由電磁兼容引起的機(jī)載無線電羅盤不定向問題分析

楊鏑

摘要：電磁干擾引起機(jī)載的無線電羅盤不定向問題展開分析，闡述了電磁環(huán)境、電磁干擾源、傳播途徑、電磁兼容對策等。

Abstract： This paper analyzes the problem of non-orientation of airborne radio compass caused by electromagnetic interference， and expounds the electromagnetic environment， electromagnetic interference source， propagation path and electromagnetic compatibility countermeasures.

關(guān)鍵詞：無線電羅盤；常見故障；不定向；排故方法；電磁兼容

Key words： radio compass；common fault；non-orientation；troubleshooting method；electromagnetic compatibility

中圖分類號(hào)：V241.6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）30-0251-02

0 引言

隨著軍機(jī)電子技術(shù)發(fā)展和自動(dòng)化水平的提高，在飛機(jī)有限的空間內(nèi)電氣、電子設(shè)備布置密集，且設(shè)備發(fā)射的功率大，接收機(jī)的靈敏度高，天線電譜擁擠，致使電磁干擾引起的電子設(shè)備疑難故障越來越多，直接關(guān)系到設(shè)備的維護(hù)和飛機(jī)性能的發(fā)揮。這就要求承制單位嚴(yán)格按照要求生產(chǎn)、檢驗(yàn)產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中反復(fù)實(shí)驗(yàn)；機(jī)務(wù)人員在維護(hù)過程中要高度重視電磁兼容問題，提高排故能力，確保作訓(xùn)任務(wù)的完成。因此，研究電磁兼容引起無線電羅盤不定向故障，具有重要的意義。

1 系統(tǒng)的組成、工作原理

本系統(tǒng)主要由羅盤接收機(jī)、座艙控制盒、垂直天線放大器、環(huán)形天線、環(huán)形電纜、垂直電纜、垂直天線、機(jī)上連接電纜組成（如圖1）。

工作原理：無線電羅盤是機(jī)載無線電導(dǎo)航設(shè)備之一，它能使飛機(jī)按地面臺(tái)（導(dǎo)航臺(tái)或廣播電臺(tái)）進(jìn)行導(dǎo)航，連續(xù)自動(dòng)地指示出飛機(jī)相對于地面臺(tái)的航向角。羅盤控制盒開機(jī)時(shí)，控制盒控制羅盤接收機(jī)開機(jī)自檢，自檢正常時(shí)控制盒將顯示PASS以表示自檢正常，否則將顯示故障代碼，自檢對羅盤接收機(jī)和控制盒自檢，無信號(hào)。自檢通過后調(diào)整控制盒頻率盒工作狀態(tài)可接收到導(dǎo)航臺(tái)的信號(hào)，并能準(zhǔn)確定向，收聽導(dǎo)航臺(tái)識(shí)別音。無線電羅盤工作狀態(tài)有自檢、羅盤和收訊，能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)航臺(tái)的遠(yuǎn)近自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。

2 無線電羅盤故障現(xiàn)象及排故方法分類

2.1 不定向、不收訊、開機(jī)不自檢

這種故障也叫羅盤不工作，當(dāng)控制盒上的照明燈亮?xí)r，主要檢查直流供電及直流保險(xiǎn)絲。當(dāng)控制盒上的照明燈不亮?xí)r，主要檢查羅盤交流供電及交流保險(xiǎn)絲是否正常。這種故障可更換接收機(jī)及控制盒來判斷。

如自檢不正常，可根據(jù)控制盒上的故障代碼判斷其位置，故障可集中在接收機(jī)、控制盒和控制盒到接收機(jī)之間電纜及供電電纜。

2.2 不收訊、不定向、開機(jī)通過自檢

開機(jī)通過自檢表明座艙控制盒功能正常。該故障（包括定向不正常及收訊不正常）主要檢查環(huán)匹配、垂直天線放大器、垂直天線及接收機(jī)到環(huán)匹配器連接的電纜，還需檢查垂直電纜。也可以用長鐵絲分別接觸射頻電纜頭，正常時(shí)應(yīng)有收訊，定向不一定正常。

2.3 不定向、收訊正常、自檢正常

此故障應(yīng)分定向擺動(dòng)大、定向角度大、不定向。對于擺動(dòng)幅度大需檢查垂直放大器、匹配器、羅盤接收機(jī)和環(huán)天線及電纜，還需檢查無線電羅盤各接地點(diǎn)連接情況。定向角度偏大的故障應(yīng)重點(diǎn)檢查環(huán)匹配器，環(huán)天線及環(huán)電纜，垂直放大器和環(huán)匹配器之間的高頻電纜。不定向問題需檢查環(huán)匹配器和羅盤接收機(jī)以及羅盤接收機(jī)到匹配器之間低頻電纜。

