[23通信] 一起极具特设的波音飞机广播系统故障与排除

一起极具特设的波音飞机广播系统故障与排除

汕头 刘筱云

我公司B737-300飞机B2909飞机9月7日报告客舱广播系统在空中不能正常工作，从发现故障的根源到故障排除，历时17天。此次故障从一开始出现就让人感到扑朔迷离，难以琢磨，不知从何下手。整个排故过程两次咨询波音技术部门都不能得到正确的指导，使排故过程变得更加艰难！

9月7日，B2909飞机在执行上海回汕头航班中，出现“客舱广播在空中不能使用，而地面工作正常”的故障。在这之后，每次航班都不断有类似的反映。反映稍具体的有“起飞十分钟后，旅客广播系统的跳开关跳出，复位后广播系统仍不能正常工作，但在落地前五分钟自动恢复正常”，“旅客广播系统在起飞后、高度接近6000米时不工作，不能播放音乐；在落地前、高度4000米左右恢复正常”…。伴随着各次故障的报告，地面的维护工作有：更换旅客广播放大器(M63)；对换遥控电子组件(M1353)；对换磁带放音机(M1276)；更换客舱广播放大器跳开关(C82);地面按维护手册测试客舱广播系统工作正常，但实际的结果是于事无补，故障依旧。

图一

从系统线路图上看（参见图一），除发动机上的低滑油压力电门以外，此电门仅在发动机启动时断开，让放大器提高输出增益6分贝以抵消发动机噪声影响客舱内听觉效果，可以排除它的可能。在更换了所有与广播系统相关联的部件均无效后，我们对广播放大器、遥控电子组件、各相关的线路进行了测量，但未发现任何异常。那么故障到底缘自何处呢？为什么它总在起飞十分钟后或爬升到6000米左右出现，而在下降到4000米左右或在落地前五分钟自动消失呢？对系统进行全面研究分析，在广播系统中确实找不到任何与高度有关的地方。如果说随高度变化而引起的气压、温度变化可能是起因，那么这起因又是如何影响到广播系统的呢？

9月15日，我们决定作一次细致的跟机观察，我们在旅客广播放大器跳开关C82出线端串入了一个三用表，以便彻底观察一下整个飞行过程中电流、电压的变化情况。

首班，我们要求磁带放音机全程工作。我坐在驾驶舱观察员座椅手持三用表观察系统电流和电压变化情况。

起飞前，广播系统工作正常，表指电流在0.69A到1.16A之间随着音乐起伏变化，电压稳定在26.6V；在驾驶舱操作呼叫乘务员按钮或“系好安全带”电门时，随着一声“叮”的谐音电流瞬时可达到3.7A。飞机起飞后，起初的电流、电压情况与在地面时一样，随着高度的上升，在接近6000米时，电流变化幅值开始增大，上限不时跳到2.6A、4.2A、接着增至8.4A、9.6A，并在一次出现10.4A时跳开关跳出，此时正好是起飞十分左右，情况与此前机组反映情况一致。将跳开关复位后，继续观察，此时电流大都在2.0A至5.4A之间来回变化，电压仍是26.6V，操作呼叫乘务员按钮和“系好安企带”电门时己无谐音发出，尽管磁带放音机一直在的沙沙的转动，但整个客舱已听不到一点音乐声了。接着在一次电流上限值增至9.2A时，跳开关再次跳出，而此时的电压值仍为26.6V。短程的巡航结束后，飞机开始下降高度，我们将跳开关复位，操作呼叫乘务员按钮和“系好安企带”电门时依然无任何声音，整个广播系统仍保持在无声状态。在高度低于5000米时，我们观察到电流变化幅值开始有减少的趋势，在4500米时己降至1.2A至3.2A之间，此刻所有音响奇迹般地恢复，客舱再次进入了悦耳的音乐旋律之中，到3300米以下后电流情况己与地面工作时一致。

