直升機(jī)高度表電磁兼容問題研究

石元鵬

摘要：直升機(jī)高度表電磁兼容問題，會(huì)導(dǎo)致高度表相應(yīng)的測(cè)高數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出顯示紊亂的狀況，嚴(yán)重影響直升機(jī)的飛行安全。本文簡(jiǎn)述了直升機(jī)高度表的概況，探究了直升機(jī)高度表兼容問題，以期為直升機(jī)高度表兼容問題的有效解決提供借鑒。

關(guān)鍵詞：直升機(jī)；高度表；電磁兼容

前言：當(dāng)前，直升機(jī)各項(xiàng)性能得到顯著提高，直升機(jī)對(duì)各類電子設(shè)備呈現(xiàn)出較強(qiáng)的依賴性。在狹小的直升機(jī)空間內(nèi)，配置安裝了諸多種類和不同用途的電子設(shè)備，各類設(shè)備間極易產(chǎn)生不兼容問題，對(duì)直升機(jī)性能造成不良影響。無線電高度表是配置安裝于直升機(jī)內(nèi)部的重要電子設(shè)備，對(duì)于直升機(jī)飛行及著陸的安全性具有至關(guān)重要的影響。因此，要加強(qiáng)對(duì)直升機(jī)高度表兼容問題的深入研究，促進(jìn)直升機(jī)高度表兼容問題的有效解決。

一、直升機(jī)高度表概述

直升機(jī)無線電高度表，是配置于直升機(jī)的重要導(dǎo)航設(shè)備。在各類氣象狀況下，直升機(jī)高度表均能實(shí)現(xiàn)對(duì)飛機(jī)距離地面或者海平面相應(yīng)真實(shí)高度的精確測(cè)量。直升機(jī)高度表不僅能為飛行員提供必要的高度信息，實(shí)現(xiàn)低空飛行安全性的有效增強(qiáng)，還能將模擬高度以及數(shù)字高度相關(guān)信息向直升機(jī)配備的自動(dòng)駕駛儀以及雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)提供[1]。直升機(jī)無線電高度表系統(tǒng)主要包括發(fā)射天線、接收天線以及顯示器等。

二、直升機(jī)高度表兼容問題研究

（一）直升機(jī)高度表顯示紊亂故障

直升機(jī)高度表缺乏合理的機(jī)上布局，其天線受到其他設(shè)備產(chǎn)生的干擾，所接受信號(hào)缺乏穩(wěn)定性，超出收發(fā)機(jī)具備的解算能力，將導(dǎo)致輸出數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出紊亂狀態(tài)。另外，直升機(jī)高度表受電磁輻射干擾，將導(dǎo)致輸出信號(hào)缺乏穩(wěn)定性[2]。

（二）高度表干擾問題解決方案

對(duì)高度表干擾問題進(jìn)行解決，要對(duì)高度表天線進(jìn)行科學(xué)布局，實(shí)現(xiàn)直升機(jī)系統(tǒng)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(duì)高度表天線進(jìn)行重新布局。②將超短波天線從原布局向前移動(dòng)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(dòng)1000mm左右的距離，高度表天線保持原有布局。借助FEKO軟件對(duì)三種解決思路實(shí)施分析仿真。

1.隔離度計(jì)算

天線隔離度，對(duì)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(yīng)的功率 與發(fā)射天線相應(yīng)功率 的比值，如下式表示：

發(fā)射天線相應(yīng)的發(fā)射功率以 表示，增益以 表示，接收天線相應(yīng)的接收功率以 表示，增益以 表示；接受天線與發(fā)射天線二者間距離以 表示，可采用如下公式對(duì)天線隔離度進(jìn)行計(jì)算：

在上式中， 與 為歸一化方向性函數(shù)； 表示發(fā)射天線相應(yīng)坐標(biāo)系中接收點(diǎn)指向角； 表示接收天線相應(yīng)坐標(biāo)系中發(fā)射點(diǎn)指向角。

當(dāng)收發(fā)天線相應(yīng)的極化呈現(xiàn)出不完全匹配狀態(tài)時(shí)，要對(duì)極化失配帶來的隔離度 進(jìn)行增加，如下式所示：

2.高度表隔離度計(jì)算結(jié)果

對(duì)三種方案實(shí)施高度表隔離度仿真計(jì)算，可知方案①呈現(xiàn)的隔離度相對(duì)較低，難以滿足相關(guān)要求；方案②和方案③各自呈現(xiàn)出的高度表隔離度均能良好滿足高度表相關(guān)工作要求。

3.高度表裝機(jī)方向圖

對(duì)高度表裝機(jī)方向進(jìn)行仿真分析可知，在各方案中，高度表天線相應(yīng)的輻射增益相對(duì)于各自的自由空間，均呈現(xiàn)出相同幅度的輻射減少。但主瓣寬度仍無法實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)要求的良好滿足。在方案①中，受超短波天線相應(yīng)反射及串?dāng)_影響，XZ面主瓣方向呈現(xiàn)出顯著的振蕩現(xiàn)象，會(huì)對(duì)高度表工作的穩(wěn)定性造成不良影響；在方案②中，裝機(jī)方向圖造成較大后瓣的產(chǎn)生，極易引發(fā)電磁干擾影響其他設(shè)備；在方案③中，主瓣寬度能良好滿足相關(guān)要求，且呈現(xiàn)出良好的圓滑度，后瓣以及旁瓣呈現(xiàn)出極低的壓制狀態(tài)[3]。

4.超短波天線裝機(jī)方向圖

對(duì)超短波天線裝機(jī)方向圖進(jìn)行仿真可知，在甚高頻相應(yīng)頻段，超短波天線具有相對(duì)較長(zhǎng)的工作波長(zhǎng)。在特高頻相應(yīng)頻段，受機(jī)身遮擋影響，超短波天線安裝位置越對(duì)后艙門進(jìn)行靠近，輻射盲區(qū)漸趨擴(kuò)大。方案②的輻射增益相對(duì)于方案①平均提高了3dB，有助于提高該方向相應(yīng)的通信距離，方案②與方案①在通信上呈現(xiàn)出大致相同的覆蓋范圍。方案③的輻射增益相對(duì)于方案①平均提高了2dB，但是方案③的通信覆蓋范圍相對(duì)于方案①大致增加了60度。因此，相對(duì)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(guān)要求。

4.解決方案確定

對(duì)高度表隔離計(jì)算結(jié)果以及高度表、超短波天線裝機(jī)方向圖相應(yīng)的仿真結(jié)果進(jìn)行綜合考慮，遵循直升機(jī)系統(tǒng)電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)的具體要求，盡量對(duì)直升機(jī)設(shè)備原有布局和狀態(tài)進(jìn)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(dòng)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(jī)實(shí)際狀況，對(duì)高度表的實(shí)際安裝位置實(shí)施微調(diào)。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，直升機(jī)高度表電磁兼容問題會(huì)導(dǎo)致顯示紊亂故障，嚴(yán)重影響直升機(jī)飛行的安全性。因此，可遵循直升機(jī)系統(tǒng)電磁兼容相關(guān)設(shè)計(jì)的具體要求，盡量對(duì)直升機(jī)設(shè)備原有布局和狀態(tài)進(jìn)行保持將超短波天線從原布局向后移動(dòng)1000mm左右的距離，高度表天線保持原有布局，實(shí)現(xiàn)對(duì)高度表電磁兼容問題的有效解決。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]曹乃森， 張學(xué)鋒， 白星. 無線電高度表工作原理與應(yīng)用研究[J]. 科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新， 2017（28）

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