淺談飛機環控系統的用電設備電磁兼容設計方法

張瑩

摘 要：飛機作為一種快速的交通運輸工具，由于其要在高空中進行高速運動，對其自身的機械性能有很高的要求。對于機械類裝備而言，電磁兼容設計是裝備最為重要的部件，飛機作為特殊的機械裝備，飛機所處的電磁環境跟其他的器械相比更為復雜，而且電磁兼容設計的可靠度是飛機電子電氣設備正常運行的決定性因素之一。文章主要針對飛機環控系統中所具有的電子電氣設備的特性，結合電磁兼容設計中的基本方法，以此希望達到不同種類型飛機電磁設備兼容的設計要求，同時對其他的環控系統中用電設備的電磁兼容設計起到一定的指導意義。

關鍵詞：環控系統；電磁兼容；用電設備

中圖分類號：V217+.22 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）35-0111-02

引言

隨著科技的不斷進步，社會經濟不斷地發展繁榮，飛機也不再是少數人可以使用的交通工具。由于飛機變得大眾化，飛機的性能上和功能以及舒適度上下了很大的功夫，飛機自身所要搭載的電子電氣設備也越來越多，特別是一些非常精密靈敏的設備原件使用的越來越多。電子電氣設備的不斷增加，使得飛機的電功率不斷增大，有電就會產生磁場，因此電子電氣系統與設備之間的磁性干擾就變得越來越嚴重，飛機不但會受到自身所產生的這種影響，還會受到來自地面和太空中的電磁波干擾。在這種復雜的環境下，保證環控系統所搭載的電子電氣設備平穩正常的運行，在飛機的環控系統與所用設備在設計之初都必須謹慎認真地考慮電磁兼容性設計。如果在這一方面稍有大意，都可能會對整個飛機產生毀滅性的影響，同時也是在浪費人力、物力、資源財力等，更是對乘客用戶的不負責任。因此，解決飛機的環控系統中用電設備的電磁兼容問題，可以有效提高飛機的安全性能，減少飛機的研發費用，保護用戶的生命財產安全。

1 飛機的環控系統與電磁兼容性內容

1.1 飛機環控系統的定義

飛機環控系統是飛機環境控制系統的簡稱，該系統是機載系統當中最為重要的一個系統，它承擔著為機上所有人員提供必要的空氣環境，為乘客和機組人員的呼吸提供保障。環控系統在工作上通過控制機艙內的空氣溫度、濕度、流速、壓力等各種環境參數，來為乘機的所有人員提供相對舒適的生存和工作環境。環空系統主要可以分為氣源系統、溫度控制系統、壓力控制系統和座艙空氣分配系統四大部分，每一部分都決定著乘客在空氣呼吸度上的體驗，四個部分相互關聯不可分割，哪一個部分出現問題都會對飛機和乘客的安全產生致命的影響。

1.2 飛機中設備的電磁兼容性

飛機是依靠各種電子電氣設備工作的，在電子電氣設備的使用中不但會受到外部的電磁干擾，同時還會向周圍的環境中釋放電磁波，干擾其他的設備。電磁電容性（簡稱EMC）主要定義為電子電氣設備或者是電子電氣系統在正常的工作環境中能夠正常的運行，并且不對在同一環境中工作的其他設備產生其不能夠承受的電磁干擾能力，保證其他設備也同樣能夠平穩正常的運行。

2 設計電磁兼容性的基本方法

所有的電磁干擾的產生必須要具有以下條件：第一必須要有源頭產生電磁波；第二要有傳播通道或者是途徑進行傳輸干擾能量；第三要具有接受對象即被干擾物。由以上內容可知，在電磁兼容性設計方面可以分為以下三個部分：

（1）減少源頭的影響或者是從源頭上消除。

（2）將傳播的途徑切斷，或者是把傳輸途徑中的電磁干擾的衰減作用。

（3）受干擾設備的抗干擾能力提高，并且將設備的敏感度降低。

電磁兼容性設計的根本任務是為了能夠保證不同種類的電子電氣設備在復雜的電磁環境下工作，特別是像飛機這種高精密的儀器。以下將從不同的方面對電磁兼容性設計進行說明，通過這些方面的改造或者是避免等，來將電磁干擾的強度降到最低。接地不但可以是保護電氣設備的一種方式，也是作為一種降低電磁干擾的一種方式，不過這種方式在飛機的電磁屏蔽上用不到，所以在此就不進行敘述了；同樣的，導體之間的低阻抗連接即搭接也是很好屏蔽電磁干擾的一種有效方式，搭接可以分為直接搭接和間接搭接兩種搭接方式，不過這兩種方式都只是描述物理實現，不牽涉電磁方面的概念，因此在這里也不再做更加詳細的敘述了。

