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摘要：针对某型电台突发故障，分析研究了在启动发动机的过程中电源车产生的浪涌脉冲对电台电源电路保护二极管的影响，总结其中的故障诱因，对后续的保障进行技术指导，并建议对保障模式进行优化，为该型飞机提供了切实可行的保障方案。
关键词：电台；浪涌脉冲；保护电路
Keywords：radio；surge pulse；protection circuit
0 引言
机载超短波通信系统可在108～400MHz频率范围内接收和发射无线电信号，能够实现飞机与飞机之间、飞机与地面之间语音通信功能。某型电台具有常规（调幅、调频）和抗干扰（直扩、扩跳、跳频）工作方式。在抗干扰工作方式下，可以有效防止敌方侦收我方指挥通信话音以及防止我方指挥通信话音被敌方干扰。
1 故障现象
某型飞机进行任务试飞，飞行准备时通电检查电台工作正常。发动机启动后，飞行员发现电台发射无自听，通信联络中断，波道无法更改。重新启动电台后，电台控制盒显示故障代码A1，即电台前面板故障。
换装原机电台，地面静态通电检查工作正常，在电台开机状态下启动发动机，电台工作正常。换装备件电台，飞机静态通电检查工作正常，在电台开机状态下启动发动机，发现电台发射无自听，波道不能更改。重新启动电台，电台控制盒显示故障代码A1，即电台前面板故障。检查电台保险丝，发现机上原有电台件和备件电台的10A保险丝烧断，而原机电台保险丝良好。保险丝如图1所示。
2 工作原理
2.1 机载超短波通信系统组成
机载超短波通信系统包括超短波电台、塔康复合天线、CCU、超短波保密机和毁钥控制设备等。机载超短波通信系统原理如图2所示。
电台与保密机配合使用，可实现飞机与飞机之间、飞机与地面之间的保密话音通信功能。
电台与超短波定向仪配合使用，能够完成空/空定向及航空救生搜索功能。
CCU是飞机音响中心，用于汇集全机音响信号并对信号进行阻抗匹配和电平调整，将音响信号送至飞行员耳机收听。在短波电台和超短波电台发射状态，CCU对飞行员话筒信号放大，作为调制信号送至两部电台。CCU还能够完成座舱人员与地面机务人员之间的通话功能。
2.2 工作原理
电台包括收发信机和控制盒两部分。收发信机由前面板单元（A1）、跳频抗干扰单元（A2）、直扩/扩跳抗干扰单元（A3）、中频数字化处理单元（A4）、接收机单元（A5）、频率合成器单元（A6）、发射机单元（A7）等组成，通过底部的柔性印刷电路板插座组及上部射频电缆线将整机的电气连接联成整体。电台的总方块示意图如图3所示。
3 故障分析
3.1 故障树
根据故障现象建立故障树，如图4所示，可能的故障原因包括电台故障、CCU故障、电缆故障、电源车故障。
3.2 检查和试验
对机上电缆进行检查，发现通信系统供电对接插头15WT的1孔CCU+27V供电线（与电台供电线连接）与2孔（CCU话语告警地）的电阻不同。X15为0.4MΩ，X16为5MΩ；15WT的1孔与 3孔（电台控制盒红外照明交流28V）电阻不同，X15为1.5MΩ，X16为6MΩ，怀疑X15的CCU有问题。后咨询大修厂，答复两架飞机CCU的型号不一样，故阻值有所不同。
两部电台修理返回，装机前需测量更换X16CCU后的电台供电电流在启动发动机过程中是否有所改善，以便进一步确认CCU对电台供电有无影响。测量方案是在测量电路中串入电台的等效负载电阻和保险丝，断路器跳开的条件是大于额定值的电流维持2.5s以上。
安装电台，对X15原机电台静态通电检查，电台工作正常。
进行电台电流试验。首先将负载电阻、10A保险丝和测试插针焊接到测试电缆中。从插针处测阻值，发现整个测试电路的阻值为5Ω，电台等效阻值3.2Ω，即电路测试阻值与电台等效阻值的关系为：5÷3.2=1.5625。
第一步，静态通电试验：将电台低频插头1WT1拆下，测试电缆插针分别插入电台低频插头的2孔（+28）和8孔（回路线），在装X16CCU的情况下，测得电台供电电流为6.499A；在装X15原机CCU的情况下，测得电台供电电流为6.458A，小于装X16CCU的电流。
第二步，动态试验：
1）启动发动机时进行测量试验，将测量线路引到飞机前方右侧8m处。启动发动机，启动瞬间电流显示为0，发动机启动后电流突变为3.834A且逐步增大，瞬时电流出现6.942A，之后稳定在6.266A。
2）恢复安装电台。对于X15原机电台，在启动发动机过程中将电台控制盒上工作模式开关置于断开，启动发动机，拔掉地面电源插头，接通电台控制盒上工作模式开关，将开关置于主收。此时使用地勤耳机检查电台工作正常。
