某型直升機(jī)超短波電臺(tái)干擾飛行控制系統(tǒng)故障分析

萬榮根，王曉鵬

(陸航駐景德鎮(zhèn)地區(qū)代表室，江西景德鎮(zhèn) 333002)

0 引言

直升機(jī)上分系統(tǒng)間的電磁兼容是整機(jī)各分系統(tǒng)正常工作的強(qiáng)力支撐，通信分系統(tǒng)和飛控分系統(tǒng)作為直升機(jī)航電系統(tǒng)的重要組成部分，如因電磁干擾導(dǎo)致一方出現(xiàn)功能降級(jí)或失效，特別是飛控分系統(tǒng)輸出數(shù)據(jù)異常，將會(huì)對(duì)飛行安全帶來較大的影響［1］，［2］。2012 年7 月初，飛行員在某型直升機(jī)的試飛過程中發(fā)現(xiàn)，超短波電臺(tái)2在常用頻點(diǎn)發(fā)射時(shí)，載機(jī)飛行控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)退出，并伴隨有直升機(jī)抖動(dòng)現(xiàn)象。本文對(duì)此次超短波電臺(tái)干擾飛控系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析，提供了解決措施。

1 故障地面復(fù)現(xiàn)

該直升機(jī)著陸后，經(jīng)地面通電檢查發(fā)現(xiàn)，超短波電臺(tái)2在常用頻點(diǎn)發(fā)射時(shí)，可明顯聽到橫滾舵機(jī)異常響動(dòng)，飛控報(bào)“－YF－”故障并退出。對(duì)超短波電臺(tái)1進(jìn)行相同操作，電臺(tái)工作正常，未有上述干擾現(xiàn)象。對(duì)多架機(jī)進(jìn)行地面通電驗(yàn)證發(fā)現(xiàn):超短波電臺(tái)2發(fā)射時(shí)對(duì)飛控系統(tǒng)均有不同程度的干擾。將該電臺(tái)進(jìn)行串件后再次檢查，故障依然存在，為電磁干擾問題。

2 原因分析及故障定位

電磁干擾分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾。由于超短波電臺(tái)2和飛控系統(tǒng)使用了兩套相互獨(dú)立的供電線路，傳導(dǎo)干擾的可能較小，因此很可能是輻射干擾。使用吸收負(fù)載代替超短波2上的天線，超短波電臺(tái)2在相同頻點(diǎn)發(fā)射時(shí)，干擾消失，證實(shí)了上述推斷。

解決輻射干擾問題，主要有三種途徑:一是抑制干擾源;二是截?cái)喔蓴_路徑;三是加強(qiáng)敏感體抗干擾能力。由于超短波電臺(tái)2在其工作頻點(diǎn)上發(fā)射電磁波屬于正?，F(xiàn)象，不能簡單地通過抑制干擾源，限制使用干擾頻點(diǎn)的方法加以解決，只能通過截?cái)喔蓴_路徑，加強(qiáng)敏感體抗干擾能力兩種途徑進(jìn)行排故。

為有針對(duì)性地采取抗干擾措施，需準(zhǔn)確找到飛控系統(tǒng)引入電磁干擾的薄弱環(huán)節(jié)。通過檢查飛控系統(tǒng)的電纜、成附件在機(jī)上的實(shí)際安裝情況，發(fā)現(xiàn)飛控伺服放大器安裝在復(fù)合材料地板上，但沒有通過搭接線與機(jī)體相連，搭接效果很差。再檢查飛控系統(tǒng)接線圖，其4個(gè)串聯(lián)電動(dòng)舵機(jī)的3根信號(hào)輸入線針腳上均未使用屏蔽線，容易引入干擾。對(duì)飛控伺服放大器進(jìn)行有效搭接，將4個(gè)串聯(lián)電動(dòng)舵機(jī)的信號(hào)輸入線8、22、23針腳改為屏蔽線，并且在伺服放大器的插座上改用濾波插針，對(duì)舵機(jī)反饋信號(hào)線進(jìn)行濾波后，飛控受干擾現(xiàn)象有一定程度改善，但仍未完全排除。

該型機(jī)有兩部超短波電臺(tái)，但所用天線的型號(hào)和安裝位置均不相同，超短波電臺(tái)1天線安裝在尾梁下方，超短波電臺(tái)2天線安裝在尾梁上方，如圖1所示。為找到電磁耦合路徑，第一步:將超短波收發(fā)機(jī)1與收發(fā)機(jī)2射頻電纜在收發(fā)機(jī)端進(jìn)行對(duì)調(diào)，即超短波電臺(tái)1改用上天線，超短波電臺(tái)2改用下天線，此時(shí)飛機(jī)表現(xiàn)為超短波電臺(tái)1發(fā)射對(duì)飛控有干擾，證明干擾源存在于超短波電臺(tái)2的射頻電纜和天線上。第二步:因超短波電臺(tái)2射頻電纜在尾傳動(dòng)軸平臺(tái)上通過轉(zhuǎn)接器過孔連接，如圖2所示，此轉(zhuǎn)接器可能由于電磁泄漏造成干擾;現(xiàn)場提供一套不含轉(zhuǎn)接器的新電纜在機(jī)體外敷設(shè)替換超短波電臺(tái)2電纜，并使用上天線進(jìn)行發(fā)射，干擾現(xiàn)象仍然存在，證明干擾與此轉(zhuǎn)接器無關(guān)，干擾源定位于上天線。第三步:用下天線直接替換上天線，干擾現(xiàn)象仍在，證明干擾與天線型號(hào)無關(guān)，而與天線安裝位置有關(guān)。通過比對(duì)分析，因超短波上、下天線均為全向天線，且安裝位置相近，與飛控系統(tǒng)各附件安裝位置距離也均相當(dāng)，如果僅是空間電磁輻射造成的干擾，不可能僅僅只有上天線發(fā)射存在干擾現(xiàn)象，主機(jī)必然存在一條將上天線輻射的電磁能量耦合到飛控系統(tǒng)電路中的通道。