2.1 屏蔽電磁信號源

金屬隔離屏蔽是最常用的一種屏蔽方式，是指在空間內加以金屬板或者是其他的金屬罩等形式，將空間分為兩個空間，利用這種方式來進行控制電場、磁場和電磁波從一個區域向另一個區域進行傳播和輻射。主要的方式分為設備殼體屏蔽和電纜屏蔽兩種方式，這兩種方式都非常適合飛機上的設備，因為飛機上的電子電氣設備都有金屬殼體包圍，并且在設備與設備之間都是利用電纜進行傳輸的，因地制宜的利用這些優勢來將電磁的影響程度降到最低，將電磁兼容性達到最大。

2.2 過濾干擾波段

現在的技術手段可以實現產生所需要的特定頻率的波，過濾掉不需要的波段，這種方式叫做濾波。利用這種技術手段可以將電磁波中特定的波段給過濾出去，進而可以實現抑制和防止電磁波的干擾。濾波技術的工作原理非常簡單，只需要在電磁波的傳播路徑當中形成一定的特定的不連續性的阻抗，讓其只允許特定能量的電磁波通過，這樣就可以將其他能量波段的電磁波給消耗掉，或者是將其再反射會干擾源。

2.3 設計緩沖電路

緩沖電路是在電子電氣設備中經常使用的一種保護電路的方式，緩沖電路的設計使用不但保護設備正常運轉，延長設備的使用壽命，而且還能夠有效降低電磁干擾的一種途徑。設計特定的緩沖電路可以使其對敏感性的負載在通斷電時產生的感應電壓和感應電流，以及所產生的磁場有很好的抑制作用，同時還能夠將瞬時短路時產生的尖峰電流起到很好的抑制效果，從而有效地保護電路的抗干擾能力，進而能夠提高設備的電磁兼容性。

3 電磁兼容在環控系統用電設備中的設計

飛機作為高精密的設備，在用電設備上可以主要分為敏感器件和非敏感器件。飛機上的敏感器件主要包括控制器和壓力傳感器等主要的控制和感應等高精密元件；飛機上的非敏感器件主要可以分為交流異步電機、有刷直流電機、無刷直流電機、扭矩電機、步進電機、螺線管、電阻加熱器等各種電機設備。本文在電磁兼容性上的設計防護主要從敏感器件和非敏感器件進行概括描述。

3.1 敏感器件的電磁兼容性設計

敏感器件對電磁波的感應更加靈敏，受其影響更大，因此在電磁兼容設計中首要做的就是利用屏蔽隔離的方式，將這些敏感器件用屏蔽殼體包圍起來，做到首要的防護措施。緊接著可以在敏感器件周圍設置出緩沖電路，利用緩沖電路將電磁干擾的發射降到最低，最后選擇用濾波器將電磁波進行處理，同時不能將模擬信號與數字信號進行全部的處理屏蔽，因為敏感器件還要接收外部發來的指令，這樣就要求濾波器的帶寬在選擇上不小于信號帶寬的10倍，甚至是更多。

3.2 非敏感性器件的電磁兼容性設計

飛機上的主要動力裝置和電阻加熱器和電阻溫度傳感器都是非敏感性器件，但是其工作環境有很大的不同，像電阻加熱器和溫度傳感器以及交流異步電機這類器件，自身不會產生電磁輻射干擾和傳導干擾，同時也不會對外界的干擾敏感，因此在設計時不需要考慮電磁兼容性設計。

4 結束語

飛機作為高精密的設備，在飛機系統的設計當中，電磁兼容性的設計涉及到有關整個飛機系統設計關鍵。電磁兼容設計到各個方面，受多種因素的影響，還需在實踐中不斷摸索經驗。在今后的飛機電磁兼容設計中，多學習外國優秀的經驗，在國家自主設計的飛機上積累寶貴的經驗，在工作中不斷的探索與完善。

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