直升機高度表電磁兼容問題研究

石元鵬

摘要：直升機高度表電磁兼容問題，會導致高度表相應的測高數據呈現出顯示紊亂的狀況，嚴重影響直升機的飛行安全。本文簡述了直升機高度表的概況，探究了直升機高度表兼容問題，以期為直升機高度表兼容問題的有效解決提供借鑒。

關鍵詞：直升機；高度表；電磁兼容

前言：當前，直升機各項性能得到顯著提高，直升機對各類電子設備呈現出較強的依賴性。在狹小的直升機空間內，配置安裝了諸多種類和不同用途的電子設備，各類設備間極易產生不兼容問題，對直升機性能造成不良影響。無線電高度表是配置安裝于直升機內部的重要電子設備，對于直升機飛行及著陸的安全性具有至關重要的影響。因此，要加強對直升機高度表兼容問題的深入研究，促進直升機高度表兼容問題的有效解決。

一、直升機高度表概述

直升機無線電高度表，是配置于直升機的重要導航設備。在各類氣象狀況下，直升機高度表均能實現對飛機距離地面或者海平面相應真實高度的精確測量。直升機高度表不僅能為飛行員提供必要的高度信息，實現低空飛行安全性的有效增強，還能將模擬高度以及數字高度相關信息向直升機配備的自動駕駛儀以及雷達系統進行連續提供[1]。直升機無線電高度表系統主要包括發射天線、接收天線以及顯示器等。

二、直升機高度表兼容問題研究

（一）直升機高度表顯示紊亂故障

直升機高度表缺乏合理的機上布局，其天線受到其他設備產生的干擾，所接受信號缺乏穩定性，超出收發機具備的解算能力，將導致輸出數據呈現出紊亂狀態。另外，直升機高度表受電磁輻射干擾，將導致輸出信號缺乏穩定性[2]。

（二）高度表干擾問題解決方案

對高度表干擾問題進行解決，要對高度表天線進行科學布局，實現直升機系統的電磁兼容。主要有如下解決方案：①超短波天線保持原有布局，對高度表天線進行重新布局。②將超短波天線從原布局向前移動400mm以上的距離，高度表天線保持原有布局。③將超短波天線從原布局向后移動1000mm左右的距離，高度表天線保持原有布局。借助FEKO軟件對三種解決思路實施分析仿真。

1.隔離度計算

天線隔離度，對于電磁兼容性具有重要的衡量意義。通常，將之定義為接收天線相應的功率 與發射天線相應功率 的比值，如下式表示：

發射天線相應的發射功率以 表示，增益以 表示，接收天線相應的接收功率以 表示，增益以 表示；接受天線與發射天線二者間距離以 表示，可采用如下公式對天線隔離度進行計算：

在上式中， 與 為歸一化方向性函數； 表示發射天線相應坐標系中接收點指向角； 表示接收天線相應坐標系中發射點指向角。

當收發天線相應的極化呈現出不完全匹配狀態時，要對極化失配帶來的隔離度 進行增加，如下式所示：

2.高度表隔離度計算結果

對三種方案實施高度表隔離度仿真計算，可知方案①呈現的隔離度相對較低，難以滿足相關要求；方案②和方案③各自呈現出的高度表隔離度均能良好滿足高度表相關工作要求。

3.高度表裝機方向圖

對高度表裝機方向進行仿真分析可知，在各方案中，高度表天線相應的輻射增益相對于各自的自由空間，均呈現出相同幅度的輻射減少。但主瓣寬度仍無法實現對相關要求的良好滿足。在方案①中，受超短波天線相應反射及串擾影響，XZ面主瓣方向呈現出顯著的振蕩現象，會對高度表工作的穩定性造成不良影響；在方案②中，裝機方向圖造成較大后瓣的產生，極易引發電磁干擾影響其他設備；在方案③中，主瓣寬度能良好滿足相關要求，且呈現出良好的圓滑度，后瓣以及旁瓣呈現出極低的壓制狀態[3]。

4.超短波天線裝機方向圖

對超短波天線裝機方向圖進行仿真可知，在甚高頻相應頻段，超短波天線具有相對較長的工作波長。在特高頻相應頻段，受機身遮擋影響，超短波天線安裝位置越對后艙門進行靠近，輻射盲區漸趨擴大。方案②的輻射增益相對于方案①平均提高了3dB，有助于提高該方向相應的通信距離，方案②與方案①在通信上呈現出大致相同的覆蓋范圍。方案③的輻射增益相對于方案①平均提高了2dB，但是方案③的通信覆蓋范圍相對于方案①大致增加了60度。因此，相對于方案②與方案①，方案③更能良好滿足超短波天線通信全向性的相關要求。

4.解決方案確定

對高度表隔離計算結果以及高度表、超短波天線裝機方向圖相應的仿真結果進行綜合考慮，遵循直升機系統電磁兼容相關設計的具體要求，盡量對直升機設備原有布局和狀態進行保持，確定采用方案③，即將超短波天線從原布局向后移動1000mm左右的距離，高度表天線保持原有布局。另外，要基于直升機實際狀況，對高度表的實際安裝位置實施微調。

結語

綜上所述，直升機高度表電磁兼容問題會導致顯示紊亂故障，嚴重影響直升機飛行的安全性。因此，可遵循直升機系統電磁兼容相關設計的具體要求，盡量對直升機設備原有布局和狀態進行保持將超短波天線從原布局向后移動1000mm左右的距離，高度表天線保持原有布局，實現對高度表電磁兼容問題的有效解決。

參考文獻：

[1]童浩. 民用飛機無線電高度表簡介[J]. 中國科技信息， 2017（12）：20-21

[2]曹乃森， 張學鋒， 白星. 無線電高度表工作原理與應用研究[J]. 科學技術創新， 2017（28）

[3]吳亮亮. 探討改進短波電臺干擾無線電高度表電磁兼容性[J]. 信息通信， 2014（1）：292-292