淺談飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)的用電設(shè)備電磁兼容設(shè)計(jì)方法

張瑩

摘 要：飛機(jī)作為一種快速的交通運(yùn)輸工具，由于其要在高空中進(jìn)行高速運(yùn)動(dòng)，對其自身的機(jī)械性能有很高的要求。對于機(jī)械類裝備而言，電磁兼容設(shè)計(jì)是裝備最為重要的部件，飛機(jī)作為特殊的機(jī)械裝備，飛機(jī)所處的電磁環(huán)境跟其他的器械相比更為復(fù)雜，而且電磁兼容設(shè)計(jì)的可靠度是飛機(jī)電子電氣設(shè)備正常運(yùn)行的決定性因素之一。文章主要針對飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)中所具有的電子電氣設(shè)備的特性，結(jié)合電磁兼容設(shè)計(jì)中的基本方法，以此希望達(dá)到不同種類型飛機(jī)電磁設(shè)備兼容的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)對其他的環(huán)控系統(tǒng)中用電設(shè)備的電磁兼容設(shè)計(jì)起到一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：環(huán)控系統(tǒng)；電磁兼容；用電設(shè)備

中圖分類號(hào)：V217+.22 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）35-0111-02

引言

隨著科技的不斷進(jìn)步，社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷地發(fā)展繁榮，飛機(jī)也不再是少數(shù)人可以使用的交通工具。由于飛機(jī)變得大眾化，飛機(jī)的性能上和功能以及舒適度上下了很大的功夫，飛機(jī)自身所要搭載的電子電氣設(shè)備也越來越多，特別是一些非常精密靈敏的設(shè)備原件使用的越來越多。電子電氣設(shè)備的不斷增加，使得飛機(jī)的電功率不斷增大，有電就會(huì)產(chǎn)生磁場，因此電子電氣系統(tǒng)與設(shè)備之間的磁性干擾就變得越來越嚴(yán)重，飛機(jī)不但會(huì)受到自身所產(chǎn)生的這種影響，還會(huì)受到來自地面和太空中的電磁波干擾。在這種復(fù)雜的環(huán)境下，保證環(huán)控系統(tǒng)所搭載的電子電氣設(shè)備平穩(wěn)正常的運(yùn)行，在飛機(jī)的環(huán)控系統(tǒng)與所用設(shè)備在設(shè)計(jì)之初都必須謹(jǐn)慎認(rèn)真地考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)。如果在這一方面稍有大意，都可能會(huì)對整個(gè)飛機(jī)產(chǎn)生毀滅性的影響，同時(shí)也是在浪費(fèi)人力、物力、資源財(cái)力等，更是對乘客用戶的不負(fù)責(zé)任。因此，解決飛機(jī)的環(huán)控系統(tǒng)中用電設(shè)備的電磁兼容問題，可以有效提高飛機(jī)的安全性能，減少飛機(jī)的研發(fā)費(fèi)用，保護(hù)用戶的生命財(cái)產(chǎn)安全。

1 飛機(jī)的環(huán)控系統(tǒng)與電磁兼容性內(nèi)容

1.1 飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)的定義

飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)是飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的簡稱，該系統(tǒng)是機(jī)載系統(tǒng)當(dāng)中最為重要的一個(gè)系統(tǒng)，它承擔(dān)著為機(jī)上所有人員提供必要的空氣環(huán)境，為乘客和機(jī)組人員的呼吸提供保障。環(huán)控系統(tǒng)在工作上通過控制機(jī)艙內(nèi)的空氣溫度、濕度、流速、壓力等各種環(huán)境參數(shù)，來為乘機(jī)的所有人員提供相對舒適的生存和工作環(huán)境。環(huán)空系統(tǒng)主要可以分為氣源系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、壓力控制系統(tǒng)和座艙空氣分配系統(tǒng)四大部分，每一部分都決定著乘客在空氣呼吸度上的體驗(yàn)，四個(gè)部分相互關(guān)聯(lián)不可分割，哪一個(gè)部分出現(xiàn)問題都會(huì)對飛機(jī)和乘客的安全產(chǎn)生致命的影響。

