自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容性分析與評價試驗方法

張 春，馬春茂，趙 斌

（西北機(jī)電工程研究所，陜西咸陽 712099）

自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容性分析與評價試驗方法

張 春，馬春茂，趙 斌

（西北機(jī)電工程研究所，陜西咸陽 712099）

首先描述了自行高炮武器系統(tǒng)的特點，并結(jié)合這一特點對自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容性試驗進(jìn)行了探討，給出了現(xiàn)有試驗條件下，進(jìn)行自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容性試驗的方法，為自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容試驗大綱的制定、試驗實施提供借鑒和參考。

自行高炮系統(tǒng)；電磁兼容試驗；關(guān)鍵性分類及降級準(zhǔn)則

隨著軍隊武器裝備機(jī)械化、數(shù)字化、信息化的高速發(fā)展，武器裝備的功能、性能都有了質(zhì)的提高。這些能力的提高，主要是依靠應(yīng)用大量體積小、工作頻帶寬、發(fā)射功率大、接收靈敏度高的各類電子產(chǎn)品來實現(xiàn)。然而，在武器裝備（自行火炮、坦克）有限的空間內(nèi)集成了如此眾多的電子設(shè)備，屏蔽技術(shù)、濾波技術(shù)等電磁兼容處理手段的采用受到極大限制，這勢必帶來武器裝備的電磁兼容性問題。

目前，對設(shè)備級的電磁兼容性，研制單位都依據(jù)GJB 151A／152A來進(jìn)行電磁兼容性試驗，個別特殊環(huán)境使用的設(shè)備，可根據(jù)環(huán)境實測數(shù)據(jù)制定電磁兼容性要求，并以此為依據(jù)進(jìn)行電磁兼容性試驗。然而組成武器裝備的各設(shè)備達(dá)到了電磁兼容性要求，并不能確保武器裝備和武器系統(tǒng)一定是電磁兼容的。如雷達(dá)發(fā)射機(jī)或電臺發(fā)射機(jī)的能量輻射對其他鄰近設(shè)備的干擾、地線回路電流引起的無意中級間耦合干擾、數(shù)字電路對公用同一電源的低電平模擬電路的干擾、輸電線的瞬態(tài)變化對其他設(shè)備的干擾以及武器系統(tǒng)內(nèi)各裝備間的相互干擾等等，都是在構(gòu)成完整的武器裝備和武器系統(tǒng)后而產(chǎn)生的新的干擾形式。因此，進(jìn)行裝備級、系統(tǒng)級電磁兼容性試驗十分必要［1］。

自行高炮武器系統(tǒng)是軍隊遂行防空掩護(hù)任務(wù)的重要裝備，在前蘇聯(lián)、俄羅斯和西方國家受到廣泛重視并得到大力發(fā)展，其組成復(fù)雜，解決好電磁兼容性測試問題十分必要。

1 自行高炮武器系統(tǒng)特點

自行高炮武器系統(tǒng)主要用于對付低空、超低空武裝直升機(jī)、強(qiáng)擊機(jī)、殲轟機(jī)、巡航導(dǎo)彈及戰(zhàn)術(shù)無人機(jī)等空中目標(biāo)。其具有以下特點。

1）系統(tǒng)組成復(fù)雜

自行高炮武器系統(tǒng)的組成通常包括連指揮車、多門自行火炮及各種配套車輛，在系統(tǒng)的作戰(zhàn)、使用和維護(hù)過程中，需要各裝備協(xié)調(diào)工作，共同完成作戰(zhàn)使命，全連的裝備達(dá)10余臺，其中，自行高炮為主戰(zhàn)裝備。

自行高炮為三位一體的武器裝備，即將火力系統(tǒng)、火控系統(tǒng)集成在底盤系統(tǒng)上，系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作完成作戰(zhàn)使命，其中，火控系統(tǒng)的組成又包括雷達(dá)分系統(tǒng)、光電分系統(tǒng)、隨動系統(tǒng)和全炮電氣系統(tǒng)等。各設(shè)備間連接關(guān)系復(fù)雜、體積小、布局緊湊，整套裝備耗電功率大，對外主動輻射源多、輻射功率大。

2）電氣系統(tǒng)集成度高

在自行高炮武器系統(tǒng)中，連指揮車和自行火炮的電氣系統(tǒng)集成度較高，尤以自行火炮為甚，一門自行火炮的全炮電氣系統(tǒng)通常集成了綜合控制系統(tǒng)、火炮控制電氣系統(tǒng)、導(dǎo)航姿態(tài)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)集中配置在同一自行底盤上，并在綜合控制系統(tǒng)的管理、調(diào)度和統(tǒng)一協(xié)調(diào)下完成各項功能和作戰(zhàn)使命。

