民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)電子設(shè)備電磁兼容性符合性方法研究

宋志強(qiáng)

【摘 要】民用客機(jī)的電氣化程度越來(lái)越高，機(jī)載電子設(shè)備之間的電磁兼容問(wèn)題變得越來(lái)越重要，本文研究了民用航空規(guī)章對(duì)飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備電磁兼容性的適航要求，通過(guò)對(duì)適航要求的理解，提出了民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)電子設(shè)備電磁兼容性符合性驗(yàn)證方法，對(duì)燃油系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】民用飛機(jī)；燃油系統(tǒng)；電磁兼容性

0 引言

電磁兼容性是指設(shè)備或系統(tǒng)在其所處的電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何其他設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。隨著民用客機(jī)的電氣化程度越來(lái)越高，機(jī)載電子設(shè)備之間的電磁兼容問(wèn)題變得越來(lái)越重要。

電磁兼容性通常包括兩個(gè)方面的要求：一方面，是指設(shè)備在正常運(yùn)行過(guò)程中對(duì)所在環(huán)境產(chǎn)生的電磁干擾不能超過(guò)飛機(jī)要求的限制；另一方面，是指設(shè)備對(duì)所在環(huán)境中存在的電磁干擾源的抗干擾能力。

民用飛機(jī)電磁干擾源主要是高頻通訊系統(tǒng)、氣象雷達(dá)、交通告警和防撞系統(tǒng)等，燃油系統(tǒng)的電子電氣設(shè)備主要有燃油量計(jì)算機(jī)、油量傳感器、燃油泵、各類電機(jī)作動(dòng)切斷閥等，必須通過(guò)驗(yàn)證表明這些電子電氣設(shè)備具有抗電磁干擾能力，以保證其在飛機(jī)各種運(yùn)行條件下正常、可靠地工作。

1 適航條款要求

機(jī)載電子電器設(shè)備電磁兼容性要求主要體現(xiàn)在CCAR25部《運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》的適航條款25.1353（a）和25.1431（c）中。

§25.1353（a）： 電氣設(shè)備及安裝（a）

電氣設(shè)備和控制裝置的安裝，必須使任何一個(gè)部件或部件系統(tǒng)的工作不會(huì)對(duì)同時(shí)工作的、對(duì)安全運(yùn)行起主要作用的其他系統(tǒng)和部件產(chǎn)生不利影響。飛機(jī)上任何可能產(chǎn)生的電氣干擾不得對(duì)飛機(jī)或其系統(tǒng)產(chǎn)生危險(xiǎn)的影響。

§25.1431c：電子設(shè)備（c）

無(wú)線電和電子設(shè)備、控制裝置和導(dǎo)線，必須安裝成在任一部件或系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)民用航空規(guī)章所要求的任何其它無(wú)線電和電子部件或系統(tǒng)的同時(shí)工作不會(huì)有不利影響。

2 適航條款理解

2.1 §25.1353條款理解

§25.1353條款為電氣設(shè)備及安裝，電氣設(shè)備主要指發(fā)電機(jī)、變壓器、供電線路（匯流條）、斷路器等設(shè)備，根據(jù)AC 25.1353-1A，§25.1353條款中提到的電氣干擾源應(yīng)考慮包括：

1）由連接到匯流條上的設(shè)備產(chǎn)生的電氣噪聲所引發(fā)的傳導(dǎo)和輻射干擾；

2）電纜之間或電纜與天線饋線之間的耦合；

3）電氣配電和地球系統(tǒng)中的寄生電流和電壓，包括閃電電流或靜電放電的影響；

4）發(fā)電系統(tǒng)或其它系統(tǒng)之間的不同頻率。

本條所指的“不利影響”是指當(dāng)單個(gè)部件或系統(tǒng)投入正常工作時(shí)，受其影響的部件或系統(tǒng)不能同時(shí)正常工作，或技術(shù)性能明顯下降?！拔ｋU(xiǎn)影響”即25.1309 條款中所規(guī)定的失效影響類別。

