陳 謙,邸瀚漪,徐 斌
(中國艦船研究院,北京 100192)
電磁兼容性是基于對電磁發射的控制和電磁敏感的防護,實現裝備的正常工作。隨著近年來系統、設備復雜程度的增加,電磁兼容問題的復雜性也呈指數形式增長。世界各軍事強國十分重視電磁干擾及其試驗考核,均建立了完整的環境試驗設施和試驗手段,并系統的制定了標準。
北約標準對各成員國的軍用標準化工作具有指導意義,其選用級別優于各成員國的軍用標準。AECTP(Allied Environmental Conditions and Tests Publication)是北約NATO STANAG-4370《環境試驗》系列標準的組成部分,其中AECTP-500《電學環境試驗》是STANAG-4370《環境試驗》中6 個AECTP 標準之一。主要包含了電磁環境效應(Electromagnetic Environmental Effects 簡稱E3)試驗要求及必要的試驗程序,用以確保軍用平臺、系統、子系統和設備的設計滿足電磁兼容性要求。結合戰場電磁環境日趨復雜以及電磁武器新技術的發展趨勢,北約于2016 年發布了AECTP-500《電學環境試驗》的最新版本,對試驗項目、試驗方法等內容進行了更新。
AECTP-500 通過測試、分析、建模、仿真等方法,評估受試系統、設備電磁兼容能力。標準適用于各種武器系統,包括飛機、艦船、空間和地面系統及其相關軍械等。
AECTP-500 共包括10 部分內容,分別為子系統/設備級試驗、可穿戴/便攜式設備試驗、輔助設備試驗、平臺和系統的驗證和試驗、空中平臺和系統的驗證和試驗、海上平臺和系統的驗證和試驗、陸地平臺和系統的驗證和試驗、軍械/彈藥的驗證和試驗、空間試驗和其他試驗。
這一類別主要描述了在屏蔽室中進行子系統和設備的電磁環境效應試驗,這些試驗有助于明確子系統、設備抗電磁干擾能力。根據電磁波傳播途徑分為傳導發射、傳導敏感度、輻射發射、輻射敏感度等4 類,詳細試驗項目見表1~表4。
這一類別主要描述了在屏蔽室中進行可穿戴/便攜式設備的電磁環境效應試驗。該類試驗是基于Def-Stan標準。

表 1 傳導發射試驗項目Tab.1 Conduction emission testing

表 2 傳導敏感度試驗項目Tab.2 Conducted susceptibility testing

表 3 輻射發射試驗項目Tab.3 Radiation emission testing

表 4 輻射敏感度試驗項目Tab.4 Radiated sensitivity testing

表 5 可穿戴/便攜式設備試驗項目Tab.5 Man-worn and man-portable equipment testing
這一類別的目標是通過采取最低限度的電磁環境效應試驗測試手段,評估空中、陸地和海上輔助設備的電磁兼容能力。輔助設備應滿足抗干擾控制要求(如傳導發射、輻射發射、傳導敏感度和輻射敏感度要求),使得整個系統也具備符合要求的條件。在一些情況下,輔助設備試驗可使用類別501 和502 中的試驗方法,在其他情況下,可使用ISO,IEC,EU 等其他標準替代。
這一類別的目標是為505(空中)、506(海上)、507(陸地)三類平臺提出通用的電磁環境效應試驗要求和必須的試驗程序。
通過開展系統內電磁兼容性、外部電磁環境、電磁環境效應測試和驗證、功能性危害分析、射頻安全、無線電通信與雷達電磁兼容試驗等的試驗和驗證,檢測505(空中)、506(海上)、507(地面)三類被試裝備基本的電磁環境特性。
這一類別的目標是對被試飛機及其所屬系統設備進行全面的電磁環境效應試驗,確保被試飛機所屬的系統和設備(包括軍械、彈藥等)均能在要求的電磁環境下安全有效工作。
闡述了在理想情況下空中平臺和系統開展電磁環境效應試驗的流程,并指出在現實環境中,由于存在無法做到完全消除地面對被試裝備的影響等方面的問題,上述流程無法實現。據此修改了相應的測試方案,提出了合理可行的驗證流程。
AETCP-505 詳述適用于空中平臺和系統的電磁環境效應要求和必須的試驗程序。505 應與AECTP-504一起閱讀,504 中的要求均應滿足。
1)設計評估&控制程序。制定電磁環境效應試驗計劃并明確機載電子、電氣設備的電磁兼容性要求。
2)設備質量檢測。為最大限度的降低裝備無法通過整機試驗的風險,在進行飛機系統級試驗前,先開展飛機設備級電磁兼容測試。
3)系統集成檢測。對飛機的關鍵設備進行整合并開展陸上試驗,從而顯著減少空中測試時間。
4)測試方法決策。綜合考量飛機的外形尺寸以及試驗模擬的外部電磁環境等因素,提出合理可行的測試方案。
5)~8)按照不同的外部環境細分為工作頻域相近、核電磁脈沖和雷電3 種測試方案。
具體測試流程圖見圖1。

