飞行数据记录器.docx

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飞行数据记录器

飞行数据记录器

一、飞行数据记录器系统概述

1、飞行数据记录器用来提供前阶段飞行中记录的重要飞行参数。

它记录飞机在最后25小时的飞行状况，记录的信号来至飞机的其它系统和传感器。

2、数据记录器系统包括一个飞行数据记录器，加速度计，航班和日期编码器（3T0飞机上），飞行数据采集组件（33A和34N飞机上），记录器控制面板。

3、记录器记录范围：

高度0至50000英尺；空速0至350海里；航向0至360度；垂直加速度-3至+6g。

二、系统部件

飞行数据记录器系统由飞行数据记录器、控制面板、加速度计、水下定位信标、数据采集组件（33A和34N飞机）、航班日期编码器（3T0飞机）等组成。

（一）、飞行数据记录器

1、安装

飞行数据记录器装在后登机门过道天花板内。

飞机的飞行数据记录器分为磁带式和固态存储器式，在34N飞机上装的是固态存储器式的，在3T0和33A飞机上是磁带式的。

固态式记录器内部没有了复杂的磁带和走带机构，使机件更稳定可靠。

2、结构：

飞行数据记录器装在一个1/2ATR机匣内，重29磅（含水下信标），外表橙黄色带黑色斜条（俗称黑匣子）。

其记忆芯片或磁带及传动机构装于一个特制的盒子内，此盒子可抗1100℃的高温，1000G的重力加速度（5毫秒内）和任一轴相2000磅的冲击力。

此外还能抗海水腐蚀，以尽可能保存记录的飞行数据。

3、磁带

飞行数据记录器所使用的磁带是由一种叫KAPTON的材料做成的。

磁带宽1/4英寸，长388英尺，自润滑。

磁带格式为双向8磁道，奇数磁道使用正向走带，反向走带时使用偶数磁道，当一磁道用完自动换向走带。

4、走带机构

由两个卷带轮分别供带和收带，此两带轮由一橡皮带摩擦传动，皮带由一个皮带轮带动，而皮带轮又由一个装在保护盒外的步进马达驱动。

马达驱动带进出保护盒的小孔周围是一个膨胀栓，在受到巨大的冲击或高温时，膨胀栓将小孔堵死，使磁带完全密封起来。

5、驱动马达

驱动马达是一个双向步进马达，它装在保护盒外部，其步进速度是700步/秒。

6、工作情况

（1）、录/放

两个四磁迹的磁头作为录/放时的写/读磁头。

在写的方式时，当磁带正向走带时，一个磁头将数据写在奇数磁道上，当磁带反向走带时，另一个磁头将数据写在偶数磁道上，奇偶磁道错开，并相互连续，数据的记录速度为11.4K比特/秒。

放的时候情况相同，两磁头轮流读出。

（2）、抹除

两个抹除磁头与每个读/写磁头配对，在写入新数据前将旧数据抹除。

（3）、走带情况

全部磁带有25小时记录能力，每秒录一个数据块，768比特。

录的时候带速约5英寸/秒，步跳式进带。

而数据读出时带速约5英寸/秒，连续进带。

带头（BOT）和带尾（EOT）传感器用来使走带换向并启动下一磁迹的记录。

（二）、飞行数据采集组件（DFDAU）

飞行数据采集组件（DFDAU）装在33A和34N飞机上，用于采集处理和综合从各个不同系统来的传感器信号，并把它们变换成标准格式（双向归零格式），然后送到飞行数据记录器。