§25.1353條主要考察電氣設(shè)備作為干擾源對(duì)其他敏感系統(tǒng)工作的影響，燃油系統(tǒng)燃油計(jì)算機(jī)、加放油控制面板等電子設(shè)備工作可能受到電氣干擾源的影響，這些電子設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足電磁兼容要求，以保證干擾源存在時(shí)可正常工作。

2.2 §25.1431條款理解

§25.1431（c）款要求裝機(jī)后的無(wú)線電和電子設(shè)備、控制裝置以及它們的互連線路必須和機(jī)上其他部件或系統(tǒng)構(gòu)成的電磁環(huán)境相互兼容，即機(jī)上任一部件或系統(tǒng)（包括無(wú)線電和電子部件或系統(tǒng)）的工作不會(huì)影響和干擾民用航空規(guī)章要求的無(wú)線電和電子部件或系統(tǒng)的同時(shí)正常工作。

本條主要考察機(jī)載電子設(shè)備之間的電磁兼容問(wèn)題，機(jī)上各個(gè)機(jī)載系統(tǒng)的各個(gè)機(jī)載電子設(shè)備構(gòu)成了非常復(fù)雜的電磁環(huán)境，對(duì)于一個(gè)電子設(shè)備來(lái)說(shuō)，要滿足電磁兼容問(wèn)題，不僅要有抗電磁干擾的能力，也要將設(shè)備工作時(shí)自身產(chǎn)生的可能干擾其他設(shè)備正常工作的能量控制在可接受的范圍內(nèi)。

本條的要求適用于燃油系統(tǒng)全部電子電氣設(shè)備。

3 符合性方法

機(jī)載電子設(shè)備電磁兼容性符合性可通過(guò)設(shè)備級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和飛機(jī)級(jí)三個(gè)層次進(jìn)行驗(yàn)證：

1）系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)驗(yàn)證，飛機(jī)級(jí)提出機(jī)載設(shè)備和系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)接口要求，所有機(jī)載設(shè)備和系統(tǒng)依據(jù)要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和符合性驗(yàn)證；

2）飛機(jī)級(jí)驗(yàn)證，進(jìn)行飛機(jī)級(jí)MOC5全機(jī)電磁兼容試驗(yàn)，試驗(yàn)可進(jìn)行定性試驗(yàn)和定量試驗(yàn)。定性試驗(yàn)為干擾源敏感設(shè)備定性檢查試驗(yàn)，試驗(yàn)前列出干擾源和敏感設(shè)備矩陣，提出試驗(yàn)判據(jù)，進(jìn)行干擾檢查。定量試驗(yàn)時(shí)測(cè)量飛機(jī)天線單獨(dú)或組合發(fā)射狀態(tài)下，各艙室及重點(diǎn)關(guān)注位置電場(chǎng)強(qiáng)度。

驗(yàn)證層級(jí)通常需與飛機(jī)電磁兼容性管理專業(yè)以及審查方進(jìn)行充分溝通后確定，民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)電磁兼容性通常進(jìn)行系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)符合性驗(yàn)證，重要功能通常也會(huì)在飛機(jī)級(jí)驗(yàn)證中再進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，如燃油量測(cè)量指示功能。

3.1 系統(tǒng)/設(shè)備級(jí)驗(yàn)證方法

驗(yàn)證方法基于RTCA/DO-160《機(jī)載設(shè)備環(huán)境條件和試驗(yàn)程序》，DO-160與電磁環(huán)境效應(yīng)相關(guān)的章節(jié)為15章、16章（電源系統(tǒng)）、17章、18章、19章、20章、21章，其中第16章是與電源系統(tǒng)相關(guān)的試驗(yàn)，燃油系統(tǒng)電子設(shè)備通常無(wú)需考慮16章，其他各章內(nèi)容及設(shè)備類別見(jiàn)表1。

系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)驗(yàn)證時(shí)，飛機(jī)級(jí)在機(jī)載設(shè)備和系統(tǒng)電磁環(huán)境效應(yīng)接口要求中應(yīng)明確以下問(wèn)題：