3）系統(tǒng)內(nèi)各電氣設(shè)備工作樣式繁多

連指揮車和自行高炮系統(tǒng)電氣設(shè)備工作樣式繁多，所配電源就有多種體制，從直流到交流，從低壓到高壓，用電功率從幾十瓦到數(shù)十千瓦；工作頻帶范圍寬廣，從工作在幾百赫茲的低頻設(shè)備到視頻和工作在數(shù)十吉赫茲的射頻；這些設(shè)備同時工作時，不但要工作穩(wěn)定、可靠和相互兼容，還要確保一定的可靠工作安全裕度。另外，還應(yīng)確保操作人員長期工作的安全性。

4）系統(tǒng)工作模式多樣

自行高炮武器系統(tǒng)通常按連套進(jìn)行配置，連套作戰(zhàn)時可采用多種工作模式以滿足不同的戰(zhàn)場需求，包括在連指揮車的統(tǒng)一指揮協(xié)調(diào)下進(jìn)行的聯(lián)合作戰(zhàn)模式，在兩門自行高炮間進(jìn)行的主、從車作戰(zhàn)模式和單炮獨立作戰(zhàn)模式。

每門自行高炮也具有多種工作模式，供電模式包括車內(nèi)供電和車外供電，車內(nèi)供電又包括主機(jī)電站供電和輔機(jī)電站供電；對目標(biāo)的搜索／導(dǎo)引模式，包括搜索雷達(dá)搜索／導(dǎo)引和車長鏡搜索／導(dǎo)引；對目標(biāo)的跟蹤模式包括雷達(dá)跟蹤、光電跟蹤及各種跟蹤方式的組合跟蹤。

自行高炮內(nèi)部電氣設(shè)備也具有多種工作模式，通常包括對不同目標(biāo)時的工作模式、不同功率的工作模式、不同作戰(zhàn)環(huán)境下的工作模式和不同操作使用要求下的工作模式。

5）作戰(zhàn)使用方式靈活多樣

在作戰(zhàn)環(huán)境中，自行高炮可能獨立完成對空、對地面和對海面目標(biāo)的作戰(zhàn)使用，可能對機(jī)械化部隊遂行跟進(jìn)防空掩護(hù)，也可能與其他類型的防空高炮、防空導(dǎo)彈配合，共同承擔(dān)重要目標(biāo)的對空掩護(hù)任務(wù)。

綜上，可以看出，自行高炮武器系統(tǒng)工作的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，是典型的信息化武器。任何的電磁兼容性問題都會影響到武器系統(tǒng)的質(zhì)量。因此，解決武器系統(tǒng)可能潛在的電磁兼容性問題，確保武器系統(tǒng)的質(zhì)量，就必須進(jìn)行電磁兼容性試驗。

2 系統(tǒng)電磁兼容性試驗基本要求

2．1 試驗條件

2．1．1 被試裝備條件

1）在進(jìn)行系統(tǒng)電磁兼容性試驗前，各分系統(tǒng)／單體必須工作正常；被測裝備已完成戰(zhàn)術(shù)技術(shù)指標(biāo)中規(guī)定的各項功能、性能要求。

2）各分系統(tǒng)、設(shè)備及所配軟件必須固化，不得使用調(diào)試用的軟／硬件。

3）各分系統(tǒng)／單體設(shè)備都應(yīng)滿足GJB 151A－1997或根據(jù)設(shè)備特殊環(huán)境制定的相關(guān)電磁兼容性要求。

2．1．2 測試條件

1）系統(tǒng)電磁兼容性試驗在電磁兼容開闊試驗場進(jìn)行。

2）被測裝備采用實際作戰(zhàn)時的供電方式供電，測試儀器采用外部電源供電。

3）被測裝備采用正常工作狀態(tài)，被測裝備具有多種工作狀態(tài)時，應(yīng)在每種工作狀態(tài)下均開展電磁兼容性測試，測試儀器應(yīng)良好接地。

4）制定詳細(xì)的試驗大綱和試驗實施細(xì)則，試驗大綱必須通過相關(guān)部門組織的專家評審。5）系統(tǒng)研制方應(yīng)提供被試裝備相關(guān)電磁兼容材料，以確保試驗的順利開展。6）試驗人員應(yīng)熟悉被測試裝備，熟練操作測試設(shè)備，具備電磁兼容測試經(jīng)驗。

2．2 確定試驗項目

主要包括定性試驗和定量試驗兩部分內(nèi)容。

根據(jù)GJB 1389A—2005中的要求，主要包括安全裕度、外部RF輻射環(huán)境、雷電和靜電、裝備、人員和燃油防護(hù)等內(nèi)容?？赏ㄟ^剪裁以適應(yīng)特定的裝備需要［2］。

