飞机系统电磁兼容性探讨

飞机系统电磁兼容性探讨
发布时间：2022-08-16T07:34:33.084Z 来源：《中国科技信息》2022年第4月第7期作者：赵瞻[导读] 随着现代航空工业的迅猛发展，飞机系统电磁兼容性的作用及地位日益受到重视。

本文从
赵瞻
中航西安飞机工业集团股份有限公司
【摘要】随着现代航空工业的迅猛发展，飞机系统电磁兼容性的作用及地位日益受到重视。

本文从电磁兼容对飞机系统的重要性出发，结合工作实例分析，提出对未来飞机系统电磁兼容问题的有关设想和建议。

【关键词】电磁兼容飞机系统设想和建议随着我国航空工业和航空电子工业的发展，飞机上大功率发射机及设施飞快地发展和增加，工作时释放出大量的电磁干扰能量，影响着高灵敏设备的工作。

另一方面，飞机上高灵敏设备的增加，计算机的广泛应用，使得机内电子设备密集程度大大增加，很容易受外来电磁干扰而产生错误动作。

怎样使飞机上各电子设备和系统之间互不影响而兼容地工作，这就是电磁兼容性要解决的问题。

一、电磁兼容的基本概念
电磁兼容（简称MC）是指设备和系统在一定的电磁环境中正常工作的能力。

它包括两方面的含义：一方面是指系统、设备在电磁环境中受到干扰而不降低工作性能、指标的能力，即有一定的抗干扰能力；另一方面，是指系统设备在正常工作时产生的电磁干扰不影响其他设备、系统的正常工作，即不产生超过限度的电磁干扰。

形成电磁干扰必须具备三个基本要素：电磁干扰源、耦合途径或称耦合通道、敏感设备。

构成电磁干扰的三要素
电磁干扰源是指产生干扰的任何元件、器件、设备、系统或自然现象。

耦合途径是指将电磁干扰能量传输到受干扰设备的通路或媒介，主要包括三个方面，即传导、近场感应和远场辐射。

敏感设备是指受到电磁干扰影响，或者说对电磁干扰发生响应的设备。

电磁干扰只有通过上述三个基本要素才能产生干扰。

因此，只要在形成电磁干扰的三要素中抑制住其中之一，便可以消除干扰，达到电磁兼容的目的。

二、飞机系统电磁兼容的重要性
飞机上空间小，电子设备多，飞机越先进，电子设备就越多，其性能也越好，要充分发挥这些电子设备的性能，就必须重视电磁兼容性能。

(一)飞机干扰源分析
飞机上的电磁干扰源很多，主要有以下几类： 1.无线电发射设备
无线电通讯、导航、机载雷达等设备都有大功率的发射机，这些设备除发射所需信号占用一定的频带外，还会发射大量非规定的电磁能量造成干扰。

如短波单边带电台和超短波电台工作时产生的谐波和各种离散的干扰信号，不仅数量多而且幅度大，除通过天线向外辐射外，还会通过机壳、电源线、控制线等向外辐射，使整个飞机内部产生较大的电磁场。