圖 1 電磁環境效應試驗流程圖Fig.1 Flow chart showing routes for E3 verification
這一類別的目標是對被試艦船及其所屬系統設備進行電磁環境效應試驗。為滿足系統運行的性能要求,艦船平臺和系統應在可能遇到的電磁環境下滿足電磁兼容性要求。對于水面艦船,系統內和系統間的電磁兼容、殼體生成的互調干擾及電搭接,均應進行試驗驗證。
AETCP-506 詳述適用于海上平臺和系統的電磁環境效應要求和必須的試驗程序。506 應與AECTP-504 一起閱讀,504 中的要求均應滿足。具體測試內容,詳見表6。

表 6 海上平臺和系統的試驗項目Tab.6 Sea platform and system testing
這一類別的目標是對被試車輛等陸地裝備及其所屬系統設備進行電磁環境效應試驗。測試并驗證其操作性能和生存能力(當適用時)。這涉及對車輛電氣/電子系統和附件、軍械系統和安裝的無線電通信系統等系統設備的評估。
AETCP-507 詳述適用于陸地平臺和系統的電磁環境效應要求和必須的試驗程序。507 應與AECTP-504 一起閱讀,504 中的要求均應滿足。具體測試內容,詳見表7。
該類別主要用于評估軍械、彈藥類裝備的電磁防護安全級別并明確測試程序。包含了508/2、508/3、508/4、508/5。其中,508/2 明確了常規測試程序,用于確認包含電起爆裝置(EID)和輔助電氣、電子系統在內的軍械、彈藥在相應環境中的安全性和適用性。508/3 明確了常規測試程序,用于確認含電子發射裝置(EID)彈藥在運輸/存儲,裝配/拆卸,裝卸/裝載,平臺裝載和立即發射后的全生命周期中的安全性和適用性。508/4 明確了設計風險評估程序和測試方法,用于確定暴露于雷電環境條件下的彈藥及相關系統的安全性和適用性。508/5 明確了常規測試程序,用于確認含電子發射裝置(EID)和相關電氣、電子子系統彈藥在核電磁脈沖(NEMP)環境中的安全性和適用性。

表 7 陸地平臺和系統的試驗項目Tab.7 Land platform and system testing
軍械、彈藥的靜電環境要求在AECTP-253 中進行了定義,雷電環境在AECTP-254 中進行了定義,核電磁脈沖在AECTP-256 中進行了定義,電磁輻射環境在AECTP-258 中進行了定義。
該類別目前尚未完成修訂。
現階段,該類別包含了除上述類別外裝備的電磁環境效應要求和必須的試驗程序,例如電磁屏蔽外殼試驗程序以及軍械系統使用低功率發射器的具體要求。
美軍標MIL-STD-461 電磁兼容性(EMC)在過去的數十年間被許多國家參考并用于本國裝備軍事性能的考核中。一些組織使用MIL-STD-461 制訂了自己的衍生標準,例如用于機載設備的RTCA/DO160 等。在很多國家和地區,MIL-STD 被用作制定自己防務標準的參考。
AECTP 501 作為分系統/設備級的試驗要求,起初制訂源于美軍標的MIL-STD-461F、行業標準和國家標準,用來對標美軍標MIL-STD-461G。
需要說明的是,相比上一版本,美軍標MIL-STD-461G 修改了很多試驗項,并新增了CS117“電纜和電源線雷電感應瞬態傳導敏感度”和CS118“靜電放電傳導敏感度”。
現將AECTP-501 與MIL-STD-461G 試驗項目主要異同進行對比,如表8 所示。
美軍標一直以來都是各國標準研制工作時的重要參考。但隨著歐洲工業界、歐盟各國國防部從市場和標準統一化的角度出發推行統一的標準后,以北約標準STANAG 為藍本的AECTP 系列標準結合了各國防務市場最新需求,充分借鑒了多國的國家標準,并在多方的努力下不斷更迭新版本,更貼近當前歐洲防務市場需求現狀,因此AECTP 系列標準將和美軍標一道對標準研制工作有著重要借鑒意義。

表 8 AECTP-501 與MIL-STD-461G 試驗項目對比Tab.8 Testing contrast between AECTP-501 and MIL-STD-461G