2.4 座艙控制盒自檢通過正常，收訊不正常但定向正常

定向正常時(shí)可以認(rèn)為羅盤系統(tǒng)已能正常工作，無收訊時(shí)可能是接收機(jī)無音頻輸出或音頻輸出電纜中斷，定向正常。

2.5 單個(gè)頻率點(diǎn)不能工作

本系統(tǒng)在單個(gè)頻率點(diǎn)不能工作，其它頻率點(diǎn)都工作正常時(shí)，斷定為成品故障或接地不好或干擾。干擾形式分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾，來源分為機(jī)外干擾和機(jī)內(nèi)干擾。當(dāng)出現(xiàn)機(jī)上機(jī)內(nèi)干擾時(shí)，使用頻譜儀、電流鉗等檢測電磁兼容設(shè)備對故障問題進(jìn)行定位處理。

2.6 系統(tǒng)遠(yuǎn)近臺(tái)不能自動(dòng)轉(zhuǎn)換

羅盤遠(yuǎn)近臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換控制盒需在自動(dòng)狀況下，同時(shí)滿足以下三個(gè)條件，才可完成遠(yuǎn)近臺(tái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。①羅盤工作在遠(yuǎn)臺(tái)，指示方位在一定角度。②飛機(jī)起落架方下。③機(jī)載信標(biāo)機(jī)能接收信標(biāo)臺(tái)發(fā)出的信號(hào)。如能滿足上述條件但不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)近臺(tái)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，羅盤控制盒或電纜可能有問題。近臺(tái)轉(zhuǎn)遠(yuǎn)臺(tái)只需定向方位超過正負(fù)XX度。

當(dāng)以上各種故障出現(xiàn)時(shí)，首先應(yīng)看能否收到導(dǎo)航臺(tái)的信號(hào)以及自檢是否正常，如能收到導(dǎo)航臺(tái)信號(hào)，聽到導(dǎo)航臺(tái)識(shí)別音，不管定向好壞，只要自檢正常無故障代碼可基本判斷接收機(jī)和控制盒無故障，如有故障代碼，可根據(jù)故障代碼判斷其位置。

3 具體問題分析及排除情況

通電檢查故障時(shí)發(fā)現(xiàn)，屬于單個(gè)頻率點(diǎn)不定向，其他頻率點(diǎn)定向正常。認(rèn)為是成品件有問題或者是受到干擾或者系統(tǒng)搭地好，但由于故障時(shí)有時(shí)無，給排故工作增加了難度，排故時(shí)需長時(shí)間通電驗(yàn)證。

①采用串件的方法，更換羅盤系統(tǒng)的垂直天線放大器、接收機(jī)、控制盒、環(huán)形天線、垂直天線、環(huán)匹配器等成品。

②檢查電纜線芯與防波套有無搭接情況。無異常，對電纜用替代法，垂直高頻電纜從機(jī)外連接環(huán)匹配器至天線放大器；換環(huán)形天線和匹配器之間的電纜，更換羅盤系統(tǒng)在座艙內(nèi)的電纜。將背鰭、前設(shè)備艙打開，把固定羅盤系統(tǒng)電纜的卡子全部松開，并對電纜重新敷設(shè)。

③考慮到有可能是外部環(huán)境、其他設(shè)備對羅盤系統(tǒng)有干擾，把問題飛機(jī)和其他飛機(jī)放在一起對比通電。更換電源車，排除電源車干擾。不接地面電源車，機(jī)上蓄電池直流供，機(jī)上應(yīng)急交流供電。

④對系統(tǒng)所有成品件及成品電纜接地點(diǎn)打磨處理，看羅盤垂直天線放大器的接地線和機(jī)體阻值較大是否達(dá)到要求。

⑤羅盤系統(tǒng)工作需要27V直流電和115V交流電。外接電纜和可顯示方位的控制盒從座艙W413電纜的X428插頭處直接引直流27V、交流115V給系統(tǒng)單獨(dú)供電，以此可以判斷故障。

⑥機(jī)上設(shè)備對無線電羅盤產(chǎn)生干擾。接通機(jī)上電源，單獨(dú)開無線電羅盤和飛行指示器的斷路器和控制盒；關(guān)閉其他用電設(shè)備，只有無線電羅盤路器閉和，當(dāng)供電時(shí)，通過座艙W413電纜，為幾個(gè)設(shè)備供電，斷開座艙內(nèi)與之相關(guān)的連接器，斷開接線柄，把塔康、信標(biāo)等設(shè)備斷電。

