飛機改裝中的電磁兼容控制

閆曉春 劉波

摘 要：滿足飛機改裝中的電磁兼容控制要求是保證飛機機載產品試驗的首要條件之一。為了保證飛機改裝的電磁兼容控制，通過飛機改裝和試驗測試，提出設計、施工，測試，逐步分層的電磁兼容控制研究。

關鍵詞：電磁輻射 電磁兼容 接地 屏蔽

中圖分類號：V2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0086-01

隨著中國航空工業的發展，越來越多的新技術和新產品逐步的應用到飛機上來。但它們在應用飛機上之前，大都是通過飛機為試驗平臺，通過飛機改裝，加裝需要的測試設備并收集、分析試驗數據來驗證加裝機載產品的性能。然而，飛機改裝不僅結構上要滿足剛度和強度的要求，同時也要滿足電磁兼容性能要求。從而在滿足飛行試驗加裝設備要求的同時又不會對飛機試驗平臺產生安全方面的影響。

1 電磁兼容

電磁兼容是指設備在共同的電磁環境中能一起執行各自功能的共存狀態，也就是設備或者系統在規定的電磁環境下，不因受到電磁干擾而降低工作性能。他們本身產生的電磁輻射亦不大于規定的要求，以免影響其他設備的正常工作，從而達到系統內的所有設備的互不干擾共同運行的目的。

電磁兼容性包括兩方面：電磁干擾（elec tromagnetic interference；EMI）、電磁耐受（electromagnetic susceptibility；EMI）。EMI指的是電氣產品本身通電后，因電磁感應效應所產生的電磁波對周圍電子設備所造成的干擾影響；EMS則是指電氣產品本身對外來電磁波的干擾防御能力。其中EMI包括：CE（傳導干擾），RE（輻射干擾），PT（干擾功率測試）等等。EMS包括：ESD（靜電放電），RS（輻射耐受），EFT/B（快速脈沖耐受），surge（雷擊），CS（傳導耐受）等等。

電磁兼容是研究電磁干擾的問題。在任何系統中，要形成電磁干擾必須具備3個基本條件，即騷擾源，對騷擾敏感的接收單元，把能量從騷擾源耦合到接收單元的傳輸通道，稱為電磁干擾三要素。（如圖1）

2 飛機改裝中常見的主要電磁騷擾源

（1）發射機—— 通信系統、遙測系統、雷達系統等通過發射機向外發射信號時，都有可能通過信號線或電源線向外傳導，引起電磁干擾。

（2）具有開關電源與時鐘振蕩器的設備。

（3）繼電器、接觸器等開關電器，尤其是進行通斷的瞬間，電磁干擾會更加嚴重。

（4）變流機、變壓器等設備—— 這些設備在啟動或者停止時會對電網造成一定得沖擊甚至會電源波形畸變，從而產生嚴重的電磁干擾。

（5）靜電—— 靜電荷在同一種物體之間的轉移就是靜電釋放，雖然靜電釋放電量小，但是釋放電壓極高，產生較為嚴重的電磁干擾。

3 飛機改裝中的電磁兼容控制方法

3.1 機械改裝

機械改裝涉及的電磁兼容問題主要是位置的選擇，考慮的是信號的遮擋和加裝設備與原機設備，加裝設備與加裝設備之間的隔離情況。具體的選擇機械改裝的位置主要是通過仿真和電磁隔離度的測量來確定。

3.2 電氣改裝

電氣改裝中電磁兼容的設計和控制主要是通過對電源供電和信號控制來實現的。

3.2.1 電氣改裝中的電源控制的主要原則

（1）改裝設計中的電源在地面和飛行時均可給加裝設備供電，方便地面通電試驗和空中試驗。

（2）改裝設計中的交流電源要有欠壓、過壓、過頻、欠頻、短路等保護措施。

（3）改裝設計中電纜敷設要符合電磁兼容控制措施。

（4）改裝設計中改裝設備電源最好與原機電網進行隔離設計。

（5）改裝設計中電源應不影響原機電網和設備的正常工作，不影響原機的飛行操縱。

3.2.2 電氣改裝中的線纜設計和敷設要求

（1）電源線及大功率線束采用雙絞屏蔽線作為電源線，使交直流電源線單位長度的絞合次數不同以抵消感應電壓。

（2）電源線與信號線、控制線，交直流負線分開，使電源線敷設的電磁干擾降低到最小。

4 改裝飛機中的電磁兼容設計方法

進行電磁兼容設計是保證改裝飛機加裝系統電磁兼容性的前提和基礎，主要有控制干擾源、抑制電磁干擾、增強敏感設備的抗電磁干擾能力。改裝人員必須要研究干擾源設備的電氣特性，電磁干擾的傳播途徑和敏感設備的電氣特性。根據具體的分析采取相應的控制措施，保證加改裝系統與機載系統正常工作。飛機改裝中的電磁兼容設計方法主要有硬件設計和軟件設計。

4.1 硬件設計

根據采取的措施在實現電磁兼容時的重要性，“分層綜合設計法”，分層依次進行設計。例如第一層：器件的選型；第二層：接地設計。這兩層是從產品的源頭根本解決電磁兼容問題。第三層：屏蔽設計；第四層：濾波設計、瞬態干擾抑制設計，并在每一層進行接地、屏蔽和濾波的綜合設計等。這樣進行的電磁兼容設計也并不是完美的，還要通過在實際的工作環境進行驗證和綜合考慮各方因素。

4.2 軟件設計

電磁兼容軟件設計中主要采取的措施是軟件濾波，軟件濾波的常見方法有以下十種：（1）限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）。（2）中位值濾波法。（3）算術平均濾波法。（4）遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）。（5）中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）。（6）限幅平均濾波法。（7）一階滯后濾波法。（8）加權遞推平均濾波法。（9）消抖濾波法。（10）限幅消抖濾波法

以算術平均濾波法為例：采取算數平均濾波法就是連續取N個采樣值經行算數平均運算，這樣的信號是一個平均值，信號在某一數值范圍內上下波動，主要是對具有隨機干擾的信號進行濾波。

5 結語

電磁兼容在飛機改裝中是一個較為復雜的問題，涉及到眾多的設備產品的電磁敏感度，同時加上飛機本身就是一個復雜的電磁體。所以改裝飛機中，尤其是在改裝設計中必須要充分考慮到電磁兼容性，加之電磁兼容故障表現形式比較多樣，往往給設計人員和施工人員帶來很大的困擾，因此在實踐中不斷摸索和積累處理電磁兼容故障的經驗，對飛機改裝中電磁兼容控制有非常重要的意義。

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