回程，我们要求磁带放音机全程不工作。

最初，电流值一直稳定在0.6A，电压值也一直是26.6V；随着飞机爬升，电流、电压值一直未见丝毫变动；在2400米、3000米、4500米、5400米等不同高度，不时操作“系好安全带”电门，伴随着一声声“叮”的谐音电流均瞬时达到3.7A左右；但在5700米再次搬动该电门时已无谐音发出，而此时的电流和电压值却仍保持在0.64A、26.6V，一切就这样不知不觉地进入了悄然无声之中。试一下放音机，也已变成了一台“无声机”，所能看到的只是转动中的磁带和电流表上跳动的电流值，与来程时出现故障后的情况一样；让放音机停止工作，电流值又回到0.64A。之后，随着高度下降，不时搬动“系好安全带”电门，在3600米高度时，一切声响又全部恢复。整个故障的过程和现象可谓奇妙之致！

我们将飞行中所有情况报告给波音并请求帮助时，波音所发来的传真却是不尽人意的。他们认为是放大器电源输入线有短路情况，要求我们对从跳开关到放大器的整根电源线和相关联的插头、插座进行检查，并用机上备用线替代该线。其实我们只要仔细分析一下整个过程中的电流、电压记录就可以否定电源线有不稳定短路的可能。这是因为回程故障发生时，电流数值和变化幅值并不大，并且在放音机不工作时电流一直保持在0.64A，可以说故障和电源输入线无关，倒更象是放大器本身过载，但令我们不解的是它怎么会与高度相联系？为什么放大器在5700米以上的高度且放音机工作时才出现过载、跳跳开关？而在同样高度，没有使用磁带放音机的情况下，放大器却仍毫无迹象、无声无息地退出了工作，跳开关也不会跳出，并在低于4000米时所有客舱扬声器又悄然的“现声”出来，这些现象又怎么用放大器过载来解释呢？当我们把放大器输出端可能过载的想法报告给了波音公司，以期得到波音理论上的支持时，可波音专家的回复却又一次令人失望，他们以不容质疑的口吻告诉我们，在放大器输出端的短路绝对不会造成放大器输入端电源跳开关的跳出。他们肯定，造成放大器跳开关跳出的根本原因来自放大器输入电源线，并怀疑我们在使用摇表测量电源线绝缘情况时的方法有误。他们还对我们在报告中提到回程中故障隐秘的出现后，驾驶员不时在操作“系好安全带”电门无任何声音的情况，推测是该电门可能造成虚假接地，从而导致广播系统的失效。

面对波音公司给出的对故障不容置疑的分析判断以及对我们提出放大器输出可能过载的完全否定。已无可退路也不能再得到任何帮助的我们只能决定在飞机上做模拟功率放大器输出端对地短路的情况，来确认在放音机工作时广播放大器输出端短路能否会的引起电源过载而跳开。这样做的最坏结果可能是把放大器烧了，但我们已经别无选择。为了安全起见，我们选择了客舱最后排的扬声器输入端直接对地短接。首先让磁带放音机以较小的声音播放音乐，我这时对地短接扬声器输入端，此时可以看的接在跳开关处的三用表电流值不随着音乐起伏不断在2.6A至5.4A之间变化，这时我们不断开大音量直至达到最大，电流也不断跃升到8.6A，我们没等到跳开关跳出。让放音机停止工作，电流值立刻回到0.64A。这里电流没有达到10A是可以解释的，因为我们选择了最后一个扬声器对地短路，由于到导线较长导线电阻带来的影响是不能忽略的。

