飛機改裝中的電磁兼容控制

閆曉春 劉波

摘 要：滿足飛機改裝中的電磁兼容控制要求是保證飛機機載產(chǎn)品試驗的首要條件之一。為了保證飛機改裝的電磁兼容控制，通過飛機改裝和試驗測試，提出設(shè)計、施工，測試，逐步分層的電磁兼容控制研究。

關(guān)鍵詞：電磁輻射 電磁兼容 接地 屏蔽

中圖分類號：V2 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（a）-0086-01

隨著中國航空工業(yè)的發(fā)展，越來越多的新技術(shù)和新產(chǎn)品逐步的應用到飛機上來。但它們在應用飛機上之前，大都是通過飛機為試驗平臺，通過飛機改裝，加裝需要的測試設(shè)備并收集、分析試驗數(shù)據(jù)來驗證加裝機載產(chǎn)品的性能。然而，飛機改裝不僅結(jié)構(gòu)上要滿足剛度和強度的要求，同時也要滿足電磁兼容性能要求。從而在滿足飛行試驗加裝設(shè)備要求的同時又不會對飛機試驗平臺產(chǎn)生安全方面的影響。

1 電磁兼容

電磁兼容是指設(shè)備在共同的電磁環(huán)境中能一起執(zhí)行各自功能的共存狀態(tài)，也就是設(shè)備或者系統(tǒng)在規(guī)定的電磁環(huán)境下，不因受到電磁干擾而降低工作性能。他們本身產(chǎn)生的電磁輻射亦不大于規(guī)定的要求，以免影響其他設(shè)備的正常工作，從而達到系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備的互不干擾共同運行的目的。

電磁兼容性包括兩方面：電磁干擾（elec tromagnetic interference；EMI）、電磁耐受（electromagnetic susceptibility；EMI）。EMI指的是電氣產(chǎn)品本身通電后，因電磁感應效應所產(chǎn)生的電磁波對周圍電子設(shè)備所造成的干擾影響；EMS則是指電氣產(chǎn)品本身對外來電磁波的干擾防御能力。其中EMI包括：CE（傳導干擾），RE（輻射干擾），PT（干擾功率測試）等等。EMS包括：ESD（靜電放電），RS（輻射耐受），EFT/B（快速脈沖耐受），surge（雷擊），CS（傳導耐受）等等。

電磁兼容是研究電磁干擾的問題。在任何系統(tǒng)中，要形成電磁干擾必須具備3個基本條件，即騷擾源，對騷擾敏感的接收單元，把能量從騷擾源耦合到接收單元的傳輸通道，稱為電磁干擾三要素。（如圖1）

2 飛機改裝中常見的主要電磁騷擾源

（1）發(fā)射機—— 通信系統(tǒng)、遙測系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)等通過發(fā)射機向外發(fā)射信號時，都有可能通過信號線或電源線向外傳導，引起電磁干擾。

（2）具有開關(guān)電源與時鐘振蕩器的設(shè)備。

（3）繼電器、接觸器等開關(guān)電器，尤其是進行通斷的瞬間，電磁干擾會更加嚴重。

（4）變流機、變壓器等設(shè)備—— 這些設(shè)備在啟動或者停止時會對電網(wǎng)造成一定得沖擊甚至會電源波形畸變，從而產(chǎn)生嚴重的電磁干擾。

（5）靜電—— 靜電荷在同一種物體之間的轉(zhuǎn)移就是靜電釋放，雖然靜電釋放電量小，但是釋放電壓極高，產(chǎn)生較為嚴重的電磁干擾。

3 飛機改裝中的電磁兼容控制方法

3.1 機械改裝

機械改裝涉及的電磁兼容問題主要是位置的選擇，考慮的是信號的遮擋和加裝設(shè)備與原機設(shè)備，加裝設(shè)備與加裝設(shè)備之間的隔離情況。具體的選擇機械改裝的位置主要是通過仿真和電磁隔離度的測量來確定。

