飛機(jī)電纜敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與電磁兼容性分析

馬漢英

摘要：電纜在飛機(jī)上合理的敷設(shè)路徑、排列間距是飛機(jī)在航空系統(tǒng)中電磁兼容性的一重要環(huán)節(jié)，同時也是減少線束中電線、電纜及設(shè)備間的電磁耦合的有效手段。本文主要通過對電線、電纜的分類特性及布線要求進(jìn)行了介紹，從而淺析電線、電纜敷設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與電磁兼容性的影響。

關(guān)鍵詞：飛機(jī)；電纜敷設(shè)；電磁兼容性

引言

隨著世界經(jīng)濟(jì)全球化和航空技術(shù)的飛速發(fā)展，飛機(jī)航空系統(tǒng)中將增加大量的現(xiàn)代電子設(shè)備，同時電子設(shè)備功率日益加大，連接的各種網(wǎng)絡(luò)也越來越復(fù)雜，這必然導(dǎo)致它們在其周圍空間產(chǎn)生的電磁場電平的不斷增加，因此，我們在電纜敷設(shè)路徑、排列方面要格外提高設(shè)計(jì)要求，要盡可能降低電磁耦合，使敏感線遠(yuǎn)離干擾源，否則會因電磁干擾及電磁兼容的問題影響飛機(jī)分系統(tǒng)和設(shè)備性能降低，甚至影響飛行安全。

一、電纜敷設(shè)的要求

1.1電纜（含電線）的選擇

飛機(jī)電線電纜的選擇應(yīng)主要針對飛機(jī)的設(shè)計(jì)要求，充分考慮每根電線電纜干擾或敏感特性，適應(yīng)的電氣負(fù)載、環(huán)境溫度及成捆的線束、防護(hù)管和其它纏包物的熱影響，使導(dǎo)體不超過額定工作溫度。電壓、電流、環(huán)境溫度、機(jī)械強(qiáng)度、磨損、柔韌性、氣壓高度和極端的環(huán)境等要求，是設(shè)計(jì)在選擇電線、電纜時應(yīng)考慮的典型因素。同時導(dǎo)體退化因素也要考慮，在電線線芯的選擇上通常采用鍍層為錫、銀、鎳等材料的銅導(dǎo)體，部分飛機(jī)也采用鋁制導(dǎo)體作為導(dǎo)線的線芯。

1.2線束

飛機(jī)線束之間的電磁兼容是電子電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)必須考慮的重要因素，通常線束敷設(shè)工藝要求排列和走向應(yīng)合理、順直，避免交叉與扭曲及急劇彎曲，以保障每束線中導(dǎo)線之間干擾降到最低。

1.3電氣負(fù)載線

容易干擾其它導(dǎo)線，而不易被干擾的交、直流配電線，不包括主電源饋電線。此類線需單獨(dú)成束，隔離敷設(shè)，通常不屏蔽，可與接地線扭絞以減少磁場感應(yīng)。

1.4隔離敷設(shè)

為了提高飛機(jī)飛行的安全性， 現(xiàn)代飛機(jī)重要系統(tǒng)大多采用冗余度設(shè)計(jì)。這些控制系統(tǒng)如飛控、發(fā)動機(jī)布線應(yīng)與其他布線隔離敷設(shè)。在不同的線路和路線中的布線隔離應(yīng)避免將重要功能置于同一路線中。如果著火或過熱導(dǎo)致局部布線損壞，這種物理隔離能夠防止所有重要接線被毀。某些關(guān)鍵的接線，像發(fā)動機(jī)功率饋線、火災(zāi)探測與滅火接線、液壓關(guān)斷電磁閥接線不能出現(xiàn)電纜折斷，以保證完整性并防止斷路和插接器出現(xiàn)電弧。敏感信號線應(yīng)不與輻射功率的電纜并排布設(shè)，敏感信號線也需屏蔽， 以防止不必要的信號干擾。

二、電纜敷設(shè)的電磁兼容性設(shè)計(jì)分析

電氣設(shè)備按電磁兼容性要求在成品廠進(jìn)行設(shè)計(jì)后，機(jī)上設(shè)備之間的電纜敷設(shè)將是影響飛機(jī)系統(tǒng)電磁兼容性的一個重要因素。由于電子設(shè)備及傳輸信號的種類很多，布線不當(dāng)將造成很大的電磁干擾。電纜是傳輸信號的重要途徑，同時也給干擾信號通過耦合進(jìn)入系統(tǒng)提供了載體，大多數(shù)導(dǎo)線間的電磁耦合發(fā)生在同一束電纜中。

2.1電線特性分析

飛機(jī)上使用的電線種類很多，而且各自的特點(diǎn)也不相同，只有清楚了解它們的特性才能很好地對電纜敷設(shè)進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)電纜自身結(jié)構(gòu)區(qū)分，下面介紹幾種典型的電纜線：

扭絞線：扭絞是電線交叉的一種形式。在飛機(jī)上常采用扭絞所具有的平衡結(jié)構(gòu)來控制電纜敷設(shè)引起電磁干擾信號的感性耦合。

屏蔽線：電纜間的耦合主要是近場耦合，電纜屏蔽是減少耦合的一種有效辦法。對于感性耦合，屏蔽的機(jī)理主要是依靠高導(dǎo)磁材料所具有的小磁阻起磁分路作用，也就是由屏蔽體為磁場提供一條低磁阻通路，使屏蔽層內(nèi)部空間的磁場大大減弱。因此，可用高導(dǎo)磁材料把干擾源散發(fā)的磁通與感應(yīng)回路隔離開來，并能把部分通向感應(yīng)回路的交鏈磁通反射掉。

