航空电子设备维修专业毕业论文TCASII系统的工作原理及故障分析

1、上海交通职业技术学院毕业论文*系统的工作原理及故障分析姓 名： * 专 业： 航空电子设备维修 学 号： * 完成日期： 2011.3 指导教师: * 上海交通职业技术学院毕业设计(论文) II摘要本文以交通咨询及避撞系统TCAS为例，从。基本工作情况。详细地说明了该系统的基本工作原理，分析了系统的。功能，。根据基本工作原理分析具体的故障。关键字：TCASII 基本原理 功能 故障分析ABSTRACTBased on TCASII system, this paper introduces TCAS s。.And it explains the failure analysis with the basic working principle.Key word: TCASII basic principle function fault analysis III 上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 目 录摘 要IABSTRACTII绪 论1一、TCAS系统介绍21.1 *21.2 *31.3 *4二、A/C及S模式编码62.1 *模式编码62.2 *编码72.3 C*编码82.4 S

2、*模式92.5 *模式的应答102.6 *原理总结11三、TCAS咨询信息显示和控制123.1 *上的显示和控制123.2 *上的显示与控制13四、故障分析154.1*故障154.2 *故障16结 论17致 谢18参考文献19上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第3 页绪论 飞机上的防撞系统，美国航空体系称为空中交通和防撞系统TCAS,欧洲航空体系称为机载防撞系统ACAS，两者实际上的含义、功能是一致的。防撞系统可显示飞机周围的情况，并在需要时提供语音及显示告警，同时帮助驾驶员以适当机动方式躲避危险，这些都有助于避免灾难性事故的发生。 下面具体介绍交通咨询及避撞系统TCAS。一、TCAS系统概述交通咨询与避撞系统（TCAS）是一种新型航空电子系统，可简称为避撞系统或防撞系统。它。接下来简单说明一下戈尔航空1907号班机空难。1.1戈尔航空1907号班机空难戈尔航空1907号班机是戈尔航空于2006年9月29日，计划由亚马孙州州府玛瑙斯起飞，经停巴西利亚，终点站为里约热内卢，而于中途坠毁的班机。机上机组人员6人，乘客148人，合计154人，全部遇难。这是到2007年7月17日为止巴西航

3、空史上死亡人数最多的空难。 。调查员读取了公务机的黑盒证实,。 下文将对TCAS系统咨询类型及组成部件做介绍。图1 戈尔航空1907号班机残骸1.2 TCASII咨询类型TCAS根据接近飞机对于本机的距离和接近速度把它们分为四类：其他、接近、交通咨询TA和决断咨询RA。见表1表1 咨询类型其他接近交通咨询决断咨询对飞机无威胁，相对高度大于1200ft、小于2700ft，或距离在6 n miles以上；相对高度等于或小于1200ft，且距离在6 n miles以内；系统判明的与本机存在潜在危险接近的飞机（称为入侵飞机），TCAS会提前一定时间20s-48s发出交通咨询；在对已判明为交通咨询的入侵飞机被连续监视约15s后，如果该机与本机危险接近的状况仍然存在，则TCAS会发出决断咨询。TCAS咨询类型TA/RA如图3所示图3 TCAS计算机 TCAS计算机向入侵飞机发送询问信号并接受入侵飞机发来的应答信息及本机有关系统的相关数据计算出该飞机是否对本机构成碰撞威胁，并在显示器显示以及发出语音警告。此外，TCAS计算机能和其他装有TCAS的入侵飞机的计算机通过数据链通实现避撞的协调机动操纵。T

4、CAS计算机I/O 电路从飞机系统获得系统数据：从左 ADIRU获得航向、俯仰、横滚IRU数据；协调和控制ATC应答机系统的数据；来自生效的ATC左、右ADIRU的气压高度；来自无线电高度表的无线电高度；来自DEU的决断咨询状态；来自起落架手柄电门的起落架放下离散信号；与 GPWC接口的音频禁止离散数据；与气象雷达接口的音频禁止离散数据；来自PSEU的空/地数据。1.4 TCAS天线TCASII利用其方向性天线实现与相遇飞机的询问应答，并获得目标的方位信息。TCASII天线工作于L波段，设有两部这样的方向性天线，一部安装在飞机背部中心线上，另一部安装在飞机腹部中心线上， 每部天线均可发射和接收。如图（4）天线安装的位置所示图4 TCAS天线安装的位置TCAS的发射信号频率为1030MHZ，接收频率为1090MHZ。TCAS天线内部设有四个辐射单元，这四个辐射单元互成90，分别指向飞机的前、后、左、右。四个辐射单元的方向性是相同的，均为90的波瓣。天线方向性如图（5）所示。二、A/C及S模式编码主要对A模式的识别编码，C模式的高度编码以及S模式编码进行说明。2.1 *模式编码TCAS询问