3.2 電氣改裝

電氣改裝中電磁兼容的設(shè)計和控制主要是通過對電源供電和信號控制來實現(xiàn)的。

3.2.1 電氣改裝中的電源控制的主要原則

（1）改裝設(shè)計中的電源在地面和飛行時均可給加裝設(shè)備供電，方便地面通電試驗和空中試驗。

（2）改裝設(shè)計中的交流電源要有欠壓、過壓、過頻、欠頻、短路等保護措施。

（3）改裝設(shè)計中電纜敷設(shè)要符合電磁兼容控制措施。

（4）改裝設(shè)計中改裝設(shè)備電源最好與原機電網(wǎng)進行隔離設(shè)計。

（5）改裝設(shè)計中電源應不影響原機電網(wǎng)和設(shè)備的正常工作，不影響原機的飛行操縱。

3.2.2 電氣改裝中的線纜設(shè)計和敷設(shè)要求

（1）電源線及大功率線束采用雙絞屏蔽線作為電源線，使交直流電源線單位長度的絞合次數(shù)不同以抵消感應電壓。

（2）電源線與信號線、控制線，交直流負線分開，使電源線敷設(shè)的電磁干擾降低到最小。

4 改裝飛機中的電磁兼容設(shè)計方法

進行電磁兼容設(shè)計是保證改裝飛機加裝系統(tǒng)電磁兼容性的前提和基礎(chǔ)，主要有控制干擾源、抑制電磁干擾、增強敏感設(shè)備的抗電磁干擾能力。改裝人員必須要研究干擾源設(shè)備的電氣特性，電磁干擾的傳播途徑和敏感設(shè)備的電氣特性。根據(jù)具體的分析采取相應的控制措施，保證加改裝系統(tǒng)與機載系統(tǒng)正常工作。飛機改裝中的電磁兼容設(shè)計方法主要有硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。

4.1 硬件設(shè)計

根據(jù)采取的措施在實現(xiàn)電磁兼容時的重要性，“分層綜合設(shè)計法”，分層依次進行設(shè)計。例如第一層：器件的選型；第二層：接地設(shè)計。這兩層是從產(chǎn)品的源頭根本解決電磁兼容問題。第三層：屏蔽設(shè)計；第四層：濾波設(shè)計、瞬態(tài)干擾抑制設(shè)計，并在每一層進行接地、屏蔽和濾波的綜合設(shè)計等。這樣進行的電磁兼容設(shè)計也并不是完美的，還要通過在實際的工作環(huán)境進行驗證和綜合考慮各方因素。

4.2 軟件設(shè)計

電磁兼容軟件設(shè)計中主要采取的措施是軟件濾波，軟件濾波的常見方法有以下十種：（1）限幅濾波法（又稱程序判斷濾波法）。（2）中位值濾波法。（3）算術(shù)平均濾波法。（4）遞推平均濾波法（又稱滑動平均濾波法）。（5）中位值平均濾波法（又稱防脈沖干擾平均濾波法）。（6）限幅平均濾波法。（7）一階滯后濾波法。（8）加權(quán)遞推平均濾波法。（9）消抖濾波法。（10）限幅消抖濾波法

以算術(shù)平均濾波法為例：采取算數(shù)平均濾波法就是連續(xù)取N個采樣值經(jīng)行算數(shù)平均運算，這樣的信號是一個平均值，信號在某一數(shù)值范圍內(nèi)上下波動，主要是對具有隨機干擾的信號進行濾波。

5 結(jié)語

電磁兼容在飛機改裝中是一個較為復雜的問題，涉及到眾多的設(shè)備產(chǎn)品的電磁敏感度，同時加上飛機本身就是一個復雜的電磁體。所以改裝飛機中，尤其是在改裝設(shè)計中必須要充分考慮到電磁兼容性，加之電磁兼容故障表現(xiàn)形式比較多樣，往往給設(shè)計人員和施工人員帶來很大的困擾，因此在實踐中不斷摸索和積累處理電磁兼容故障的經(jīng)驗，對飛機改裝中電磁兼容控制有非常重要的意義。

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