另外，机载雷达、导航设备等也会造成类似情况。

由于飞机上使用的频谱很宽，从几千赫到2-3cm的微波波段都有设备，因而造成飞机内部的电磁干扰十分复杂。

2.电子开关和脉冲电路
电子开关或用脉冲波形成的设备，或以脉冲为控制手段的设备，也是一种重要的干扰源。

由于脉冲电流、电压的前沿陡峭，具有十分丰富的高次谐波分量，会产生相当大的干扰，这种干扰不仅在电源线、控制线上传导，而且还会向外辐射。

3.电气设备
这也是一种重要的干扰源，他们包括发电机、电动机、发动机点火器、变流机。

另外，大感性负载的接通和断开都会在电网中引起大幅度具有陡峭前沿的瞬变电压，即形成所谓尖峰信号，这将威胁计算机的正常工作。

4.飞机外的各种电磁干扰
如地面雷达照射，广播，电视信号，闪电和其他自然界干扰。

由此可见，机载电子设备是处于十分复杂的电磁环境中工作的，因而，其电磁兼容性能的好坏就显得十分重要。

(二)电磁干扰的危害
电磁干扰的危害是严重的，例如导弹系统，其内部有引爆装置，射频辐射能量可以通过其电缆进入电爆装置，引起导弹误发射。

再如，美国航空无线电技术委员会的一份文件曾提到，有一位旅客在飞机上打开一部手提式调频广播接收机，结果使飞机的导航系统的指示偏差10度以上。

因电磁干扰而影响生产进度、试飞和飞机交付的事件也时有发生。

例如某型机短波电台发射时，干扰超短波电台的通讯：某型机变流机工作时，也干扰超短波电台的通讯：某型机短波单边带电台发射时，干扰全向告警雷达而产生虚告警：某型机发动机开车时超短波电台严重干扰等等。

现代战争的胜负在某种概念上是取决于飞机电子设备和系统的先进程度。

近年来军机的换代升级很关键的一环是对机载电子设备、系统的更新换代，要想使这些先进的电子设备和系统在作战中发挥作用，必须削弱电子干扰和提高抗电磁干扰的能力。

因此，电磁兼容性是飞机系统中需要非常重视的问题，它关系到飞机飞行安全能否有效完成飞行任务和作战任务。

(三)国内外对电磁干扰的研究
目前世界各国都将对电磁兼容性的研究作为电子系统设计研制的一项重要内容，特别是在拥挤空间中装备大量电子设备和系统的飞机、军舰、导弹，卫星等场合，电磁兼容性问题更加突出，因而对电磁兼容性的研究显得更为重要，国际上如美国已把电磁兼容性列为系统工程设计制造的一项重要参数。

在系统工程总体设计开始就进行干扰分析预测，在设备设计、研制生产、安装、使用、维护的各个阶段都有电磁兼容方面的要求和必须遵循的规范。

早在1945年6月，美国就颁布了第一部电子兼容性军用规范JAN-I-225《150KHZ-20MH2无线电千扰测量方法》。

1964年美国国防部组织专门小组改进标准和规范，统一名词术语，统一测量方法，统一极限值，制定了著名的MIL-STD-460系列标准。

该标准对各国的军事部门及对近代系列标准均有较大的影响，一些发达国家都相应研究制定了于电磁兼容有关的标准，有些国家甚至还直接引用该系列标准。

MIL-STD-460军用电磁兼容性系列规范作为美国三军采购订货的标准，于1967年取代了原先颁布的所有标准。

该系列规范主要有下列文件组成：MIL-STD-461《设备电磁千扰特性和要求》、MIL-STD-462《电磁干扰特性测量》和MIL-STD-463《电磁干扰术语的定义和单位制》。

由于航空技术的不断发展，改进和修正MIL-STD-461到462、463的工作一直没有间断。

1968年美国又颁发了军标ML-STD-461A，1980年颁布了三军重新协调的通用规范MIL-STD-461B。

我国对电磁兼容性的研究起步较晚，由于最初的国产飞机都是从前苏联引进的，没有一套完整的电磁干扰标准。

随着我国航空工业及航空电子工业的发展，在研制过程中不可避免地遇到了电磁兼容问题。

为此，近年来我国各有关部门本着认真研究和积极采用国际标准，并借鉴国外的先进标准的基本方针，先后制定了一些军用电磁兼容性标准和规范。

1981年颁布了HB5662-81《飞机设备电磁兼容性要求及测试方法》，随后又陆续颁布了HB5940-86《飞机系统电磁兼容性要求》，GJB151-86《军用设备和分系统电磁发射及敏感度要求》，GJB152-86《军用设备和分系统发射及敏感度测试方法》，GJB72-85《电磁干扰和电磁兼容名词术语和单位制》。

从此，我国的电磁兼容性研究受到了普遍重视，对促进航空工业的发展，提高飞机的战斗性能起到了积极促进作用。

三、解决电磁兼容问题的体会
在实际工作中，我通过解决生产中出现的电磁兼容性问题及参加各新机的电磁兼容性试验和测量工作，对解决飞机系统电磁兼容性问题有了一些实际经验和体会：
第一，为了达到电磁兼容的目的，飞机上所有的电子设备和系统在安装之前，均应在实验室进行测试并应符合有关标准要求。

