波音737NG飞机ATC应答机引起的自动驾驶故障总结

孙潜

“ 每天进步一点点。”
   

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背景介绍

近期发生了一个非常神奇的故障：一架波音737NG飞机的自动驾驶的LNAV和VNAV均无法接通，其他自动驾驶模式使用都正常；自动油门无法使用。地面DFCS测试无法进入，AT测试故障代码指向MCP，但是更换了MCP，更换两部FCC后，故障仍未解决，最后更换了ATC-1应答机后正常。

但是在整个自动驾驶的22章培训手册SDS中，根本就没有出现过ATC系统，换句话说，ATC系统应该与自动驾驶毫无关系，所以这个ATC系统造成自动驾驶故障确实匪夷所思。

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故障现象和排故经过

飞机起飞后不久故障出现，自动驾驶的LNAV模式和VNAV模式无法接通，自动油门也无法使用。

video: https://mp.weixin.qq.com/mp/readtemplate?t=pages/video_player_tmpl&action=mpvideo&auto=0&vid=wxv_3198025191499563011

飞机落地后故障依旧，地面测试DFCS无法进入，显示DFCSBITE INOP  CHECK FCC OR INTERFACE



地面FMC测试，DFCS一栏显示FAIL



地面AT测试，有两个故障代码，分别是22-31611和22-31610,这两个故障的FIM指向MCP板，FCC-A或之间的线路。





根据FIM更换了MCP板，故障依旧，更换了两部FCC，故障依旧，对串了左右FMC，故障依旧。



整机断电后，故障消失。但是约20分钟后，故障重新出现，水平导航和垂直导航再次无法接通，此时排故陷入了僵局。

最后在大伟总的提醒下，我们在工程网上找到了兄弟公司的相似故障（整个集团仅此一例）的排故过程，按照他们的排故思路，拔出ATC-1跳开关后故障消失，判断是ATC-1应答机故障，更换ACT-1应答机后故障排除。

这个故障是比较神奇的，在整个22章的SDS中，都没有提到跟ATC的任何关联，如果按照正常的思路是无论如何想不到ATC方向的。

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系统原理和排故分析

1、自动飞行

自动飞行的核心是MCP，FCC和FMC等部件，这些部件之间通常使用ARINC 429数据总线进行通讯。ARINC 429数据总线的特点是单向传输，在整个总线上，只有一个发射源，发出特定编码的数据，总线上的其他设备为接收端，接收到数据后解码分析，从数据中选择自己需要的参数。

以MCP板输出为例，MCP板有三个数据总线进行数据对外传输，分别是MCP-1，MCP-2，MCP-3，如下图所示



其中MCP-1和MCP-2数据总线输出的参数相同，分别为FCC计算机，DEU和GPWC提供参数，提供的的参数包括选择航向，选择航迹，自动驾驶模式等参数。

MCP-3数据总线为FCC-A（自动油门功能），SMYD，FMC计算机提供参数，主要包括目标空速，当前航向，水平导航，垂直导航，自动油门预位，自动油门方式选择等。下图为提供给各个计算机的详细参数。



2、ATC

初期的ATC应答机只能完成简单的询问-回答功能：当ATC地面台或者飞机的TCAS询问ATC时，ATC应答机回答本机的识别码，空速，高度等简单信息。



为了提高空中交通监控手段，全球的民航管理机构都逐渐要求飞机实现ADS-B（广播式自动相关监视）功能。ADS-B功能利用GPS确定航空器位置，然后将飞机的位置和其他信息通过ATC进行广播，不需要二次雷达进行询问，也可以高频次向外广播信息。



ADS-B本身也在不断地优化，最开始使用的是版本0（RTCA DO-260），目前CAAC已经要求升级到版本2（RTCA DO-260B），版本越高，ADS-B广播包含的参数越多。如下图所示，DO-260B广播的参数包括了飞机将要达到的目标高度和空速的参数。



为了得到更多的参数，需要ATC和更多的飞机系统进行交联。

例如，为了得到飞机的选择高度等参数，ATC计算机需要和MCP-3数据总线进行连接。





此次故障的飞机，也完成了DO-260B改装（对应SB-737-34-3671），将ATC升级到更高版本，且ATC应答机连接到了MCP-3数据总线中。

3、故障分析

本次的故障为ATC-1计算机内部故障，本来ATC-1应答机在MCP-3数据总线中仅仅为接收端，不会影响总线数据。但是怀疑ATC的A7/B7内部线路故障后，导致ATC-1应答机一直在MCP-3上输出信号，影响了MCP-3整个数据总线的信号传输，造成FCC-A没办法拿到MCP给出的自动油门的信息，使得自动油门无法正常使用。同时FMC计算机没办法得到MCP的设置和垂直导航/水平导航命令，造成水平导航/垂直导航无法接通。



但是ATC-1的本身的功能是正常的，ATC系统没有任何故障代码和信息，这一点也干扰了我们的排故。

本次故障发生时，DFCS测试无法进入，即使后续整机断电后短暂恢复，DFCS测试也没有任何历史故障信息，AT测试故障代码指向MCP板和FCC计算机，种种情况造成没有办法依据正常排故思路进行排故。在按照常规排故思路更换了FCC，FMC，MCP板后故障依旧，排故一时陷入僵局。

还好通过搜索整个集团机队的机队状态，找到了一年前兄弟航司类似的排故经过，参考兄弟航司的排故过程，拔出ATC-1计算机后，故障消失，成功排除了故障。

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总结

本次故障是一个罕见的故障：部件影响ARINC429数据总线，进而影响在数据总线上其他部件的正常工作，这种情况非常少见。

在排除疑难故障时，尤其是对于波音737NG飞机的疑难故障，要充分利用互联网大数据资源，检索有无类似的经验，避免走弯路。

END