民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的防雷接地技術(shù)

文/季正宇

1 雷電對(duì)民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)的危害

雷電是一種自然現(xiàn)象，其破壞性較大，尤其是對(duì)精密電子設(shè)備的危害更大。通信導(dǎo)航系統(tǒng)是民用航空中不可或缺的重要組成部分之一，直接關(guān)系到飛機(jī)的飛行安全性，一旦通信導(dǎo)航系統(tǒng)發(fā)生故障問(wèn)題，將會(huì)造成極其嚴(yán)重的后果。近年來(lái)，民航的通信導(dǎo)航臺(tái)站中引入大量的通信設(shè)備，由此雖然使通信導(dǎo)航的整體性能獲得大幅度提升，但由于這些通信設(shè)備采用的都是集成度較高的微電子電路，致使其對(duì)雷電脈沖較為敏感，如果發(fā)生雷擊，在浪涌的作用下，會(huì)導(dǎo)致設(shè)備過(guò)壓損壞，進(jìn)而對(duì)通信可靠性造成影響，不利于飛機(jī)的安全飛行。當(dāng)雷電擊中民航通信導(dǎo)航臺(tái)站所在的建筑物時(shí)，會(huì)引起過(guò)電壓，并經(jīng)由通信電纜入侵到臺(tái)站內(nèi)的通信導(dǎo)航設(shè)備當(dāng)中，這樣便會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)故障。因此，為最大限度地減輕雷電對(duì)民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)的影響，必須采取合理可行的防雷接地技術(shù)措施，提高系統(tǒng)的耐雷水平。

2 民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的防雷接地技術(shù)措施

2.1 綜合防雷技術(shù)措施的運(yùn)用

民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)的重要性決定了防雷接地保護(hù)的必要性，為進(jìn)一步提升系統(tǒng)的整體耐雷水平，可以采取綜合防雷技術(shù)措施。

2.1.1 全向信標(biāo)的防雷

在民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)中，全向信標(biāo)（DVOR）是不可或缺的重要設(shè)備之一，也是比較容易遭受雷擊損壞的設(shè)備。因此，必須運(yùn)用合理可行的技術(shù)措施，提高DVOR 的防雷效果。根據(jù)相關(guān)規(guī)范的規(guī)定要求，全向信標(biāo)應(yīng)當(dāng)在地面架設(shè)避雷針，以此作為接閃器，避雷針的數(shù)量應(yīng)當(dāng)不少于三根，每根避雷針的保護(hù)范圍即以避雷針為直徑的球體，這樣三根避雷針便可以對(duì)整個(gè)天線場(chǎng)進(jìn)行有效地保護(hù)。如果發(fā)生雷擊，避雷針會(huì)對(duì)雷電流進(jìn)行吸引，并通過(guò)接地引下線，將雷電流泄放到大地當(dāng)中，從而達(dá)到防雷的目的。需要特別注意的是，當(dāng)DVOR 與測(cè)距設(shè)備合裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)使測(cè)距設(shè)備的天線處于避雷針的保護(hù)范圍之內(nèi)，以免測(cè)距設(shè)備的天線遭受雷擊波及到DVOR。

2.1.2 DME 的防雷

DME 是距離測(cè)量系統(tǒng)的簡(jiǎn)稱，其也被稱之為測(cè)距機(jī)，是國(guó)際民航組織批準(zhǔn)的近程導(dǎo)航系統(tǒng)，其構(gòu)成情況如圖1所示。

鑒于DME 系統(tǒng)在民航通信導(dǎo)航中的重要程度，必須采取有效的防雷技術(shù)措施，提升其耐雷水平，從而減少并避免雷擊故障的發(fā)生。

（1）電源系統(tǒng)防雷。針對(duì)DME 的電源系統(tǒng)可以運(yùn)用如下防雷措施：在電源系統(tǒng)上加裝氧化鋅避雷器，之所以選用這種類型的避雷器主要是因?yàn)槠洳捎玫氖茄趸\壓敏電阻及非線性電阻片，當(dāng)遭受雷擊時(shí)，外部電壓升高，電阻會(huì)隨之下降，由此可對(duì)電源系統(tǒng)起到有效的保護(hù)。此外，對(duì)于DME 設(shè)備的供電系統(tǒng)，可以采取分級(jí)保護(hù)的方法，借此來(lái)使能量逐級(jí)釋放，通過(guò)對(duì)瞬態(tài)過(guò)電壓的階段性控制，使雷擊產(chǎn)生的能量可以及時(shí)釋放。