DFDAU组件装在一个6—MCU机匣内，重约20磅，使用单相115伏400赫兹交流电。

DFDAU的前面板上有一个3.5英寸软盘驱动器，驱动器的右侧有一个小门可取放磁盘，整个驱动器固定在DFDAU面板的左侧，它可象开门一样移出面板以方便取出磁盘。

面板上还有一个显示窗和三个指示灯。

（1）、故障显示窗：

提供三位数的故障码显示。

（2）、读（READ）按钮：

按压并保持，则可读出故障代码。

（3）、失效（FAULT）灯：

DFDAU失效。

橘黄色的灯亮表示的电源，输出数据有误，或CPU1的EPROM失效。

（4）、警告（CAUTION）灯：

橘黄色灯亮表示输入电路故障，CPU2失效或内部CPU1—CPU2之间数据通讯失败。

（5）、记录器故障（DFDRFALT）灯：

橘黄色灯表示飞行数据记录器故障，此时DFDAU有数据输出给，却无来自DFDR反馈回的数据。

当两个“FALT”灯亮时，P5板上的“OFF”灯也一起亮。

（三）、飞行数据记录器控制面板

飞行数据记录器控制面板装在P5后头顶板上。

如果系统失去电源或记录器故障时，“OFF”灯亮。

当飞机在地面并且发动机停车时，测试开关“TEST”可用于检查飞行数据记录器的工作情况。

开关打在“TEST”位时，也可用来读出或拷贝记录数据，开关的保护罩可防止一些误操作。

飞行数据记录器组件使用115V400HZ交流电和从主明暗测试电路来的28V直流电。

（四）、加速度计

三轴的加速度计主要用来测量垂直、横向和纵向上的加速度，并把这些测量数据送到飞行数据记录器。

加速度计装在右轮舱前壁板的右上方（B系统液压油箱后）。

加速度计使用的电源，3T0飞机来自飞行数据记录器，33A和34N飞机来自飞行数据采集器的28V直流电。

（五）、航班和日期编码器

1、航班和日期编码器装在3T0飞机上，用来给飞行数据记录器提供航班和日期信息。

2、航班和日期编码器包括一个“记录时间剩余”指示器，一个事件按钮，一个重现按钮和一个指示灯。

该面板还有六个人工操纵杆，它们可用来选择多达四位的航班编码和两位数的日期，使用每个操纵杆，可以选择0~9的数字。

编码器包括一台电动机，电门盘组合，继电器和电路系统。

当用面板控制时，可发出事件、航班和日期信号。

航班和日期记录需要15分钟，当编码器作编码循环时，编码器上的指示灯亮。

按压“重新”按钮使航班和日期信息再次记录；按压“事件”按钮并保持，就会使记录器内部的事件二进制码工作。

当航班和日期正在进行记录时，不准操作“事件”按钮。

3、编码器使用从马赫空速警告来的115伏交流电和从记录器来的28伏直流电。

当电源加到记录器，编码器也将工作。

当115伏交流电加到编码器电动机，编码器开始它的15分钟循环，而且指示灯亮。

按压“重新”按钮，将使编码器周期重新开始计算。

（六）、水下信标

一个由电池供电的水下定位信标装在飞行数据记录器前面板上，一旦记录器落入水中，信标机自动工作。

它使用的是9、6伏干电池，可连续工作30天，有效工作范围是2000~4000码。

超声波频率是37.5±1KHZ，重复频率是54个脉冲/分。

拆装水下定位信标时，要严格按维护手册操作，装错电池要损坏信标。

（七）、传感器位置

飞行数据记录器的操纵舵面位置信号是由各舵面位置传感器提供的。

三、飞行数据记录器系统方框图

1、飞行数据记录器系统分为装有飞行数据收集器（DFDAU）和无飞行数据收集器（DFDAU）两种。

33A和34N是飞机装有飞行数据收集器，3T0飞机则没有装。

2、装有飞行数据收集器的系统

当飞机处于空中，或有任一台发动机工作时，或P5板上控制组件开关位于“TEST”位，飞行数据记录器通过一个互锁电路（在P5控制板内），得到115V400HZ交流电而开始工作。

DFDAU接收、变换和格式化所有的输入参数后，通过数据总线把这些处理过的数据送到飞行数据记录器（DFDR）进行记录。

同时这些数据也储存在一个可擦写的只读储存器中（EPROM）。

当飞机落地并且关车后，内存的数据通过面板上的磁盘驱动器被记录在一个3.5英寸磁盘上。

这些数据也可通过P18板上的“TESTPLUG”接头输出。

3、没有装DFDAU的飞机

飞行数据记录器接通电源的条件同上，飞机的离散数据和模拟输入都是直接输入飞行数据记录器，在记录器内部再进行数据处理。

四、飞行数据采集组件原理图

数字式飞行数据采集组件接收要记录的飞行参数，并进行处理和格式化，然后送这些参数到飞行数据记录器进行记录。

（一）、电源：

单相的115V400HZ交流电从P18板经飞行数据记录器方式控制板内的电源控制继电器送到DFDAU，其内部电源再变成需要的直流电，一个28伏直流电送到飞行数据记录器的加速度计，如果电压超压，则一个故障信息送到CPU1#。