同軸電纜：它是非平衡電線，具有均勻的特性阻抗和較低的損耗，廣泛用于高頻信號的傳輸。其差模干擾可分成兩部分：一是場對電纜的干擾，使電纜表層產(chǎn)生干擾電流；二是由于電纜的轉(zhuǎn)移阻抗使表面電流轉(zhuǎn)換為差模電壓，作用在放大器或邏輯電路的輸入端，經(jīng)過這一過程使外界的干擾電平得到較大幅度的衰減。

2.2電線電磁兼容性的分類與布線要求

飛機(jī)上不同種類的電纜敷設(shè)通道不同，隨著飛機(jī)設(shè)計(jì)要求的不斷提高，飛機(jī)上電纜安裝密度增大，根據(jù)電線、電纜干擾特性和用途主要分為一次電源線（I類）、二次電源線（II類）、控制線（III類）、低電平敏感線（IV類）、隔離線（V類）和系統(tǒng)布線（VI類）。

一次電源線是與交流電動機(jī)、照明系統(tǒng)等電氣負(fù)載連接的交流電源線和直流電源線。這類電線一般不需要屏蔽，可采用扭絞形式，以降低磁場耦合，和其他電線要保證有15cm的間距。

二次電源線指電子、儀表與電源的布線，傳輸5KV以內(nèi)的二次直流電壓的電線也屬此類，一般可采用扭絞非屏蔽線，以使輻射或感應(yīng)磁場的耦合降到最低，但對射頻敏感的放大器供電線，則需屏蔽。除與一次電源線外，此類線的敷設(shè)應(yīng)與其它線之間保證有7.5cm的間距。

連接到短時間工作的設(shè)備和部件的電線為控制線，它與電源線之間要有15cm的間距，與其它電線應(yīng)有7.5cm的間距。敏感設(shè)備所使用的電線電纜為低電平敏感線，需要屏蔽處理，以避免外部電磁場的干擾和內(nèi)部電磁場的輻射。

2.3電纜敷設(shè)的需求

在機(jī)上敷設(shè)電纜時，由于空間等條件的限制，布線可能無法滿足理想的間距要求，但應(yīng)限制在一定的范圍內(nèi)，以滿足電磁兼容性的要求。在機(jī)上安裝電纜時，需注意以下幾點(diǎn)：

a）接收設(shè)備高頻電纜和發(fā)射設(shè)備高頻電纜應(yīng)在機(jī)身頂部和下部相對安裝；

b）導(dǎo)線組在機(jī)身左右側(cè)平行安裝；

c）電纜通過減輕孔前、后應(yīng)保持一定的間距；

d）電源線不與敏感線和隔離線捆扎在一起；

e）連接器最好采用同類電線，隔離線、敏感線不應(yīng)和電源線、控制線共用連接器；

f）信號線和其回線應(yīng)安置在相鄰插針上；

g）輸入、輸出信號線不應(yīng)捆扎在一起；

h）交流供電線和其它電纜、高電平控制線和低電平敏感線應(yīng)分開固定。

2.4電纜敷設(shè)的接地要求

接地是電子設(shè)備工作中必須采取的技術(shù)措施。接地設(shè)計(jì)對各種干擾的影響是很大的，因此在電磁兼容領(lǐng)域中，接地技術(shù)至關(guān)重要，其中包括接地點(diǎn)的選擇、電路組合接地的設(shè)計(jì)和抑制接地干擾措施的合理應(yīng)用等。接地為電路提供零電位參考點(diǎn)，并為干擾電壓提供低阻抗通路，使系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定工作的目的。屏蔽接地可取得良好的電磁屏蔽效果，達(dá)到抑制電磁干擾的目的。一個接地系統(tǒng)的有效性，取決于減少接地系統(tǒng)的電位差和地電流的程度。一個不成功的接地系統(tǒng)，往往使這些雜散寄生阻抗的電壓、電流耦合到電路、分系統(tǒng)或設(shè)備中去，從而減弱屏蔽效度。在接地時，要求接地線具有較小的電阻和電感，并且要短、粗或離開地面要低。改變接地線的截面形狀，可改變它的射頻阻抗。在截面積相同時，扁平電纜的射頻阻抗比圓形的要低，其相鄰導(dǎo)體間分布電容要小，可減少傳輸線間的耦合和串?dāng)_，所以它是較好的高頻接地線，同時，它也適合低頻線路，接地線的長度應(yīng)小于四分之一波長（λ），線的長度則要看通過接地線的電流大小，以及允許在接地線上產(chǎn)生的電壓降而定。如果電路對電壓降很敏感，則接地線長度不得超過0.05λ，如果不敏感接地線可到0.15λ。

三、結(jié)束語

隨著飛機(jī)上用電設(shè)備的增加，機(jī)上電纜安裝數(shù)量增多，電纜的布線也變得更加困難，電磁兼容環(huán)境越來越差，設(shè)備間發(fā)生信號干擾的幾率越來越高，進(jìn)而影響飛機(jī)安全。所以，在飛機(jī)上布置電纜時，一定要考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)，根據(jù)飛機(jī)自身結(jié)構(gòu)情況來設(shè)計(jì)電纜通道、接地方式以及接地點(diǎn)，從而減少設(shè)備間的干擾，提高飛機(jī)的飛行安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]程國華，張瑤佳，王莉，阮立剛.基于矩形電纜的飛機(jī)主饋線敷設(shè)方式的阻抗優(yōu)化研究[J].電線電纜，2017（04）：6-11.

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