飛機機電系統(tǒng)電磁干擾機理分析及抑制措施

陳思 潘依娜

摘 要：在飛機系統(tǒng)中，大多數(shù)控制和控制系統(tǒng)都是基于機電系統(tǒng)的統(tǒng)一調(diào)節(jié)，以確保飛機在機電系統(tǒng)平穩(wěn)運行的情況下正常運行。發(fā)動機電運行基于發(fā)電原理。根據(jù)結(jié)構(gòu)模型的特點，在運行過程中可能會發(fā)生一些電磁干擾。

關(guān)鍵詞：機電系統(tǒng);電磁干擾;機理分析;抑制措施

許多飛機系統(tǒng)，例如電傳操縱、飛行控制和發(fā)動機控制系統(tǒng)是典型的機電系統(tǒng)。當(dāng)這些機電系統(tǒng)運行時，它們對周圍電磁干擾敏感，向環(huán)境發(fā)送電磁干擾，影響其他電氣系統(tǒng)的正常運作。由于現(xiàn)代飛機磁場環(huán)境的日益復(fù)雜造成了越來越多的力場由于產(chǎn)生了靜電和其他無線電信號，飛機穩(wěn)定性和可靠性受到了嚴(yán)重破壞。因此，應(yīng)當(dāng)采取適當(dāng)措施增加電磁干擾的強度。

一、飛機機電系統(tǒng)的具體內(nèi)容

就飛機而言，典型的機電系統(tǒng)包括電源、燃油、液壓、第二動力、機輪剎車、環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)。正是這些系統(tǒng)才保證和支持了航空電子、飛行控制、環(huán)境控制和火控系統(tǒng)的正常運行和乘員安全。機電系統(tǒng)技術(shù)水平的高低直接影響到飛行器的整體性能。隨著數(shù)字技術(shù)、信息技術(shù)和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，機電系統(tǒng)在對機體、動力裝置和各系統(tǒng)的功能、能量及控制等方面進(jìn)行了設(shè)計和管理的綜合化。一般來說，飛機的整體結(jié)構(gòu)取決于機電系統(tǒng)的設(shè)置，因為大多數(shù)設(shè)備都是由機電系統(tǒng)控制的。機電工程的機械模型一般都需要信號控制、控制器、驅(qū)動、機構(gòu)、傳感器、數(shù)據(jù)采集和處理設(shè)備。該命令通常在控制器上運行，并在處理輸出命令后由驅(qū)動程序驅(qū)動程序執(zhí)行。數(shù)據(jù)采集處理器的監(jiān)控功能協(xié)調(diào)整體狀態(tài)，支持機電系統(tǒng)的工作內(nèi)容，確保飛機整體運行的穩(wěn)定性。

二、電磁干擾的危害性和機理分析

1.分析電磁干擾。電磁干擾通常滿足三個基本要求。磁性干擾源、路徑和敏感設(shè)備。機電系統(tǒng)的這三種情況的電磁干擾直接影響，導(dǎo)致設(shè)備和運輸路線惡化，和機電一體化的總體表現(xiàn)。運行時電磁干擾是驅(qū)動系統(tǒng)和設(shè)備或整個系統(tǒng)故障的來源。耦合路徑是干擾源能量與敏感設(shè)備路徑。這可能會干擾能量的傳輸并影響輻射。敏感設(shè)備是飛機上的電磁干擾。電磁干擾有多種干擾源，包括自然、人工和系統(tǒng)內(nèi)部干擾源。

2.電磁干擾的危險情況。對于機電系統(tǒng)，其主要部件通常是電路專用集成和微處理器，而外部設(shè)備則有傳感器和信號處理電路。在實際操作中，該單元本身形成了輻射場。飛機發(fā)動機中這些磁場的出現(xiàn)可能會對整個飛機的運行產(chǎn)生一定的電磁脈沖。同時，該裝置對其他電磁干擾作出反應(yīng)。如果在安裝過程中沒有采取保護措施，飛機在運行時將面臨系統(tǒng)故障。如果飛機嚴(yán)重?fù)p壞，會直接導(dǎo)致設(shè)備損壞和發(fā)動機完全故障。一般來說，電磁干擾可能會造成以下類型的損壞：第一，由于內(nèi)部靜電電路和組件故障而造成的電磁干擾。第二，內(nèi)部信號在傳輸過程中失真或有缺陷。第三，機電系統(tǒng)中的電磁采集電路或微電子過熱，導(dǎo)致設(shè)備損壞或直接燃燒。第四，在設(shè)備外殼表面產(chǎn)生靜電場，導(dǎo)致內(nèi)部電路組件故障或?qū)щ娊橘|(zhì)損壞。高頻開關(guān)產(chǎn)生的火花或電弧放電可能損壞系統(tǒng)的內(nèi)部部件故障出現(xiàn)。