1.2 飛機(jī)中設(shè)備的電磁兼容性

飛機(jī)是依靠各種電子電氣設(shè)備工作的，在電子電氣設(shè)備的使用中不但會(huì)受到外部的電磁干擾，同時(shí)還會(huì)向周圍的環(huán)境中釋放電磁波，干擾其他的設(shè)備。電磁電容性（簡稱EMC）主要定義為電子電氣設(shè)備或者是電子電氣系統(tǒng)在正常的工作環(huán)境中能夠正常的運(yùn)行，并且不對在同一環(huán)境中工作的其他設(shè)備產(chǎn)生其不能夠承受的電磁干擾能力，保證其他設(shè)備也同樣能夠平穩(wěn)正常的運(yùn)行。

2 設(shè)計(jì)電磁兼容性的基本方法

所有的電磁干擾的產(chǎn)生必須要具有以下條件：第一必須要有源頭產(chǎn)生電磁波；第二要有傳播通道或者是途徑進(jìn)行傳輸干擾能量；第三要具有接受對象即被干擾物。由以上內(nèi)容可知，在電磁兼容性設(shè)計(jì)方面可以分為以下三個(gè)部分：

（1）減少源頭的影響或者是從源頭上消除。

（2）將傳播的途徑切斷，或者是把傳輸途徑中的電磁干擾的衰減作用。

（3）受干擾設(shè)備的抗干擾能力提高，并且將設(shè)備的敏感度降低。

電磁兼容性設(shè)計(jì)的根本任務(wù)是為了能夠保證不同種類的電子電氣設(shè)備在復(fù)雜的電磁環(huán)境下工作，特別是像飛機(jī)這種高精密的儀器。以下將從不同的方面對電磁兼容性設(shè)計(jì)進(jìn)行說明，通過這些方面的改造或者是避免等，來將電磁干擾的強(qiáng)度降到最低。接地不但可以是保護(hù)電氣設(shè)備的一種方式，也是作為一種降低電磁干擾的一種方式，不過這種方式在飛機(jī)的電磁屏蔽上用不到，所以在此就不進(jìn)行敘述了；同樣的，導(dǎo)體之間的低阻抗連接即搭接也是很好屏蔽電磁干擾的一種有效方式，搭接可以分為直接搭接和間接搭接兩種搭接方式，不過這兩種方式都只是描述物理實(shí)現(xiàn)，不牽涉電磁方面的概念，因此在這里也不再做更加詳細(xì)的敘述了。

2.1 屏蔽電磁信號(hào)源

金屬隔離屏蔽是最常用的一種屏蔽方式，是指在空間內(nèi)加以金屬板或者是其他的金屬罩等形式，將空間分為兩個(gè)空間，利用這種方式來進(jìn)行控制電場、磁場和電磁波從一個(gè)區(qū)域向另一個(gè)區(qū)域進(jìn)行傳播和輻射。主要的方式分為設(shè)備殼體屏蔽和電纜屏蔽兩種方式，這兩種方式都非常適合飛機(jī)上的設(shè)備，因?yàn)轱w機(jī)上的電子電氣設(shè)備都有金屬殼體包圍，并且在設(shè)備與設(shè)備之間都是利用電纜進(jìn)行傳輸?shù)模虻刂埔说睦眠@些優(yōu)勢來將電磁的影響程度降到最低，將電磁兼容性達(dá)到最大。

2.2 過濾干擾波段

現(xiàn)在的技術(shù)手段可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生所需要的特定頻率的波，過濾掉不需要的波段，這種方式叫做濾波。利用這種技術(shù)手段可以將電磁波中特定的波段給過濾出去，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)抑制和防止電磁波的干擾。濾波技術(shù)的工作原理非常簡單，只需要在電磁波的傳播路徑當(dāng)中形成一定的特定的不連續(xù)性的阻抗，讓其只允許特定能量的電磁波通過，這樣就可以將其他能量波段的電磁波給消耗掉，或者是將其再反射會(huì)干擾源。