通過上面的排故工作，可以推斷出干擾羅盤的這個(gè)設(shè)備，在機(jī)上總電門打開時(shí)（各個(gè)斷路器斷開的情況下）就可以加上電，該設(shè)備屬于機(jī)上電源電網(wǎng)部分。使用頻譜儀進(jìn)行檢測，用電流鉗卡在垂直天線放大器的27V直流電纜上，頻譜儀上顯示出接收到某頻率的信號(hào)波形。在其他有問題飛機(jī)上檢查，測出兩個(gè)干擾源。使用接收天線在飛機(jī)周圍檢測，也檢出干擾，信號(hào)是在低頻段和高頻段之間漂移。這說明羅盤遠(yuǎn)臺(tái)不定向的故障現(xiàn)象時(shí)有時(shí)無，因?yàn)楦蓴_源的頻率是在不斷變化，干擾信號(hào)在沒有打開機(jī)上交流電時(shí)就會(huì)出現(xiàn)。判斷干擾設(shè)備是由直流27V供電。機(jī)上直流供電的設(shè)備發(fā)生干擾，依次斷開直流斷路器，用頻譜設(shè)備檢查干擾信號(hào)，依次拔出第一、二、三、四、五、六直流匯流條上的斷路器，干擾源依舊存在。按照線路查找，直流電是從左右中心匯流條分別接多個(gè)慣性熔斷器、各分匯流條、用電設(shè)備相連的。依次斷開中心匯流條上熔斷器，觀察頻譜儀上干擾信號(hào)是否消失，當(dāng)斷開C熔斷器時(shí)，干擾信號(hào)消失，斷定慣性熔斷器C所接的設(shè)備是干擾源。C是左側(cè)交流供電熔斷器，接三個(gè)支路：一是連接交流電源插座；一是連接接左側(cè)控制器（左控制器又通過電纜和功率變換器、左交流發(fā)電機(jī)相連）；一是連接左接觸器。各設(shè)備工作情況，控制器內(nèi)部有開關(guān)電源，27V作為控制電源，為各電路提供直流電，同時(shí)給機(jī)上匯流條轉(zhuǎn)換接觸器、主接觸器提供27V電源，控制器有可能是干擾源。斷開控制器與慣性熔斷器連接的電連接器，用測頻譜信號(hào)設(shè)備檢查，源干擾消失。為把故障準(zhǔn)確定位，功率變換器和控制器送至電磁兼容實(shí)驗(yàn)室檢測，定位控制器為干擾源，發(fā)出強(qiáng)干擾信號(hào)，多個(gè)頻率點(diǎn)超電磁兼容的國軍標(biāo)指標(biāo)。在干擾頻率附近有一強(qiáng)信號(hào)，而該場站羅盤遠(yuǎn)臺(tái)的頻率右恰好是該干擾頻率。不同控制器產(chǎn)生的干擾頻率點(diǎn)不同，存在漂移，導(dǎo)致機(jī)載羅盤收到干擾定向不正常，時(shí)好時(shí)壞。中心匯流條和控制器相連，接通總電源，干擾信號(hào)由27V電源線路傳導(dǎo)到其他設(shè)備。

在控制器內(nèi)部電源部分加上濾波器件，把干擾信號(hào)過濾掉，裝機(jī)通電檢查，故障現(xiàn)象消失。

4 電磁干擾源、傳播途徑及方法

機(jī)載電子設(shè)備的電磁干擾源主要分三種：一是機(jī)載干擾源，機(jī)上各種電機(jī)、繼電器、開關(guān)、微處理器及各種通信導(dǎo)航設(shè)備和電氣系統(tǒng)產(chǎn)生的電磁干擾。如電源線產(chǎn)生的低頻弱電磁場；航空計(jì)算機(jī)和微控制器的時(shí)鐘電路、脈沖電路產(chǎn)生的離散量高頻斷續(xù)開關(guān)信號(hào)；通信、導(dǎo)航等系統(tǒng)產(chǎn)生的強(qiáng)功率甚高頻及特高頻信號(hào)；分系統(tǒng)的開關(guān)電源轉(zhuǎn)換時(shí)產(chǎn)生的恒頻電磁干擾及瞬變電壓的干擾。二是自然干擾源，電磁噪聲及靜電放電或電離層、雨、霧等自然因素引起的電磁干擾。三是人為干擾源。

電磁干擾有三個(gè)因素：耦合途徑、敏感器、干擾源。傳播途徑為輻射、傳導(dǎo)干擾。傳導(dǎo)干擾方式是通過導(dǎo)線傳播干擾。輻射干擾方式是通過空間輻射電磁能量形成。輻射干擾通過空間以電磁波的形式傳播輻射。

避免電磁干擾的方法：①對電子設(shè)備或電纜做好屏蔽。②在電源線、信號(hào)線中安裝濾波器或用隔離變壓器對電源進(jìn)行交直流變換。③導(dǎo)線、電纜合理布局。④接地良好；搭接良好。

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