2．3 明確關(guān)鍵性分類及降級準(zhǔn)則

被試驗裝備中各分系統(tǒng)／單體設(shè)備根據(jù)其電磁兼容性問題對裝備可能造成的后果或危害的程度，可分為不同的電磁兼容性類別。降級準(zhǔn)則是用來鑒定分系統(tǒng)／單體設(shè)備工作是否正常的標(biāo)準(zhǔn)，用它來規(guī)定和鑒定故障。

3 自行高炮系統(tǒng)電磁兼容性試驗方法

針對自行高炮武器系統(tǒng)的特點以及系統(tǒng)電磁兼容性基本要求，確定如下試驗方法。

3．1 試驗項目

自行高炮武器系統(tǒng)的電磁兼容性試驗的項目通常包括系統(tǒng)各裝備定性試驗、定量試驗以及自行高炮武器系統(tǒng)間定性試驗。

3．1．1 定性試驗

定性試驗應(yīng)在自行高炮武器系統(tǒng)可能的各種供電方式下進(jìn)行。系統(tǒng)定性試驗主要是驗證自行高炮武器系統(tǒng)內(nèi)各配套裝備在對各種工作模式下的電磁自兼容性，連指揮車、多門自行高炮和配套車輛協(xié)調(diào)工作時的電磁兼容性，以及各作戰(zhàn)單元內(nèi)的電磁自兼容性。

各配套裝備的電磁自兼容性定性試驗方法是在各種供電模式、工作模式和與其他裝備可能的組合模式下，裝備內(nèi)相應(yīng)設(shè)備開機(jī)，功率可調(diào)設(shè)備處于最大功率狀態(tài)，檢查所有設(shè)備是否受到其他裝備的干擾，是否能確保完成既定的工作任務(wù)。

武器系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作時的電磁兼容性試驗方法是自行高炮武器系統(tǒng)按戰(zhàn)時配置，各雷達(dá)、電臺等設(shè)備處于最大功率發(fā)射狀態(tài)，檢查所有裝備的工作是否受到其他裝備的干擾，是否能確保完成既定的工作任務(wù)。以及各作戰(zhàn)單元內(nèi)部各分系統(tǒng)／單體相互間的電磁干擾情況。當(dāng)試驗條件具備時，可考慮將未來自行高炮武器系統(tǒng)掩護(hù)機(jī)械化部隊作戰(zhàn)時的被掩護(hù)或協(xié)同作戰(zhàn)的其他裝備一同納入此定性試驗過程中，達(dá)到更接近實戰(zhàn)狀態(tài)下的武器系統(tǒng)電磁兼容性試驗。

各作戰(zhàn)單元內(nèi)的電磁自兼容性試驗方法是逐個檢查所有各分系統(tǒng)／單體上電和工作時，對其他某一分系統(tǒng)／單體的工作是否造成干擾。一旦發(fā)現(xiàn)存在相互干擾，則用專用儀器進(jìn)行診斷，對干擾源、傳播途徑和敏感設(shè)備的特性進(jìn)行測試，并以此為依據(jù)提出解決問題的措施，由研制單位消除干擾影響，達(dá)到定性電磁兼容性要求。

3．1．2 定量試驗

定量試驗在自行高炮武器系統(tǒng)各種供電方式下進(jìn)行，定量試驗在自行高炮武器系統(tǒng)達(dá)到了定性試驗兼容后進(jìn)行。主要進(jìn)行傳導(dǎo)干擾安全裕度、輻射干擾安全裕度、電源線時域尖峰信號測試、靜電防護(hù)以及操作員位置電磁輻射場危害測試。

對直流28 V電源進(jìn)行電源線時域尖峰脈沖信號測量時，依據(jù)GJB 298—1987《軍用車輛28伏直流電氣系統(tǒng)特性》規(guī)定進(jìn)行，尖峰脈沖電壓持續(xù)時間小于50μs、尖峰脈沖幅度不應(yīng)超過＋250 V。

操作員位置電磁輻射場危害測試，在自行高炮全系統(tǒng)開機(jī)并處于最大功率（發(fā)射設(shè)備處于發(fā)射狀態(tài)）工作狀態(tài)下進(jìn)行測量。依據(jù)GJB 5313—2004《電磁輻射暴露限值和測量方法》規(guī)定進(jìn)行，操作員位置的輻射場強(qiáng)不應(yīng)大于相應(yīng)輻射模式和輻射頻率所對應(yīng)的安全門限。

3．2 關(guān)鍵性分類及降級準(zhǔn)則

根據(jù)自行高炮武器系統(tǒng)中各分系統(tǒng)／單體電磁兼容性的關(guān)鍵性，對這些分系統(tǒng)／單體進(jìn)行關(guān)鍵性分類，分類原則如下。