（2）信號(hào)線防雷。可將避雷器加裝在DME 設(shè)備的遙控接口位置處，運(yùn)用分流入地技術(shù)，對(duì)信號(hào)線的運(yùn)行安全性提供可靠保護(hù)，具體做法如下：采用串聯(lián)的方法將避雷器與接地線及室外導(dǎo)線進(jìn)行連接，當(dāng)雷電流侵入導(dǎo)線時(shí)，避雷器便會(huì)發(fā)揮出防雷的作用，使電阻快速下降，這樣一來(lái)雷電流便會(huì)分散流入大地，保證了DME 系統(tǒng)中地面設(shè)備的安全性。

2.2 運(yùn)用屏蔽與等電位連接技術(shù)

2.2.1 屏蔽技術(shù)

在通信導(dǎo)航系統(tǒng)防雷中，屏蔽是一種較為簡(jiǎn)單且有效的技術(shù)措施，通過(guò)對(duì)電纜進(jìn)行屏蔽處理，能夠?qū)讚舢a(chǎn)生的電磁脈沖干擾進(jìn)行抑制。由于民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)中有很多電纜都是在露天環(huán)境內(nèi)布設(shè)，從而增大了雷擊的可能性，如果電磁脈沖侵入電纜后，會(huì)對(duì)連接的通信設(shè)備造成影響。故此，可對(duì)電纜采取電磁屏蔽保護(hù)。進(jìn)入通信機(jī)房的電纜需要進(jìn)行屏蔽處理，并在屏蔽層的兩側(cè)進(jìn)行可靠接地。

2.2.2 等電位連接技術(shù)

通信導(dǎo)航機(jī)房?jī)?nèi)的所有設(shè)備均應(yīng)當(dāng)進(jìn)行等電位連接，將帶電的金屬以SPD（浪涌保護(hù)器）和匯流排進(jìn)行連接，不帶電的金屬則可以導(dǎo)線與匯流排進(jìn)行連接，并將匯流排進(jìn)行接地，從而使所有通信設(shè)備達(dá)到等電位的狀態(tài)，以此來(lái)對(duì)雷擊盡心防范。對(duì)于高頻通信導(dǎo)航臺(tái)，可以采用M 型共用結(jié)構(gòu)，并遵循就地處理的原則。為使等電位連接的作用得以最大限度地發(fā)揮，應(yīng)當(dāng)確保連接質(zhì)量。

2.3 加大防雷接地的檢查力度

圖1：民航DME 架構(gòu)示意圖

為確保防雷接地在民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)中的保護(hù)作用能夠充分發(fā)揮，必須保證防雷接地的運(yùn)行可靠性。因此，需要做好防雷設(shè)備的檢查工作。可對(duì)天線的電纜進(jìn)行定期檢查，看其是否與相應(yīng)的插座有效連接，接插是否牢固；對(duì)天線的平衡進(jìn)行檢查，看不平衡變換電纜是否全部接好，有無(wú)纏繞或是扭曲的現(xiàn)象，是否全部處于天線的支架桿內(nèi)；對(duì)天線的電離片及短路片進(jìn)行全面檢查，看是否全部調(diào)整至臺(tái)站的頻率范圍內(nèi)；對(duì)天線的饋線系統(tǒng)進(jìn)行檢查，看是否與機(jī)房?jī)?nèi)的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行連接；對(duì)所有避雷器進(jìn)行檢查，看運(yùn)行是否正常；對(duì)接地線進(jìn)行檢查，看是否牢固可靠，特別是要加強(qiáng)對(duì)接地網(wǎng)的檢查，對(duì)接地電阻值進(jìn)行測(cè)量，看是否在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的范圍內(nèi)，即小于1Ω。

3 結(jié)論

綜上所述，為避免雷電對(duì)民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)運(yùn)行安全性和穩(wěn)定性的影響，應(yīng)當(dāng)采取合理可行的防雷接地技術(shù)，提高通信導(dǎo)航系統(tǒng)的耐雷水平。在防雷時(shí)，可將無(wú)線電信標(biāo)及DME作為重點(diǎn)對(duì)象，同時(shí)，應(yīng)當(dāng)做好屏蔽和等電位連接，并加大系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備的檢查力度，確保防雷接地保護(hù)作用的全面發(fā)揮。