圖1 超短波電臺(tái)天線安裝位置示意圖

圖2 超短波電臺(tái)2射頻電纜轉(zhuǎn)接插座

檢查上天線安裝發(fā)現(xiàn):安裝于尾長軸整流罩前后端的兩個(gè)編隊(duì)燈，通過一束貫穿整流罩的電纜連接;安裝于尾長軸整流罩前端的北斗衛(wèi)星天線接地線，為一根貫穿整流罩的搭接銅條，與安裝于尾長軸整流罩后端的上天線的搭接銅條相連，北斗衛(wèi)星天線搭接銅條與編隊(duì)燈電纜平行，約1.5m長，如圖3所示。此處很可能是造成電磁干擾的重要因素。經(jīng)檢查，發(fā)現(xiàn)北斗接地銅條與機(jī)體間的搭接電阻為138mΩ，大大超過要求值2.5mΩ，未起搭接作用。將尾傳動(dòng)軸整流罩內(nèi)北斗接地銅條取消，將后編隊(duì)燈線纜微型連接器脫開，并將該線纜抽離超短波電臺(tái)2上天線附近，再次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干擾現(xiàn)象完全消失。

圖3 尾長軸設(shè)備安裝形式示意圖

3 機(jī)理分析及解決措施

通過上述分析和檢查可以明確:由于編隊(duì)燈線纜未選用屏蔽線，且安裝位置與超短波上天線相近，當(dāng)超短波電臺(tái)2發(fā)射時(shí)，編隊(duì)燈線纜與北斗接地銅條相當(dāng)于兩個(gè)鞭狀接收天線，將強(qiáng)電磁能量耦合吸收，并以編隊(duì)燈線纜為通道，將干擾引入機(jī)艙內(nèi)部，由于編隊(duì)燈電纜在機(jī)艙內(nèi)部與飛控系統(tǒng)的電纜捆扎在一起，造成了對(duì)飛控系統(tǒng)的干擾，是一種典型的因線纜耦合造成的二次輻射干擾現(xiàn)象。為截?cái)喔蓴_路徑，排除故障，對(duì)原故障機(jī)采取了以下措施:

1)將后編隊(duì)燈電纜由非屏蔽線換成屏蔽線，并做好屏蔽收頭處理;

2)將現(xiàn)有北斗衛(wèi)星天線接地銅條拆除，從尾長軸前端重新為北斗衛(wèi)星天線引接地銅條，新銅條長度大大縮短，接地更為可靠;

3)將中、后編隊(duì)燈線纜向下平移150mm，盡量遠(yuǎn)離超短波2上天線敷設(shè);

4)將超短波電臺(tái)2上天線射頻電纜向后平移100mm，遠(yuǎn)離北斗搭接銅條。

經(jīng)試飛驗(yàn)證，原干擾消除，措施有效。

4 小結(jié)

按主機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)要求，將編隊(duì)燈等照明系統(tǒng)的線纜劃分為一次電源線，該類導(dǎo)線一般不需要屏蔽，但須采用扭絞形式，并和其它電纜保持間距15cm以上，以降低磁場耦合。該型機(jī)實(shí)際設(shè)計(jì)生產(chǎn)過程，基本是按主機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的，但因直升機(jī)空間的局限性，未能將編隊(duì)燈電纜與飛控系統(tǒng)電纜進(jìn)行有效隔離，從而造成了對(duì)飛控系統(tǒng)的干擾，因此在后續(xù)機(jī)型設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)嚴(yán)格按照電磁兼容設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，如因其它因素不能完全貫徹的，也應(yīng)采取相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

此外，雖然一次電源線不需進(jìn)行屏蔽，但敷設(shè)在超短波天線、短波天線等大功率輻射源附件的一次電源線，因其周圍存在強(qiáng)電磁能量，容易將其耦合吸收并沿電纜傳導(dǎo)引入機(jī)內(nèi)，形成二次干擾源，干擾其它設(shè)備，因此，敷設(shè)在大功率輻射源附件的一次電源線，也應(yīng)采取屏蔽措施，從而避免引入電磁干擾，減少電磁干擾問題。

［1］姜興杰.電磁兼容設(shè)計(jì)及其應(yīng)用［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2011(9).

［2］梁振光.電磁兼容原理技術(shù)及應(yīng)用［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，北京，2007.