练设备模拟流程时，出现飞机其中一组件连续报故（组件显示红圈）。

4.2故障定位

针对组件报故的典型故障现象，从系统原理上进行分析，故障原因可分为四类：

X1：任务类型配置错误；

X2：加电控制或供电信号异常；

X3：外载指示信号异常；

X4：GJB289A总线线路异常。

4.2.1任务类型配置错误X1排查

任务类型配置错误属于人为操作问题，若加载的任务类型与实际各组件上显示加载的任务设备符号和设备名称不相符时，导致GJB289A任务总线通讯异常，任务管理分系统与处理机交联不成功；经地面视频回放和数据分析，任务类型配置正确，排除任务类型配置错误X1。

4.2.2加电控制或供电信号异常X2、外载指示信号异常X3排查

加电控制或供电信号异常和外载指示信号异常属于一般线路连接信号问题。加电控制或供电信号异常会导致处理机模拟加电不成功；外载指示信号异常会导致任务管理分系统无法收到外载指示信号。查看任务系统线路图纸，对故障点位加电控制、供电信号、外载指示信号线路进行导通绝缘检查均正常，排除加电控制或供电信号异常X2和外载指示信号异常X3。

4.2.3 GJB289A总线线路异常X4排查

GJB289A总线线路异常会导致通信时数据乱码报故。使用GJB289A总线分析仪对总线线路进行检测，发现任务管理设备端短截线和处理机端短截线之间的总线数据信号衰减值约为27dB（正常情况衰减值为12±0.5dB）。由于总线信号衰减值异常（即电平信号波形与正常情况下不一致），故判断为任务管理分系统处理机总线反馈的数据乱码导致报故。

综上所述，任务系统组件报故由总线线缆异常导致。

4.3故障原理分析

GJB289A 数据总线通信系统是一种集中控制、分布处理的系统，采用GJB289A总线标准进行数据传输，是飞机综合航电任务系统各分系统之间数据传输的组织、控制中心，而GJB289A数据总线电缆则是该通信系统数据传输的桥梁和纽带。该总线电缆的可靠性是数据传输的前提和保障，直接关系到系统能否正常工作。

对飞机总线分析，飞机总线分为上、下总线，上总线为系统总线、下总线为任务总线。系统总线和任务总线均使用GJB289A总线传输协议，GJB289A总线传输方式为半双工、传输速率为1Mbps、传输电缆使用屏蔽双绞线。系统总线上显控主机为BC端，任务管理设备为RT端。任务总线上任务管理设备为BC端，各个任务系统组件及处理机为RT端。任务管理设备在任务系统中既作为BC端又作为RT端。

使用任务系统模拟训练设备时，当显示控制分系统提示信息“接通任务系统准备”，操作员接通设备控制板上“系统准备”开关，任务管理设备接收到“系统准备”信号，并通过GJB289A总线向BC端（显示控制分系统）反馈任务系统组件准备好进行下一步流程，当显示控制分系统提示信息“设备加电”，操作员按压“设备加电”，显控主机通过系统总线向任务管理设备发出“设备加电”命令字，任务管理设备向接口单元发出相应组件加电信号，接口单元发出相应组件加电的信号，经过信号转接装置，将这些信号转发给处理机，处理机接收相应组件加电信号，完成相应组件加电模拟，并通过GJB289A任务总线将结果反馈给任务管理设备，任务管理设备通过GJB289A系统总线反馈给显控处理机，显示控制分系统提示操作员进行下一步流程。

GJB289A总线通信中，若信息传输过程中出现信号衰减，将会导致传输的电平信号波形异常，系统出现报故。厂内对任务系统总线检查要求：使用GJB289A总线检测仪检查GJB289A总线任意两根短截线之间的衰减值正常值约为12±0.5dB（200kHz信号）。

GJB289A 总线传输的数据码采用的是曼彻斯特II型双向电平编码，逻辑1表示一个正脉冲继之以一个负脉冲，逻辑0表示一个负脉冲继之以一个正脉冲。如果总线信号衰减，可能导致位时编码畸形，曼彻斯特II型编码无效，终端无法识别。

继续测试任务管理设备短截线至飞机各个挂点短截线的衰减值，结果发现衰减值均在正常范围内，说明任务管理设备端短截线正常，故障处应为处理机端短截线。更换处理机端短截线后，再次测量任务管理设备端短截线和主机端短截线之间的衰减值在正常范围内，机上通电检查故障再无复现。

5故障原因及纠正措施

造成总线电缆故障的原因以及应采取的应对措施如下：

5.1总线电缆制造时由于制造工艺缺陷或操作者技能等因素，导致总线电缆存在短路、断路以及焊接、压接质量不高等问题。对于此类故障或缺陷的应对措施，一方面需提高总线电缆制造工艺水平和操作人员技能水平，另一方面需重点把控总线电缆装机前质量检测，避免遗漏到下步工序。

5.2 由于使用维护不当，如频繁插拔接插件、拖拽总线等，导致总线电缆产生短路、断路、接触不良等。此类问题往往表现为时好时坏，这就要求在总线的使用维护过程中尽量减少接插件插拔次数，每次连接总线插头时，一定要仔细认真，谨防插错插歪等，同时不能随意折弯、用力拖拽总线。

6结论（结束语）和建议

GJB289A总线传输并不是我们想象的那么稳定，其中受到许多条件的限制。信号衰减的原因也有很多，比如屏蔽套破损，耦合器、线接器、端接电阻损坏，双绞线的短路、断路，还有传输距离要求，主线不超过 100米，采用变压耦合方式短截线不超过6米，采用直接耦合方式短截线不超过0.3米等等。

总之，在任务系统排故过程中一定要注意总线传输问题对故障现象的影响。一般线路（硬线）问题往往比较容易排除，可以通过线路连接图进行机上线路导通绝缘检查排除；总线问题就比较棘手，需要考虑总线衰减、ICD接口定义错误等等，这些原因都值得我们探讨深究。

7参考文献

[1]姜运生、乔卫华、范秀峰、周宇辰.ARINC429 航空通信总线的设计.电子元器件应用.2004（7）.

[2]支超有.机载数据总线技术及其应用[M].北京：国际工业出版社，2009.