只有保证单个设备和系统具有良好的电磁兼容性，才有可能保证飞机系统的电磁兼容性。

第二，各电子设备和系统在飞机上安装时，其安装位置、电缆敷设、天线布局等方面均要考虑电磁兼容性。

如果在发现问题之后再移动设备，重新进行天线和电缆的布局，则将非常困难，而且有时是不可能的。

第三，即使在实验室中经过试验，设备和系统已符合相应标准的要求，并且在飞机设计初期也考虑了设备和系统的安装电缆和天线布局的电磁兼容性，但由于下列几种原因，飞机上也仍然会有个别设备或系统的电磁兼容性能不好：(1)实际上，不可能做到设备和系统的安装位置、电缆和天线的布局特别理想。

因为在飞机设计中要综合考虑飞机重量，为实现设备和系统功能而必需的电缆和天线布局，以及受飞机内部空间所限制等各种因素：(2)很难做到理想的屏蔽、搭接和接地。

因为屏蔽材料的选择、接地点的选择、搭接和接地电阻的取值，以及飞机内部复杂的电磁环境，都将影响设备和系统的电磁兼容性；(3)在改进改型飞机上，往往新老设备混装。

由于早期设备对电磁兼容性要求较松，极易对其他设备产生干扰，并且自身抗干扰能较差，也会造成电磁兼容性能不好。

因此，我们必须掌握控制或限干扰的技术手段。

第四，理论上解决电磁兼容的有效手段一般有：合理的接地，良好的搭接、屏蔽、滤波，合理的电缆和天线布局，变压器隔离和闭锁敏感设备等。

然而在实际工作中，单纯地采用某一手段有时并不能有效地解决电磁兼容问题，而要将这些手段有机地结合起来，综合运用，如在采用屏蔽措施时，还应考虑屏蔽体的接地是否良好。

第五，解决飞机电磁兼容问题，首先必须找出电磁环境中影响设备和系统正常工作的干扰源，被干扰的设备，以及干扰耦合途径，然后通过理论分析和试验，采取有效措施，最终消除电磁干扰。

四、有关设想和建议
作为主机单位，对进一步解决飞机系统电磁兼容性问题，提出以下设想和建议： 1.在飞机的最初设计阶段就开始进行电磁兼容性的分析和预测，在设备的安装、天线布局、电缆敷设等方面，都要考虑到电磁兼容性要求。

2.在设备订货时，明确向生产厂家提出电磁兼容的要求。

3.在飞机的生产过程中，对操作者进行有关电磁兼容方面的知识培训，使操作者认识到电磁兼容的重要性，严格按图纸、技术条件、生产说明书和工艺规程等控制文件操作。

4.在全机电磁兼容测量时，除要对参试人员进行严格地培训和做好充分的测前准备外，还应对试验场地的电磁环境进行全过程监视，并将监视情况记录下来，以保证测量结果的有效性和测量精度，为今后改进设计方案和生产工艺，进一步改善飞机系统的电磁兼容性能提供有效而准确的数据。

5.飞机制造企业应设立专门的电磁兼容研究和控制机构，参与国内国际交流和指导飞机生产。

6.为高效高质的解决生产中出现的电磁干扰问题，公司有必要购进先进的电磁兼容测量设备。

7.飞机制造企业有必要培养一批既有理论，又有实践经验的电磁兼容专业人员。

五、结束语
“电磁兼容”目前已经成为国内外瞩目的迅速发展的学科，同其他学科一样，今后还将获得更加迅速的发展。

随着现代航空工业的发展，飞机系统电磁兼容的作用及地位日益受到重视，因为电磁兼容性能的好坏，将直接影响到飞机的性能，影响飞行任务或作战任务的完成。

对飞机制造企业来说，更应注重改善飞机系统电磁兼容性能，这不仅对提高飞机的质量和性能有着重要意义，而且对我国的航空事业发展也有着深远的意义。