基于一起非典型气象雷达故障的典型排故方法

■ 王荆穗 叶文涛/中国南方航空股份有限公司工程技术分公司（机务工程部）

7 月10 日，某 航 一 架A330 飞 机在浦东机场短停，机组报告航程中气象雷达显示与实际天气不符（见图1），机外天气正常而ND（导航显示）右前方位置显示雷雨天气。地面检查无相关故障记录，系统测试正常，后续跟踪排故，在依次更换多个气象雷达组件后，故障现象依然存在，故障原因难以确认。

图1 气象雷达故障现象

该A330 飞机装有某型双套气象雷达，系统由1 个控制面板、2 套收发机、1个天线驱动组件和1个平板天线构成，同一时间只有1 套收发机工作，可以通过控制面板上的转换电门进行切换。系统组成如图2 所示。

图2 气象雷达系统组成

气象雷达工作过程为：雷达收发机产生高功率脉冲信号，接收、处理回波信号，获得相关图像信息后送至DMC（显示管理计算机）显示；
天线驱动组件控制和监控平板天线的垂直和水平方向转动；
平板天线发射和接收信号；
控制面板控制气象雷达的开关和工作模式。

3.1 故障特殊性

通过与机组确认，该气象雷达常见的问题是机外雷雨天气而机内显示气象雷达未探测到雷雨天气，类似这次机内显示探测到雷雨天气而机外天气状况良好的情况非常少见。同时，本次故障比较特殊的是，仅这一架飞机报此故障，且在连续多次报告故障的航班上雷雨天气的显示方位和距离较为接近（见图3）。由于飞机在地面时无法重现故障，只能通过后续航班的机组报告来验证故障是否排除。

图3 雷雨天气显示方位和距离

3.2 原因分析

飞机制造商的观点是，即使在空气中有雾的情况下也可能存在射频反射，因此认为该显示属于正常现象（见图4）。但从系统原理上分析，在有雾的天气条件下实现射频反射需要将增益水平设置在高位，而机组确认在该架飞机连续多次报告故障的航班上增益水平均设置在基本位（“CAL”位），即增益水平并不高，且其他同构型飞机未报类似故障，因此飞机制造商的说法不成立。

图4 气象雷达射频反射原理

查询A330 机队气象雷达历史故障发现，该航有40 架A330 飞机装有该型双套气象雷达，整体可靠性较高，历史上故障发生次数较多的部件集中在收发机（46 次）和天线驱动组件（21 次）。因此，排故时首先考虑更换收发机和驱动组件，但结果证明本次故障并非由收发机或驱动组件引起。A330 机队改装情况也显示，全部飞机已在2010 年5月前完成了针对收发机和驱动组件的相关改装，以提升气象雷达显示的一致性和准确性。

继续参考排故指引，更换故障次数较少的控制面板和平板天线后，故障依然存在。后经故障隔离情况分析，雷达罩内部湿度较大可能是造成ND 出现类似异常显示的原因。雷达罩内部（见图5）包含蜂窝结构层，如果雷达罩的密封性受损（裂纹或破损），外界空气进入，在高空低温的环境下将凝结成水滴并附着在蜂窝结构上；
当平板天线收发信号通过雷达罩时，将使气象雷达探测到前方有雨的虚假信息。由于凝结水主要集中在产生裂纹或破损区域，因此在ND 上显示的位置大致相同而形状略有不同。

图5 雷达罩内部结构示意

在更换该机的雷达罩后再无后续故障报告。拆下的雷达罩在修理时被证实确实存在气密性不足导致进水以及内部分层的情况（见图6）。据此确认，本次故障由雷达罩进水导致，故障最终得以排除。

图6 雷达罩检查结果

考虑到随着A330 机队老旧飞机增多，因结构问题引发的类似故障可能会逐渐增多，为有效进行故障管控，航空公司内部制定了相关工程措施。

首先，将本次故障案例形成维护提示，在机务系统内普发，要求遇到类似故障时根据维护手册完成气象雷达的系统测试。若测试不通过，根据相关故障代码进行排故；
若测试通过，可考虑直接根据维护手册对雷达罩的内外表面进行检查（为提高检查效率，还可考虑使用一种便携实用的特殊检查工具），并在检查发现问题（尤其针对有修补或喷漆记录的雷达罩）时更换雷达罩。此外，为保证雷达罩排水功能，预防积水时潮气入侵，针对石英和玻璃纤维雷达罩，参考目前凯夫拉雷达罩的检查方案，对雷达罩内部的两个排水孔增加间隔为24 个月的检查要求，预防积水。

上述措施的建立有效降低了雷达罩积水的可能性，减小了气象雷达故障发生的几率，并能在故障发生时通过快速有效的排故指引提高故障排除效率，提升了机队运行保障水平。

本次故障案例属于一起非典型的气象雷达故障，故障难点包括只发生在单一飞机、隐秘性高、地面难以重现等，而飞机制造商提出的排故措施不适用，该故障在发生近两周后才排除，给飞机实际运行造成较大影响，尤其在雷雨季节时气象雷达的失效会降低飞行安全的裕度，导致飞机返航、备降等。本文提出的故障解决策略体现了航空公司对于故障管控的工程思维，可供参考和借鉴。