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1、上海交通职业技术学院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系统的工作原理及故障分析姓姓 名：名： * 专专 业：业： 航空电子设备维修航空电子设备维修 学学 号：号： * 完成日期：完成日期： 2011.3 指导教师指导教师: * 上海交通职业技术学院毕业设计(论文) I摘要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：关键字：TCASII 基本原理 功能 故障分析 上海
2、交通职业技术学院毕业设计(论文) IIABSTRACTABSTRACTBased on TCASII system, this paper introduces TCAS s。 。 。 。 。 。 。.And it explains the failure analysis with the basic working principle.KeyKey word:word: TCASII basic principle function fault analysis 上海交通职业技术学院毕业设计(论文) III目目 录录摘摘 要要 -I IABSTRACTABSTRACT -IIII绪绪 论论
3、 -1一、一、TCAS 系统介绍系统介绍.21 1. .1 1 *.21.21.2 *.31. .3 *.4二、二、A/CA/C 及及 S S 模式编码模式编码.62.12.1 *模式编码模式编码.62.2 *编码编码.72.32.3 C C*编码编码.82.42.4 S S*模式模式.92.5 *模式的应答模式的应答.102.62.6 *原理总结原理总结.11三、三、TCAS 咨询信息显示和控制咨询信息显示和控制.123.1 *上的显示和控制上的显示和控制.123.2 *上的显示与控制上的显示与控制.13四四、故障分析、故障分析.154 4.1.1*故障故障.154 4.2.2 *故障故障.
4、16结结 论论 .17致致 谢谢 -18参考文献参考文献 -19上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 1 页绪论绪论 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。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 2 页一、一、TCASTCAS 系统概述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
5、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。1.11.1 戈尔航空戈尔航空 19071907 号班机空难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
6、 戈尔航空 1907 号班机残骸1.21.2 TCASIITCASII 咨询类型咨询类型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上海交通
7、职业技术学院毕业设计(论文) 第 3 页发出交通咨询；存在，则 TCAS 会发出决断咨询。TCAS 咨询类型 TA/RA 如图 3 所示 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。TCAS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D
8、EU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。1.41.4 TCASTCAS 天线天线图 3 TCAS 计算机上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 4 页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TCAS 的发射信号频率为 1030MHZ，接收频率为 1090MHZ。TCAS
9、 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、二、A/CA/C 及及 S S 模式编码模式编码主要对 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。2.12.1 *模式编码模式编码TCAS 询问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
10、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 模式信号所示图 4 TCAS 天线安装的位置上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 5 页。 。 。 。 。 。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
11、 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。2.22.2 *模式的识别编码模式的识别编码 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
12、通讯失效、7700 表示飞机处于紧急状态。2.32.3 *模式高度编码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。 。 。 。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 6 页2.4*2.4*模式模式。 。 。 。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
13、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1P、2P、6P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 模式的脉位调制应答信号应答。 。 。 。 。 。2.6 TCAS工作情况工作情况首先，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
14、每隔一秒。 。 。 。 。 。其次，本机的其他机载系统会连续地向 。 。 。最后， 。 。 。 。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 7 页三、三、TCASTCAS 咨询信息的显示和控制咨询信息的显示和控制3.13.1 *上的显示和控制上的显示和控制 TCASII 的显示如图（8）高度显示指示器所示。 。 。 。 。 。 。 ，或者 TCAS工作不正常，都不能显示 RA 信息。3.23.2 *上的显示与控制上的显示与控制 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（8）TCA
15、S 高度显示指示器向下避让向上避让上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 8 页 。 。 。 。 。 。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。图（9）导航显示上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 9 页四、故障分析四、故障分析4.14.1 天线故障天线故障包括 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*
16、4.2*故障故障 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。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 10 页结论结论 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
17、，是直接影响飞行安全的重要电子设备系统之一， 。 。 。 。 。 。 。 。安全可靠性直接决定了飞机的飞行安全。通过这次的论文写作，我掌握了飞机避撞系统的相关知识。从。 。 。 ， 。 。 。研究以及向老师请教，有了更全面的理解。飞机在整个飞行过程中的安全飞行，除了如 TCAS 系统等作为保障，更需要维护人员，驾驶员，航管人员等之间的互相密切配合。 。 。 。 。 。 。理论是。 。 。的基础，实践是。 。 。 。的认证。在以后的工作中，我一定以。 。 。 。 。 。工作，为建设民航强国贡献自己的力量。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 11 页致谢致谢从论文选题到搜集资料，从写稿到反复
18、修改，期间经历了。 。 。 。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情。 。 。 。 。 。 。 。成就感。非常感谢我的导师*老师。他为人随和热情， 。 。 。 。在聊天中他总是能像朋友一样指导你鼓励你，在论文的。 。 。 。 。等方面他也总会以“专业标准”严格要求你，从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改、润色，*老师始终认真负责地给予我深刻而细致地指导，帮助我开拓研究思路，精心。 。 。 。正是*老师的无私帮助与热忱鼓励，我的毕业论文才能够得以顺利完成，谢谢*老师。同样的，在论文撰写的过程中，我也受到了来自其他老师。 。 。同学的各方面帮助，在此我也感谢你们对我一直以来的支持和鼓励。最后，我要感谢，非常感谢。 。 。 。 。 。大学生活，感谢我的家人和那些永远。 。 。 。 。上海交通职业技术学院毕业设计(论文) 第 12 页参考文献参考文献1.B737 飞机维护手册 上航公司内部修订2.飞机电子系统 *编 航空工业出版社3.http:/www.china- 9F5.http:/zh.wikipedia.org/zh-cn/%E5%B7%B4%E4%BB%80%E5%85%8B%E5%88%A9%E5%AE%89%E8%88%AA%E7%A9%BA2937%E8%AD%E6%A9%9F
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
