民用飛機燃油系統電子設備電磁兼容性符合性方法研究

宋志強

【摘 要】民用客機的電氣化程度越來越高，機載電子設備之間的電磁兼容問題變得越來越重要，本文研究了民用航空規章對飛機機載電子設備電磁兼容性的適航要求，通過對適航要求的理解，提出了民用飛機燃油系統電子設備電磁兼容性符合性驗證方法，對燃油系統設計具有指導意義。

【關鍵詞】民用飛機；燃油系統；電磁兼容性

0 引言

電磁兼容性是指設備或系統在其所處的電磁環境中符合要求運行并不對其環境中的任何其他設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。隨著民用客機的電氣化程度越來越高，機載電子設備之間的電磁兼容問題變得越來越重要。

電磁兼容性通常包括兩個方面的要求：一方面，是指設備在正常運行過程中對所在環境產生的電磁干擾不能超過飛機要求的限制；另一方面，是指設備對所在環境中存在的電磁干擾源的抗干擾能力。

民用飛機電磁干擾源主要是高頻通訊系統、氣象雷達、交通告警和防撞系統等，燃油系統的電子電氣設備主要有燃油量計算機、油量傳感器、燃油泵、各類電機作動切斷閥等，必須通過驗證表明這些電子電氣設備具有抗電磁干擾能力，以保證其在飛機各種運行條件下正常、可靠地工作。

1 適航條款要求

機載電子電器設備電磁兼容性要求主要體現在CCAR25部《運輸類飛機適航標準》的適航條款25.1353（a）和25.1431（c）中。

§25.1353（a）： 電氣設備及安裝（a）

電氣設備和控制裝置的安裝，必須使任何一個部件或部件系統的工作不會對同時工作的、對安全運行起主要作用的其他系統和部件產生不利影響。飛機上任何可能產生的電氣干擾不得對飛機或其系統產生危險的影響。

§25.1431c：電子設備（c）

無線電和電子設備、控制裝置和導線，必須安裝成在任一部件或系統工作時，對民用航空規章所要求的任何其它無線電和電子部件或系統的同時工作不會有不利影響。

2 適航條款理解

2.1 §25.1353條款理解

§25.1353條款為電氣設備及安裝，電氣設備主要指發電機、變壓器、供電線路（匯流條）、斷路器等設備，根據AC 25.1353-1A，§25.1353條款中提到的電氣干擾源應考慮包括：

1）由連接到匯流條上的設備產生的電氣噪聲所引發的傳導和輻射干擾；

2）電纜之間或電纜與天線饋線之間的耦合；

3）電氣配電和地球系統中的寄生電流和電壓，包括閃電電流或靜電放電的影響；

4）發電系統或其它系統之間的不同頻率。

本條所指的“不利影響”是指當單個部件或系統投入正常工作時，受其影響的部件或系統不能同時正常工作，或技術性能明顯下降。“危險影響”即25.1309 條款中所規定的失效影響類別。

§25.1353條主要考察電氣設備作為干擾源對其他敏感系統工作的影響，燃油系統燃油計算機、加放油控制面板等電子設備工作可能受到電氣干擾源的影響，這些電子設備的設計應滿足電磁兼容要求，以保證干擾源存在時可正常工作。

2.2 §25.1431條款理解

§25.1431（c）款要求裝機后的無線電和電子設備、控制裝置以及它們的互連線路必須和機上其他部件或系統構成的電磁環境相互兼容，即機上任一部件或系統（包括無線電和電子部件或系統）的工作不會影響和干擾民用航空規章要求的無線電和電子部件或系統的同時正常工作。

本條主要考察機載電子設備之間的電磁兼容問題，機上各個機載系統的各個機載電子設備構成了非常復雜的電磁環境，對于一個電子設備來說，要滿足電磁兼容問題，不僅要有抗電磁干擾的能力，也要將設備工作時自身產生的可能干擾其他設備正常工作的能量控制在可接受的范圍內。