2.3 設(shè)計(jì)緩沖電路

緩沖電路是在電子電氣設(shè)備中經(jīng)常使用的一種保護(hù)電路的方式，緩沖電路的設(shè)計(jì)使用不但保護(hù)設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，延長設(shè)備的使用壽命，而且還能夠有效降低電磁干擾的一種途徑。設(shè)計(jì)特定的緩沖電路可以使其對敏感性的負(fù)載在通斷電時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓和感應(yīng)電流，以及所產(chǎn)生的磁場有很好的抑制作用，同時(shí)還能夠?qū)⑺矔r(shí)短路時(shí)產(chǎn)生的尖峰電流起到很好的抑制效果，從而有效地保護(hù)電路的抗干擾能力，進(jìn)而能夠提高設(shè)備的電磁兼容性。

3 電磁兼容在環(huán)控系統(tǒng)用電設(shè)備中的設(shè)計(jì)

飛機(jī)作為高精密的設(shè)備，在用電設(shè)備上可以主要分為敏感器件和非敏感器件。飛機(jī)上的敏感器件主要包括控制器和壓力傳感器等主要的控制和感應(yīng)等高精密元件；飛機(jī)上的非敏感器件主要可以分為交流異步電機(jī)、有刷直流電機(jī)、無刷直流電機(jī)、扭矩電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、螺線管、電阻加熱器等各種電機(jī)設(shè)備。本文在電磁兼容性上的設(shè)計(jì)防護(hù)主要從敏感器件和非敏感器件進(jìn)行概括描述。

3.1 敏感器件的電磁兼容性設(shè)計(jì)

敏感器件對電磁波的感應(yīng)更加靈敏，受其影響更大，因此在電磁兼容設(shè)計(jì)中首要做的就是利用屏蔽隔離的方式，將這些敏感器件用屏蔽殼體包圍起來，做到首要的防護(hù)措施。緊接著可以在敏感器件周圍設(shè)置出緩沖電路，利用緩沖電路將電磁干擾的發(fā)射降到最低，最后選擇用濾波器將電磁波進(jìn)行處理，同時(shí)不能將模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)進(jìn)行全部的處理屏蔽，因?yàn)槊舾衅骷€要接收外部發(fā)來的指令，這樣就要求濾波器的帶寬在選擇上不小于信號(hào)帶寬的10倍，甚至是更多。

3.2 非敏感性器件的電磁兼容性設(shè)計(jì)

飛機(jī)上的主要?jiǎng)恿ρb置和電阻加熱器和電阻溫度傳感器都是非敏感性器件，但是其工作環(huán)境有很大的不同，像電阻加熱器和溫度傳感器以及交流異步電機(jī)這類器件，自身不會(huì)產(chǎn)生電磁輻射干擾和傳導(dǎo)干擾，同時(shí)也不會(huì)對外界的干擾敏感，因此在設(shè)計(jì)時(shí)不需要考慮電磁兼容性設(shè)計(jì)。

4 結(jié)束語

飛機(jī)作為高精密的設(shè)備，在飛機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，電磁兼容性的設(shè)計(jì)涉及到有關(guān)整個(gè)飛機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)鍵。電磁兼容設(shè)計(jì)到各個(gè)方面，受多種因素的影響，還需在實(shí)踐中不斷摸索經(jīng)驗(yàn)。在今后的飛機(jī)電磁兼容設(shè)計(jì)中，多學(xué)習(xí)外國優(yōu)秀的經(jīng)驗(yàn)，在國家自主設(shè)計(jì)的飛機(jī)上積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)，在工作中不斷的探索與完善。

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