1）對(duì)全機(jī)電磁環(huán)境區(qū)域進(jìn)行劃分；

2）針對(duì)DO-160不同章節(jié)，明確不同設(shè)計(jì)保證等級(jí)的系統(tǒng)（A級(jí)～D級(jí)）需進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)鑒定試驗(yàn)還是設(shè)備級(jí)鑒定試驗(yàn)；

3）明確布置在不同電磁環(huán)境區(qū)域中的設(shè)備需滿足的設(shè)備鑒定等級(jí)。

燃油系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析確定本系統(tǒng)設(shè)計(jì)保證等級(jí)（A級(jí)～D級(jí)），根據(jù)飛機(jī)級(jí)的要求完成系統(tǒng)/設(shè)備鑒定計(jì)劃?；阼b定計(jì)劃，依據(jù)RTCO/DO-160完成相關(guān)鑒定試驗(yàn)，并形成鑒定報(bào)告，審查方批準(zhǔn)鑒定報(bào)告標(biāo)志著系統(tǒng)電子設(shè)備電磁兼容性符合性驗(yàn)證工作完成。

3.2 飛機(jī)級(jí)驗(yàn)證方法

飛機(jī)級(jí)電磁兼容性符合性驗(yàn)證試驗(yàn)由飛機(jī)電磁兼容性管理專業(yè)組織進(jìn)行，試驗(yàn)前應(yīng)編制飛機(jī)全機(jī)電磁兼容試驗(yàn)大綱，提交審查方批準(zhǔn)。試驗(yàn)大綱應(yīng)闡述：

1）飛機(jī)狀態(tài)；

2）可能有的干擾源和敏感設(shè)備，以及這些設(shè)備的工作狀態(tài)；

3）運(yùn)行時(shí)可能有的干擾源和敏感設(shè)備，觀察前者對(duì)后者影響的方法和順序；

4）用以評(píng)定干擾源對(duì)敏感設(shè)備影響程度的敏感設(shè)備性能降低判據(jù)，包括故障、不合理的響應(yīng)和不希望的響應(yīng)；

5）定量試驗(yàn)時(shí)，確定飛機(jī)天線發(fā)射狀態(tài)，需測(cè)量電場(chǎng)強(qiáng)度的艙室及重點(diǎn)關(guān)注位置；

6）測(cè)試用儀器及其它。

全機(jī)電磁兼容性試驗(yàn)中對(duì)燃油系統(tǒng)的驗(yàn)證內(nèi)容通常包括：

1）地面電源車供電時(shí)、APU和發(fā)動(dòng)機(jī)供電時(shí)，油量顯示正常、無(wú)波動(dòng)；

2）通訊系統(tǒng)、氣象雷達(dá)等系統(tǒng)工作時(shí)，油量顯示正常、無(wú)波動(dòng)；

3）測(cè)量全機(jī)各艙室、各典型位置電場(chǎng)強(qiáng)度，判斷在各艙安裝的燃油系統(tǒng)電子設(shè)備是否滿足電磁環(huán)境效應(yīng)要求，判據(jù)為：設(shè)備鑒定試驗(yàn)中針對(duì)DO-160第20章進(jìn)行的試驗(yàn)類別對(duì)應(yīng)電場(chǎng)強(qiáng)度不低于全機(jī)電磁兼容性試驗(yàn)測(cè)得的電場(chǎng)強(qiáng)度。

試驗(yàn)結(jié)束后，完成地面試驗(yàn)報(bào)告，審查方批準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)告標(biāo)志者飛機(jī)級(jí)電磁兼容性符合性驗(yàn)證工作完成。

4 結(jié)論

本文研究了民用航空規(guī)章對(duì)飛機(jī)機(jī)載電子設(shè)備電磁兼容性的適航要求，通過(guò)對(duì)適航要求的理解，提出了民用飛機(jī)燃油系統(tǒng)電子設(shè)備電磁兼容性符合性驗(yàn)證方法。

【參考文獻(xiàn)】

[1]中國(guó)民用航空規(guī)章第25部運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)[R].中國(guó)民用航空局，2009.

[2]RTCA DO-160， Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment， 2010.