5、装有应答机的入侵飞机，根据询问与应答的延迟时间计算出两机的距离(R=C(T-T)/2，R为目标距离,T为询问与应答延迟时间，T为响应时间，C为光速），然后通过连续地询问和跟踪计算可以计算出距离变化率即接近率（=R/T）。如果入侵飞机能够报告它的高度，TCAS计算机利用来自本机ATC应答机的本机高度与入侵飞机的高度进行比较，计算出两机的相对高度；再利用来自本机TCAS方向性天线接收的应答信号确定入侵飞机的方位。 A模式的脉冲间隔为8s, C模式为21s,两种模式脉冲宽度为0.8s。在P1脉冲之后2s的P2脉冲用于旁瓣抑制。如图（6）A/C模式信号所示。机载应答机在收到地面有效询问信号后，将根据询问模式产生相应的应答发射信号。当地面发射的是A模式的识别询问时，应答机产生识别码应答信号；而当地面发射的是C模式的高度询问时，则产生飞机的实时气压高度编码应答信号。2.2 *模式的识别编码 应答机产生的识别应答信号和高度应答信号均为1090MHz的脉冲编码信号，。 应答信号的脉冲宽度均为0.45s，脉冲间隔为1.45s或其整数倍。飞机的识别信号和高度信号均采用逻辑编码方式，即在12个信息脉冲的位置

6、上，利用脉冲的有（表示逻辑“1”）或无（表示逻辑“0”）进行编码，形成飞机的识别码和高度码。地面A模式询问时，。飞机的四位八进制识别码为00007777共4096种，期中还有一些用于特殊用途，如：7500表示被劫机、7600表示通讯失效、7700表示飞机处于紧急状态。2.3 *模式高度编码当应答机回答C模式的询问时，它的应答脉冲串表示飞机的高度信息。气压高度信息是由大气数据计算机ADC提供的，由高度编码电路编码。高度编码中的D、A、B组脉冲采用格雷编码，其特点。2.4*模式。当地面询问器发出A/S、C/S模式全呼叫询问信号后，地面接收到S模式应答机的“全呼叫应答”，并获得该飞机地址码和该机的位置，地面询问器则以该机的地址进行点名询问，以后即按该地址开始进行“仅S模式全呼叫” 。点名询问信号和仅S模式全呼叫询问信号时由、脉冲组成的差分相移键控信号。如图（6）差分相移键控信号图所示。2.5 *模式的应答S模式的应答机发射的应答信号如响应A/C模式和仅A/C模式全呼叫，则以A/C模式的脉码调制应答信号作应答；如响应A/S、C/S全呼叫、S模式点名询问或仅S模式全呼叫，机载S模式应答机则以S模

7、式的脉位调制应答信号应答。2.6 TCAS工作情况首先，TCAS系统会自动监听本机附近空域中装备有 S模式应答机的飞机的发射信号。不论是否收到询问信号，S模式应答机都会每隔一秒。其次，本机的其他机载系统会连续地向 。最后，。三、TCAS咨询信息的显示和控制3.1 *上的显示和控制 TCASII的显示如图（8）高度显示指示器所示。图（8）TCAS高度显示指示器向上避让向下避让 。 ，或者TCAS工作不正常，都不能显示RA信息。3.2 *上的显示与控制 显示在电子式水平状态显示器EHSI或导航显示器ND上的TCAS信息主要是入侵飞机的相对位置、威胁等级等，如图（9）导航显示所示入侵飞机的相对位置图（9）导航显示 。询语音信息。 TCAS控制面板上的方式旋钮也必须放在“TA ONLY”或“TA/RA”位。四、故障分析4.1天线故障包括 TCAS系统的上下天线和应答机系统的上下天线。天线故障在 TCAS系统的故障中是比较多见的。原因是，。所以 TCAS计算机和 ATC应答机的自检程序中都包括了天线系统的测试程序，可见天线系统对这两套设备的重要性。 。4.2*故障 TCAS 计算机是 TCAS系统的核心，不仅要完成大量的计算任务，而且也要具备发射机和接收机的功能，其精度要求较高。同时在飞机上由于空气气流、颠簸、高空辐射、电磁干扰等客观因素，决定了其工作环境的恶劣。在这些情况下，也使 TCAS计算机的故障率特别高。也是外场排故中，更换频率最高的部件。 。才能快速准确的发现并排除故障。结论 中国民航实现由民航。向。历史性跨越,是建设社会主义现代化强国的必然要求。民航运输。空中交通咨询及避撞系统（TCAS)保障飞机在空中的安全飞行，是直接影响飞行安全的重要电子设备系统之一，。安全可靠性

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