4 分析结论
通过上述试验分析，两部电台保险丝都烧断，说明有大于10A的大电流流过保险丝，但是超短波断路器却未跳开，其电流也是10A，断路器跳开的条件是大于10A额定值的电流维持2.5s以上。说明在启动发动机时有电流由搭接点串入电台供电线路与电台原供电电流汇合导致保险丝烧断。
几年前也曾有一架飞机出现过类似故障，通过带记忆功能的示波器发现，发动机启动过程中电源车处于飞机电源供电系统的控制下，地面电源车瞬间采用两组蓄电池由并联改串联供电，产生一个幅值+57.5V、宽度60ms的浪涌脉冲以解决机上瞬间电压的损失（见图5），该脉冲加到电台电源电路的保护二极管负端，使保护二极管击穿造成短路，最终引起电路瞬间大电流将电台保险丝烧断。最后通过更换电源车以及厂家将电台电源电路保护二极管的耐壓值由45V修改为70V、脉冲宽度提高到70ms才解决了这一问题。
通过对比分析和厂家的检修记录判断，本次故障的原因可能是启动发动机过程中电源车产生的浪涌脉冲将电台电源电路保护二极管击穿短路，引起电路瞬间大电流将电台保险丝烧断。
根据断路器跳开条件以及飞参的采样率为200ms，说明在发动机启动过程中该冲击脉冲由汇流条经断路器进入电台内部电源电路，导致飞参无记录，而不是由机上其他电缆电路串入的。如果由其他电缆电路串入，在静态通电时交流直流电源都接通的情况下也应该串入，而不是只在启动发动机时串入。通过比较两台不同CCU，测得电台供电电流X16CCU为6.499A，X15CCU为6.458A，说明X15CCU中1孔与2、3孔的电阻小，与烧断保险丝的电流无关。
该电流值大于保险丝的10A额定值，故烧断保险丝。
电台前面板直流供电电路简图如图6所示。
5 建议措施
综上所述，建议该型飞机在启动发动机过程中关闭电台，待机上供电稳定，拔掉地面电源插头后再接通电台。要彻底解决该问题可采取更换电源车，或根据实测浪涌脉冲幅值和脉冲宽度协调厂家修改，以保护二极管耐压值和耐压脉冲宽度，使其能经受住浪涌脉冲的冲击不被击穿。
参考文献
[1] 沈阳飞机设计研究所.某型飞机技术说明书[Z]. 2006.
[2] 机载超短波抗干扰电台使用维护说明书[Z]. 2005.
[3] 某型机载超短波电台技术说明书[Z].1994.
作者简介
岳宁博，助理工程师。
刘亚飞，助理工程师。
王鹏，工程师。
关键词：电台；浪涌脉冲；保护电路
Keywords：radio；surge pulse；protection circuit
0 引言
机载超短波通信系统可在108～400MHz频率范围内接收和发射无线电信号，能够实现飞机与飞机之间、飞机与地面之间语音通信功能。某型电台具有常规（调幅、调频）和抗干扰（直扩、扩跳、跳频）工作方式。在抗干扰工作方式下，可以有效防止敌方侦收我方指挥通信话音以及防止我方指挥通信话音被敌方干扰。
1 故障现象
某型飞机进行任务试飞，飞行准备时通电检查电台工作正常。发动机启动后，飞行员发现电台发射无自听，通信联络中断，波道无法更改。重新启动电台后，电台控制盒显示故障代码A1，即电台前面板故障。
换装原机电台，地面静态通电检查工作正常，在电台开机状态下启动发动机，电台工作正常。换装备件电台，飞机静态通电检查工作正常，在电台开机状态下启动发动机，发现电台发射无自听，波道不能更改。重新启动电台，电台控制盒显示故障代码A1，即电台前面板故障。检查电台保险丝，发现机上原有电台件和备件电台的10A保险丝烧断，而原机电台保险丝良好。保险丝如图1所示。
2 工作原理
2.1 机载超短波通信系统组成
机载超短波通信系统包括超短波电台、塔康复合天线、CCU、超短波保密机和毁钥控制设备等。机载超短波通信系统原理如图2所示。
电台与保密机配合使用，可实现飞机与飞机之间、飞机与地面之间的保密话音通信功能。
电台与超短波定向仪配合使用，能够完成空/空定向及航空救生搜索功能。
CCU是飞机音响中心，用于汇集全机音响信号并对信号进行阻抗匹配和电平调整，将音响信号送至飞行员耳机收听。在短波电台和超短波电台发射状态，CCU对飞行员话筒信号放大，作为调制信号送至两部电台。CCU还能够完成座舱人员与地面机务人员之间的通话功能。
2.2 工作原理
电台包括收发信机和控制盒两部分。收发信机由前面板单元（A1）、跳频抗干扰单元（A2）、直扩/扩跳抗干扰单元（A3）、中频数字化处理单元（A4）、接收机单元（A5）、频率合成器单元（A6）、发射机单元（A7）等组成，通过底部的柔性印刷电路板插座组及上部射频电缆线将整机的电气连接联成整体。电台的总方块示意图如图3所示。
