電磁兼容技術(shù)在改裝設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

孫浩偉

[摘 要]滿足飛機(jī)改裝中的電磁兼容控制要求是保證飛機(jī)機(jī)載產(chǎn)品試驗(yàn)的首要條件之一。為了保證飛機(jī)改裝的電磁兼容控制，通過飛機(jī)改裝和試驗(yàn)測(cè)試，提出設(shè)計(jì)、施工，測(cè)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(hào)：V260.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）16-0368-01

隨著中國(guó)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(yīng)用到飛機(jī)上來。但它們?cè)趹?yīng)用飛機(jī)上之前，大都是通過飛機(jī)為試驗(yàn)平臺(tái)，通過飛機(jī)改裝，加裝需要的測(cè)試設(shè)備并收集、分析試驗(yàn)數(shù)據(jù)來驗(yàn)證加裝機(jī)載產(chǎn)品的性能。然而，飛機(jī)改裝不僅結(jié)構(gòu)上要滿足剛度和強(qiáng)度的要求，同時(shí)也要滿足電磁兼容性能要求。從而在滿足飛行試驗(yàn)加裝設(shè)備要求的同時(shí)又不會(huì)對(duì)飛機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)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(dá)到系統(tǒng)內(nèi)的所有設(shè)備的互不干擾共同運(yùn)行的目的。電磁兼容性包括兩方面：電磁干擾（electromagneticinterference；EMI）、電磁耐受（electromagneticsusceptibility；EMI）。EMI指的是電氣產(chǎn)品本身通電后，因電磁感應(yīng)效應(yīng)所產(chǎn)生的電磁波對(duì)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(duì)外來電磁波的干擾防御能力。其中EMI包括：CE（傳導(dǎo)干擾），RE（輻射干擾），PT（干擾功率測(cè)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(dǎo)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(gè)基本條件，即騷擾源，對(duì)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。

2 飛機(jī)改裝中常見的主要電磁騷擾源

（1）發(fā)射機(jī)——通信系統(tǒng)、遙測(cè)系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等通過發(fā)射機(jī)向外發(fā)射信號(hào)時(shí)，都有可能通過信號(hào)線或電源線向外傳導(dǎo)，引起電磁干擾。（2）具有開關(guān)電源與時(shí)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(jìn)行通斷的瞬間，電磁干擾會(huì)更加嚴(yán)重。（4）變流機(jī)、變壓器等設(shè)備——這些設(shè)備在啟動(dòng)或者停止時(shí)會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定得沖擊甚至?xí)娫床ㄐ位?，從而產(chǎn)生嚴(yán)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(yán)重的電磁干擾。

3 飛機(jī)改裝中的電磁兼容控制方法

3.1 機(jī)械改裝

機(jī)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(hào)的遮擋和加裝設(shè)備與原機(jī)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(jī)械改裝的位置主要是通過仿真和電磁隔離度的測(cè)量來確定。

3.2 電氣改裝

電氣改裝中電磁兼容的設(shè)計(jì)和控制主要是通過對(duì)電源供電和信號(hào)控制來實(shí)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(jì)中的電源在地面和飛行時(shí)均可給加裝設(shè)備供電，方便地面通電試驗(yàn)和空中試驗(yàn)。（2）改裝設(shè)計(jì)中的交流電源要有欠壓、過壓、過頻、欠頻、短路等保護(hù)措施。（3）改裝設(shè)計(jì)中電纜敷設(shè)要符合電磁兼容控制措施。（4）改裝設(shè)計(jì)中改裝設(shè)備電源最好與原機(jī)電網(wǎng)進(jìn)行隔離設(shè)計(jì)。（5）改裝設(shè)計(jì)中電源應(yīng)不影響原機(jī)電網(wǎng)和設(shè)備的正常工作，不影響原機(jī)的飛行操縱。

3.2.2電氣改裝中的線纜設(shè)計(jì)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(zhǎng)度的絞合次數(shù)不同以抵消感應(yīng)電壓。（2）電源線與信號(hào)線、控制線，交直流負(fù)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(jī)中的電磁兼容設(shè)計(jì)方法

進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)是保證改裝飛機(jī)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(qiáng)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(yīng)的控制措施，保證加改裝系統(tǒng)與機(jī)載系統(tǒng)正常工作。飛機(jī)改裝中的電磁兼容設(shè)計(jì)方法主要有硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。

4.1 硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)采取的措施在實(shí)現(xiàn)電磁兼容時(shí)的重要性，“分層綜合設(shè)計(jì)法”，分層依次進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如第一層：器件的選型；第二層：接地設(shè)計(jì)。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(jì)；第四層：濾波設(shè)計(jì)、瞬態(tài)干擾抑制設(shè)計(jì)，并在每一層進(jìn)行接地、屏蔽和濾波的綜合設(shè)計(jì)等。這樣進(jìn)行的電磁兼容設(shè)計(jì)也并不是完美的，還要通過在實(shí)際的工作環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證和綜合考慮各方因素。

4.2 軟件設(shè)計(jì)

電磁兼容軟件設(shè)計(jì)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(dòng)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(gè)采樣值經(jīng)行算數(shù)平均運(yùn)算，這樣的信號(hào)是一個(gè)平均值，信號(hào)在某一數(shù)值范圍內(nèi)上下波動(dòng)，主要是對(duì)具有隨機(jī)干擾的信號(hào)進(jìn)行濾波。

5 結(jié)語

電磁兼容在飛機(jī)改裝中是一個(gè)較為復(fù)雜的問題，涉及到眾多的設(shè)備產(chǎn)品的電磁敏感度，同時(shí)加上飛機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的電磁體。所以改裝飛機(jī)中，尤其是在改裝設(shè)計(jì)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(jì)人員和施工人員帶來很大的困擾，因此在實(shí)踐中不斷摸索和積累處理電磁兼容故障的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)飛機(jī)改裝中電磁兼容控制有非常重要的意義。

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