这是一个令人振奋的收获，也可以说是解决此故障的一个突破口。因为此结果，支持了我们先前的判断，即放大器的输出部分的短路有导致电源过载的可能，而且短路点离功率放大器输出端不远。至于短路为什么只在飞机爬升到5700米以后才出现，而下降到4000米以下会自动消失，这可能是由于飞机随着高度增加，客舱内外压差增大引起飞机结构较大的变化而造成线路接地短路所致。那么为什么只有在放音机工作时才出现过载的现象呢？结合附图一来看，放音机的音频信号通过25、26端输入，经多级放大器放大后由22、14端输出供向负载，即飞机上的所有扬声器。因为功率放大器内部的各级放大电路都采用阻容耦合形式，它的特点各级之间直流不导通，各级间静态工作点相互独立，电路相对稳定。在未引入放音机音频信号时，放大器处于静态工作情况，整个放大器各级都工作在相互隔离的直流状态。这时，由于输出耦合电容的隔直流作用，负载扬声器上应无电流流过，如果我们将其短接，并不会影响放大器的工作状态，即静态工作电流的变化，这也正是我们所观察到的，短接负载扬声器的输入插头，广播放大器的输入电流仍保持在0.64A的原因，这与我们在空中观察到的情况也是相吻合的。而在磁带放音机开始工作后，广播放大器输入端引入音频信号，这时的功率放大器各级进入了动态工作区，音频信号经各级传输放大后，其功率已增加了百倍、千倍，足以推动所有负载扬声器发出强劲的音响，特别是把音量开到最大时，功率放大器已达到输出最大状态，而这时一旦将负载短接，短路的音频电流将大到足以引起其所依托的电源产生过载，以致于牵动了输入电源电流随之大幅度跃升而引起跳开关跳出。经过将扬声器对地短接，在电流表上所显示的情况，可以说它印证了飞机在空中放大器输出端出现了对地短路情况。

有了上面的短路试验和分析之后，接下来要做的工作就是找出短路的地方。从如下线路图二看。

该型飞机客舱扬声器可分为四组：客舱左侧、右侧及前后乘务员、前厕所，共计三十二个扬声器。第一天我们断开客舱右侧所有喇叭，飞机执行航班回来后问乘务员故障依旧。恢复右侧，接着断开客舱左侧所有扬声器，第二天执行航班后故障还是依旧。接着断开前厕所扬声器，航后看到乘务员下机时轻松的表情就猜到有好事了。半个多月了，此故障不仅害苦了机务，把机组也还苦了，它们在机上的服务只能靠喊，前后乘务员和机长没法沟通，只能靠身体“亲密接触”进行交流。所以，当故障没再出现时，大家的心情可想而知。这半个月是怎么熬过来的，每天航后就是量线，串件测试正常，飞机一到空中故障依旧。给波音公司发邮件希望能得到一点有用信息，最终除了失望还是失望。

接下来，我们的工作就是去寻找故障点。我们从接线块SP135处我们断开线路的地方顺着向前厕所喇叭一点一点的检查过去，终于在前厕所顶板上一个很难接近的地方，找到了包含有该厕所扬声器引线在内的导线束，被压挤在飞机上部肋梁和装在厕所顶板上的一个接地螺栓之间；经松开部分线束卡子之后，将此导线束从其间拽出，发现其下部与接地螺栓接触面的外层尼龙护网已被磨破，并可看到其内部十几根导线中已有三根的外绝缘层被磨破，且已伤及各导线内部的金属线，其中受损最严重的正是前厕所扬声器的音频输入线。如下两照片：

至此，已完全可以对故障的起因给予一个圆满的解释，即飞机在起飞后，随着高度的增加，客舱内外压差变大，机身的构形变化也随着增大，夹于机身肋梁与厕所顶板上接地螺栓之间的导线束，受到的挤压力和摩擦力也越来越大，加之飞行中的颠簸和震动，直到某一天外绝缘层被磨破，造成接地短路；在飞机下降时，随着高度的降低，客舱内外压差减少，机身的构形渐渐回复，被挤压的导线束受到的挤压力也慢慢地减小，直至最后接地短路消失：而高于5700米和低于4000米只不过是造成稳定接地短路和脱开的分界高度。

这是我一直以来都引以为豪的佳作。这里与大家分享希望能给各位读者带来一些新的色彩。

  

                                                                                        2023年12月10日星期日

                    

                                                                                            汕头 刘筱云