3 故障分析
3.1 故障树
根据故障现象建立故障树，如图4所示，可能的故障原因包括电台故障、CCU故障、电缆故障、电源车故障。
3.2 检查和试验
对机上电缆进行检查，发现通信系统供电对接插头15WT的1孔CCU+27V供电线（与电台供电线连接）与2孔（CCU话语告警地）的电阻不同。X15为0.4MΩ，X16为5MΩ；15WT的1孔与 3孔（电台控制盒红外照明交流28V）电阻不同，X15为1.5MΩ，X16为6MΩ，怀疑X15的CCU有问题。后咨询大修厂，答复两架飞机CCU的型号不一样，故阻值有所不同。
两部电台修理返回，装机前需测量更换X16CCU后的电台供电电流在启动发动机过程中是否有所改善，以便进一步确认CCU对电台供电有无影响。测量方案是在测量电路中串入电台的等效负载电阻和保险丝，断路器跳开的条件是大于额定值的电流维持2.5s以上。
安装电台，对X15原机电台静态通电检查，电台工作正常。
进行电台电流试验。首先将负载电阻、10A保险丝和测试插针焊接到测试电缆中。从插针处测阻值，发现整个测试电路的阻值为5Ω，电台等效阻值3.2Ω，即电路测试阻值与电台等效阻值的关系为：5÷3.2=1.5625。
第一步，静态通电试验：将电台低频插头1WT1拆下，测试电缆插针分别插入电台低频插头的2孔（+28）和8孔（回路线），在装X16CCU的情况下，测得电台供电电流为6.499A；在装X15原机CCU的情况下，测得电台供电电流为6.458A，小于装X16CCU的电流。
第二步，动态试验：
1）启动发动机时进行测量试验，将测量线路引到飞机前方右侧8m处。启动发动机，启动瞬间电流显示为0，发动机启动后电流突变为3.834A且逐步增大，瞬时电流出现6.942A，之后稳定在6.266A。
2）恢复安装电台。对于X15原机电台，在启动发动机过程中将电台控制盒上工作模式开关置于断开，启动发动机，拔掉地面电源插头，接通电台控制盒上工作模式开关，将开关置于主收。此时使用地勤耳机检查电台工作正常。
4 分析结论
通过上述试验分析，两部电台保险丝都烧断，说明有大于10A的大电流流过保险丝，但是超短波断路器却未跳开，其电流也是10A，断路器跳开的条件是大于10A额定值的电流维持2.5s以上。说明在启动发动机时有电流由搭接点串入电台供电线路与电台原供电电流汇合导致保险丝烧断。
几年前也曾有一架飞机出现过类似故障，通过带记忆功能的示波器发现，发动机启动过程中电源车处于飞机电源供电系统的控制下，地面电源车瞬间采用两组蓄电池由并联改串联供电，产生一个幅值+57.5V、宽度60ms的浪涌脉冲以解决机上瞬间电压的损失（见图5），该脉冲加到电台电源电路的保护二极管负端，使保护二极管击穿造成短路，最终引起电路瞬间大电流将电台保险丝烧断。最后通过更换电源车以及厂家将电台电源电路保护二极管的耐壓值由45V修改为70V、脉冲宽度提高到70ms才解决了这一问题。
通过对比分析和厂家的检修记录判断，本次故障的原因可能是启动发动机过程中电源车产生的浪涌脉冲将电台电源电路保护二极管击穿短路，引起电路瞬间大电流将电台保险丝烧断。
根据断路器跳开条件以及飞参的采样率为200ms，说明在发动机启动过程中该冲击脉冲由汇流条经断路器进入电台内部电源电路，导致飞参无记录，而不是由机上其他电缆电路串入的。如果由其他电缆电路串入，在静态通电时交流直流电源都接通的情况下也应该串入，而不是只在启动发动机时串入。通过比较两台不同CCU，测得电台供电电流X16CCU为6.499A，X15CCU为6.458A，说明X15CCU中1孔与2、3孔的电阻小，与烧断保险丝的电流无关。
该电流值大于保险丝的10A额定值，故烧断保险丝。
电台前面板直流供电电路简图如图6所示。
5 建议措施
综上所述，建议该型飞机在启动发动机过程中关闭电台，待机上供电稳定，拔掉地面电源插头后再接通电台。要彻底解决该问题可采取更换电源车，或根据实测浪涌脉冲幅值和脉冲宽度协调厂家修改，以保护二极管耐压值和耐压脉冲宽度，使其能经受住浪涌脉冲的冲击不被击穿。
参考文献
[1] 沈阳飞机设计研究所.某型飞机技术说明书[Z]. 2006.
[2] 机载超短波抗干扰电台使用维护说明书[Z]. 2005.
[3] 某型机载超短波电台技术说明书[Z].1994.
作者简介
岳宁博，助理工程师。
刘亚飞，助理工程师。
王鹏，工程师。