（二）、输入信号处理

1、ARINC429数字信号输入

（1）、信号处理

ARINC429接收器，接收处理ARINC429数字信号。

（2）、输入数据检测

所有输入数据都要被检查是否正确，检查是通过奇偶校验位（第32位）和符号状态位（第30、31位）来进行的。

如果发现任一位不对，则输出字

符的参数值全为0。

（3）数字输入处理系统自检（DITS）

电源接通时，所有数字输入通道都被预置成一个固定值，如果不对，则也出现故障信息。

2、同步模拟信号输入

（1）、信号处理

同步和模拟信号输入被同步或缓冲电路接收后，经取样、处理和模数转换器（DAA）变换后，进入CPU1#

（2）、校准

同步和模拟信号输入回路的校准是连续进行的，校准电压被加到每一个通道，处理过的信号要与校准信号比较，信号电平变化超过5%时，判为故障。

3、离散信号输入

离散信号输入由缓冲电路接收，然后经调制器取样调制后，加到CPU1#。

（三）、CPU1#中信号的处理

1、信号处理

所有数据流向和信号处理都由CPU1#控制。

CPU1#接收飞行参数信号将它们编成适当的程序传送给ARINC717接口。

2、EPROM总加检查（EPROMSUMCHECK）

CPU控制对EPROM定期进行总加检查，如有不对则出现故障信息。

3、输出数据检查

DFDR的输出数据由一个DFDR数据核对电路（WRAPAROWUND）进行连续监控。

这个监控把送到DFDR数据和从DFDR回输的数据进行逐字比较。

（四）、低速数据回放

DFDR接收被录参数后，一方面转发到“TEST”连接器（在P18—2）

以供地面设备拷贝。

另一方面进行有效性检查。

这个有效性检查包括桢之间的同步检查和一桢内部相邻的同步字检查，如果发现有误则产生故障信息送到BITE电路，DFDAUCAUTION灯亮。

（五）、CPU2#信号处理

1、信号接口

CPU1#和CPU2#之间通过内部数据总线通讯，CPU2#提供到软盘驱动器和打印机接口（如果有）。

2、控制

在EPROM控制下，CPU2#提供各种外部设备的控制和数据信息。

数据信息的范围从飞行报告到全部飞行数据（供软盘驱动器），信息的数量和格式依EPROM的设定和容量而定。

（六）、软盘驱动器

1、格式化

任何软盘一装入后首先自动进行格式化检查。

如果没有格式化则自动进行格式化。

如果已经进行了格式化，进一步检查是否全满，如此盘已满，则驱动器的红灯闪亮。

格式化过程中驱动器的红灯稳定亮，如果格式化失败，则红灯闪亮。

2、记录方式

飞行数据存储在EPROM内直到飞机落地并且发动机关车时，传送到驱动器记录在软盘内。

记录的数据还要送回到CPU2#进行核对，如果三次核对都未通过，则数据停留在EPROM内，直到下一次飞机启动后被冲掉。

（七）、BITE

CPU1#中的BITE电路储存了所有的故障信息，并使相应的故障灯亮，或在接到请求的情况下显示故障代码。

1、维护警告

DFDR故障时，自身的“DFDRFAIL”灯亮，同时送出一个开路的离散信号给DFDAU使其上面的“DFDRFAIL”灯亮。

2、“DFDAUFAIL”灯

电源故障，输出数据有误或EPROM故障信息都会使BITE电路灯亮。

3、“DFDAUCAUTION”灯

数字输入或模拟量输入通道故障时，此灯亮。

4、系统状态缓冲器

16位的系统状态缓冲器用于存储故障信息，有16位故障码可被存储和显示。

当DFDAU前面板上的“READ”被按压并保持时，所有的故障代码（三位数）都会按顺序显示出来，每一个故障显示4秒，故障代码也包含在输出到DFDR的飞行数据中。

5、完整性测试

当阅读开关被按压并保持时，“DFDRFAIL”灯，“DFDAUFAIL”灯，“DFDAUCAUTION”灯亮，并且故障代码显示窗显示“888”四秒后，故障灯灭，故障代码窗显示“000”（无故障）。