三、抑制措施

考慮到飛機機電系統(tǒng)的電磁性質(zhì)，機電系統(tǒng)在設(shè)計和維修系統(tǒng)的硬件和軟件階段的抗干擾能力都有所提高。

抗干擾硬件技術(shù)。（1）濾波技術(shù)。是遏制系統(tǒng)故障的重要手段。中斷信號電纜或電源線上干擾信號的傳輸。為避免電路中的電磁干擾，添加了濾波器，包括低通、高通、反射、吸收濾波器等。對于電磁干擾不同頻率，選擇類型不同的過濾器。必須將不同濾波器引入電機系統(tǒng)的設(shè)計中。（2）隔離技術(shù)。將干擾源與容易干擾部分隔開，從而使它們之間沒有直接的電氣接觸，從而中斷了它們之間的耦合通道。典型的隔離方法包括光電、變壓器、繼電器隔離等。確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和設(shè)備安全性，并控制從低功率到高功率的電流。必須通過將繼電器添加到控制電路來隔離電氣輸入和輸出信號，從而消除信號之間的傳輸干擾，提高抗干擾能力。（3）屏蔽技術(shù)。限制了電磁輻射在空間的擴散，其干擾源和敏感的設(shè)備在電磁干擾切斷。電磁波的反射和吸收來輻射源保護電磁屏蔽?，F(xiàn)代飛機面臨著范圍廣泛的低頻到高頻的電磁頻率。對于高頻電磁波，屏蔽開口的波長相當(dāng)于屏蔽開口的大小，因此屏蔽開口的孔已成為電磁屏蔽的重要控制因素，可用于提高電機的屏蔽度。（4）接地技術(shù)。對于機電系統(tǒng)的功能是必不可少的，必須作為增加機電一體化設(shè)備或系統(tǒng)的關(guān)鍵指標(biāo)。接地連接器是飛機外殼的接地。接地與屏蔽使用結(jié)合。在電機設(shè)計階段，電路功能模塊必須按電路類型排序，連接方式各功能模塊并確定接地電纜。接地電纜應(yīng)正確布線，并采取必要措施防止接地電纜導(dǎo)致設(shè)備不能正常工作。設(shè)備與機體之間的接地電纜，負(fù)極連接良好，各接地端的電阻正常，設(shè)備可靠接地。

2.軟件抗干擾。在一個復(fù)雜的電磁環(huán)境中，系統(tǒng)會干擾。電磁干擾的范圍往往很廣，而且是隨機的。通常，僅抑制某些頻率范圍內(nèi)的電磁干擾，如果僅執(zhí)行硬件干擾，則這些干擾成本相對較高。（1）數(shù)字過濾技術(shù)。數(shù)字過濾是轉(zhuǎn)換一組數(shù)字轉(zhuǎn)換成另一組數(shù)字的過程。常用的數(shù)字過濾方法有。包括延遲和差異方法。傳感器接收發(fā)動機系統(tǒng)信號，在傳輸過程中可能導(dǎo)致噪音和失真。在這種情況下，數(shù)字濾波器安裝在電路中，從而產(chǎn)生非揮發(fā)性干擾信號并提高傳輸信號的準(zhǔn)確性。（2）軟件冗余?？刂破黠w機的核心是通過輸出程序控制系數(shù)的控制。如果控制器中的程序計數(shù)器由于錯誤而失敗，則輸出程序語句無法正常工作。這使可以使用軟件冗馀來確保程序正常運行。軟件冗馀是程序段、指令冗余和軟件陷阱。（3）“看門狗”。是監(jiān)控電機運行狀況的監(jiān)控人員。如果系統(tǒng)工作正常，計時器不會中斷。如果主程序由于系統(tǒng)故障而無法運行，計時器將生成中斷信號以中斷服務(wù)程序、重置系統(tǒng)并重新運行主程序?！翱撮T狗”程序技術(shù)提高了運行機動系統(tǒng)程序的可靠性，保證平穩(wěn)運行。

飛機在現(xiàn)代社會的重要性越來越大?？紤]到飛機內(nèi)外復(fù)雜的電磁環(huán)境，開展工作的人員必須采取更有效的預(yù)防行動，確保飛機正常運行，以使飛機達(dá)到更高水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]相瑞超.飛機電剎車系統(tǒng)電磁干擾產(chǎn)生機理及抑制方法[J].西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報，2019，34（06）：994-1000.