本條的要求適用于燃油系統全部電子電氣設備。

3 符合性方法

機載電子設備電磁兼容性符合性可通過設備級、系統級和飛機級三個層次進行驗證：

1）系統和設備級驗證，飛機級提出機載設備和系統電磁環境效應接口要求，所有機載設備和系統依據要求進行設計和符合性驗證；

2）飛機級驗證，進行飛機級MOC5全機電磁兼容試驗，試驗可進行定性試驗和定量試驗。定性試驗為干擾源敏感設備定性檢查試驗，試驗前列出干擾源和敏感設備矩陣，提出試驗判據，進行干擾檢查。定量試驗時測量飛機天線單獨或組合發射狀態下，各艙室及重點關注位置電場強度。

驗證層級通常需與飛機電磁兼容性管理專業以及審查方進行充分溝通后確定，民用飛機燃油系統電磁兼容性通常進行系統和設備級符合性驗證，重要功能通常也會在飛機級驗證中再進行進一步驗證，如燃油量測量指示功能。

3.1 系統/設備級驗證方法

驗證方法基于RTCA/DO-160《機載設備環境條件和試驗程序》，DO-160與電磁環境效應相關的章節為15章、16章（電源系統）、17章、18章、19章、20章、21章，其中第16章是與電源系統相關的試驗，燃油系統電子設備通常無需考慮16章，其他各章內容及設備類別見表1。

系統和設備級驗證時，飛機級在機載設備和系統電磁環境效應接口要求中應明確以下問題：

1）對全機電磁環境區域進行劃分；

2）針對DO-160不同章節，明確不同設計保證等級的系統（A級～D級）需進行系統級鑒定試驗還是設備級鑒定試驗；

3）明確布置在不同電磁環境區域中的設備需滿足的設備鑒定等級。

燃油系統進行安全性分析確定本系統設計保證等級（A級～D級），根據飛機級的要求完成系統/設備鑒定計劃。基于鑒定計劃，依據RTCO/DO-160完成相關鑒定試驗，并形成鑒定報告，審查方批準鑒定報告標志著系統電子設備電磁兼容性符合性驗證工作完成。

3.2 飛機級驗證方法

飛機級電磁兼容性符合性驗證試驗由飛機電磁兼容性管理專業組織進行，試驗前應編制飛機全機電磁兼容試驗大綱，提交審查方批準。試驗大綱應闡述：

1）飛機狀態；

2）可能有的干擾源和敏感設備，以及這些設備的工作狀態；

3）運行時可能有的干擾源和敏感設備，觀察前者對后者影響的方法和順序；

4）用以評定干擾源對敏感設備影響程度的敏感設備性能降低判據，包括故障、不合理的響應和不希望的響應；

5）定量試驗時，確定飛機天線發射狀態，需測量電場強度的艙室及重點關注位置；

6）測試用儀器及其它。

全機電磁兼容性試驗中對燃油系統的驗證內容通常包括：

1）地面電源車供電時、APU和發動機供電時，油量顯示正常、無波動；

2）通訊系統、氣象雷達等系統工作時，油量顯示正常、無波動；

3）測量全機各艙室、各典型位置電場強度，判斷在各艙安裝的燃油系統電子設備是否滿足電磁環境效應要求，判據為：設備鑒定試驗中針對DO-160第20章進行的試驗類別對應電場強度不低于全機電磁兼容性試驗測得的電場強度。

試驗結束后，完成地面試驗報告，審查方批準試驗報告標志者飛機級電磁兼容性符合性驗證工作完成。

4 結論

本文研究了民用航空規章對飛機機載電子設備電磁兼容性的適航要求，通過對適航要求的理解，提出了民用飛機燃油系統電子設備電磁兼容性符合性驗證方法。

【參考文獻】

[1]中國民用航空規章第25部運輸類飛機適航標準[R].中國民用航空局，2009.

[2]RTCA DO-160， Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment， 2010.