第1類：電磁兼容問題會引起危及生命和嚴(yán)重阻礙任務(wù)的執(zhí)行，耽誤發(fā)射或大大降低系統(tǒng)的有效性；第1類分系統(tǒng)／單體的安全裕度指標(biāo)不小于16．5 d B；

第2類：電磁兼容問題會導(dǎo)致降低系統(tǒng)的有效性，從而影響任務(wù)的完成；第2類分系統(tǒng)／單體的安全裕度指標(biāo)不小于6 d B；

第3類：電磁兼容問題會導(dǎo)致人員煩惱、有輕微不適感或影響性能，但不降低系統(tǒng)的有效性；第3類分系統(tǒng)／單體的安全裕度指標(biāo)不考核。

具體電磁兼容性關(guān)鍵性分類參考表1來確定，但不同配置的武器系統(tǒng)可進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整［3］。

降級準(zhǔn)則可根據(jù)不同分系統(tǒng)／單體設(shè)備的配置、工作原理和操作使用特點具體制定，通常以確定系統(tǒng)性能有所下降，但不明顯影響系統(tǒng)的作戰(zhàn)使用功能為原則。

表1 自行高炮系統(tǒng)分系統(tǒng)／單體的關(guān)鍵性分類表

3．3 試驗原則及注意事項

1）在進(jìn)行自行高炮武器系統(tǒng)電磁兼容性試驗時，即使個別單體設(shè)備未通過GJB 151A—1997中規(guī)定的要求，但在自行高炮武器系統(tǒng)內(nèi)的實際電磁環(huán)境基礎(chǔ)上可正常工作，且能達(dá)到相應(yīng)的安全裕度，則可認(rèn)為自行高炮武器系統(tǒng)滿足電磁兼容性要求。

2）傳導(dǎo)干擾電平測量時，應(yīng)在分系統(tǒng)／單體的互聯(lián)線上，用電流探頭測出該分系統(tǒng)／單體在最大功率工作狀態(tài)下的傳導(dǎo)干擾電平。

3）輻射干擾電平測量時，測量設(shè)備天線在雷達(dá)、詢問機(jī)、電臺等系統(tǒng)輻射電磁波的主波瓣工作時，應(yīng)加陷波器或衰減器，以免對測試設(shè)備造成損害。

4）輻射安全裕度測量，進(jìn)行敏感度照射時，應(yīng)避開雷達(dá)、詢問機(jī)、電臺等系統(tǒng)接收頻帶，以免對裝備造成損害。

5）直流28 V電源線時域尖峰脈沖電壓測量時，測量過程應(yīng)至少進(jìn)行5次，并取最大一次測量數(shù)據(jù)出具在測試報告中。

6）操作員位置電磁輻射場危害測試時，系統(tǒng)應(yīng)處于最大功率工作狀態(tài)，操作人員正常工作姿態(tài)的眼部、胸部和下腹部位置各測量3次，每次測量時間大于10 s，取每次測量最大平均值作為測量結(jié)果。

4 結(jié) 語

本文所探討的電磁兼容性試驗方法是針對自行高炮武器系統(tǒng)展開的，自行高炮武器系統(tǒng)通過上述試驗后，可極大的提高自行高炮武器系統(tǒng)的電磁兼容性水平。

隨著武器系統(tǒng)信息化的進(jìn)一步發(fā)展，對復(fù)雜環(huán)境下裝備的適應(yīng)性提出了更高要求，安全裕度的概念也會有所改變。目前大家通用的安全裕度試驗方法對裝備的考核偏于寬松，考核不出裝備在復(fù)雜環(huán)境下的電磁兼容性能。且隨著作戰(zhàn)模式（全天候、多兵種）以及高新武器的不斷應(yīng)用，武器裝備所面臨的電磁環(huán)境會更加惡劣。如武器裝備要具有抗雷擊、抗電磁炸彈以及抗靜電的能力。這些能力的提出為人們今后的電磁兼容性試驗技術(shù)又提出了新的要求。人們應(yīng)從現(xiàn)在做起，從現(xiàn)有條件入手，積極準(zhǔn)備，研究未來武器裝備可能面臨的電磁環(huán)境，依此制定出更加合理的試驗方法。

［1］ 王培章，錢祖平，于同彬．電磁兼容技術(shù)［M］．北京：人民郵電出版社，2011．

［2］ GJB 1389A—2005，系統(tǒng)電磁兼容性要求［S］．

［3］ 陳 熙，張冠杰，劉騰誼．35mm高炮技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：國防工業(yè)出版社，2002．

TJ306

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1008－1542（2011）12－0180－04

2011－06－20；責(zé)任編輯：陳書欣

張 春（1970－），男，陜西咸陽人，研究員級高級工程師，主要從事武器系統(tǒng)電氣總體技術(shù)方面的研究。