在有故障时则故障代码及故障灯按顺序显示出来。

五、飞行数据记录器原理图

飞行数据记录器系统分为是否有DFDAU两种，3T0飞机无此组件，33A和34N飞机则装有，下面做分别介绍。

（一）、33A和34N飞机的飞行数据记录器原理图

DFDR接收来自DFDAU的“双极归零”（HARVARDBI—PHASEFORMAT）数据。

经处理后记录在磁带上，并可通过面板接头输出这些数据。

1、数据流向

“双极归零”接收器接收来自DFDAU的信号，数据是一帧一帧地接收的，在一帧未完时，数据暂时储存在存储器中，直到一个完整的帧完毕后才写入驱动器，至于写在那一个磁迹上是由“系统定时/控制”（SYSTEMTIMINGANDCONTROL）和磁迹选择（TRACKSELECT）两

部分控制。

同时输入信号还要与经储存以后送去写的信号，以及写过之后经“读”磁头读出放大，并解码以后的反馈信号三者在检查数据电路中进行核对，如果比较结果是好的，则记录的数据有效。

在写之前还要先抹去旧的数据记录，这一功能由两个抹音磁头完成，抹音磁头也由“系统定时/控制”和磁迹选择电路控制。

输入的“双极归零”数据经与门4再经一个发射器返回，然后这部分数据送到P18—2的测试接头上。

此接头为低速数据接头。

在DFDR内部还有“PLAYBACKPREAMP”电路来读出并放大记录数据，其输出是通过面板的接头输出，供译码器拷贝数据，此接头又是高速数据输出接头。

2、故障监控电路

DFDR的故障由或门3和或门5控制，一旦有故障被监测到，则飞行数据记录器面板上的“DFDRFAULT”灯和DFDAU面板上的“DFDAUFAULT”灯都会亮。

3、DFDR故障

（1）、软件测试故障

各种软件故障由或门2探测。

这些故障有：

带头、带尾传感器同时给信号。

输入信号全为“1”或全为“0”。

磁迹存储器与磁迹选择不一致。

记录的数据和输入的数据不一致。

写驱动器的数据和原输入数据不一致。

（2）、锁定失效故障

当系统锁定探测传感器（SYSTEMLOCKUPDETECTOR）探测到触发脉冲丢失时这个故障就出现。

4、系统故障

系统故障由或非门5监测，并由P5板上的控制组件状态指示灯“OFF”指示，当有系统故障或DFDR故障或非门5输出为0，K2释放，OFF灯接地而亮。

系统故障包括：

飞行数据记录器工作在记录方式以外的其它方式。

数据输入丢失，它们经或门1送到非门5。

（二）、3T0飞机的飞行数据记录器原理图

1、飞行数据记录器的输入信号来自飞机其它系统和传感器。

输入信号分为模拟输入和离散输入。

2、输入的信号先送到数据记录器内部的数据采集组件（DAU），在这里进行预先调制，多路选择，并转换为双极串行数字数据格式，这个信号然后送到记录系统控制（RSC）电路。

在电路里，双极串行数字数据被转化成晶体管—晶体管逻辑电平数字数据，然后送到微处理器由其软件进行运算，然后再重新转化成双向串行数据的格式。

由此得到的数据输入到传输接口电路，这个电路包括输入口和输出口，它们为微处理器的中央处理组件传输命令，由执行电路完成。

然后从监控电路反馈工作情况。

3、数据被录在8个磁道上，录制期间，磁带向前移动两步，后退一步。

磁带速度稳定在起始阶段，录制发生在第二步，这一步跟随一个回程作为验证。

在上述第二步所录的数据，在现在的第一前进步里读出并校验。

4、自检功能

机内自检设备监控磁迹的选择，断带，录音系统锁闭，无效数据，飞行记录方式，输入数据丢失，磁带末端和开始的传感器。