轻型通用飞机高强辐射场(HIRF)防护设计浅析
HIRF(高强度辐射场)
HIRF（高强度辐射场）高强度辐射场是指在单位面积的辐射能量比较高的一种电磁辐射，它是由电磁波的电场强度和磁场强度共同决定的。
这种电磁辐射环境除了对人身会造成影响外，对各种飞行器的电气和电子系统的正常运行会产生极大的危害，对飞机来讲，HIRF环境是由雷达、无线电、电视台，和其它地面、水面，或者空中的射频（RF）发射机发射的能量造成的。
在二十世纪七十年代，民用飞机机载设备的设计中首次提到了这一特殊现象，包括了与飞行相关的关键性电子控制、电子显示，和电子控制引擎等。
这些设备在工作时对HIRF环境中的有害影响非常敏感。
飞机为何重视HIRF防护近些年来，HIRF防护逐渐受到重视，并成为飞机设计和机载设备装机的必要条件，主要缘于下面几个因素：1)飞机的连续安全飞行和着陆等功能更加依赖于电气和电子系统来执行2)飞机设计中大量采用复合材料，减轻了重量，但降低了机体的电磁屏蔽性能3)数据总线和程序运行速度的增加、大规模集成电路的使用、电子设备灵敏度的提高，都造成了飞机的电气和电子系统对HIRF环境更加敏感4)频率资源的扩展使用，使得1GHz以上频段干扰更大5)各种射频（RF）发射机的功率不断增大6)一些飞机已经遭受过HIRF危害相关法规2007年8月6日，FAA发布了14CFR Parts23、Parts25、Parts27和Parts29，也称为“HIRF法规”。
2007年9月5日开始生效，替代了作为过渡性措施所采用的“特殊条款”（SC）。
2007年7月30日，FAA发布了咨询通告AC20-158，对“高强度辐射场（HIRF）环境中工作的飞机电气和电子系统的认证”提供了相关资料和指南。
新的咨询通告替代了以前的FAA咨询通告/JAA联合咨询资料（AC/AMJ20-HIRF）。
其中Parts23.1308&附录J适用于常规、多功能、表演和勤务类飞机的认证；Parts25.1317&附录X适用于运输类飞机的认证；Parts27.1317&附录D适用于常规类直升机的认证；Parts29.1317&附录E适用于运输类直升机的认证。
飞机HIRF防护设计与验证技术综述
飞机HIRF 防护设计与验证技术综述孔叔钫1,2,3,4,黄铎佳1,2,3,4,向荫1,2,3,4(1.工业和信息化部电子第五研究所,广东广州510610;2.广东省电子信息产品可靠性技术重点实验室,广东广州510610;3.广东省电子信息产品可靠性与环境工程技术研究开发中心,广东广州510610;4.广东省工业机器人可靠性工程实验室,广东广州510610)摘要:高强度辐射场(HIRF )防护作为飞机研制的新要求,在我国起步晚,与国外差距较大。
介绍了国内外飞机HIRF 防护设计要求和验证技术的发展现状,简述了飞机HIRF 防护设计需求,综述了民用飞机HIRF 符合性验证流程,介绍并分析了当前国外主流的HIRF 试验方法。
并针对我国HIRF 发展的迫切需求,对我国HIRF 防护研究发展方向进行了分析并给出了相应的建议。
关键词:高强度辐射场防护要求;高强度辐射场防护设计技术;混响室;低电平耦合;直接电流注入中图分类号:V 216.5;TN 07文献标志码:A 文章编号:1672-5468(2018)02-0070-08doi:10.3969/j.issn.1672-5468.2018.02.015A Review of Design and Verification Technology ofHIRF Protection for AircraftKONG Shufang 1,2,3,4,HUANG Duojia 1,2,3,4,XIANG Yin 1,2,3,4(1.CEPREI ,Guangzhou 510610,China ;2.Guangdong Provincial Key Laboratory of Electronic Information Products Reliability Technology ,Guangzhou510610,China ;3.Guangdong Provincial Research Center of Electronic Information Products Reliability and EnvironmentEngineering Technology ,Guangzhou 510610,China ;4.Guangdong Provincial Engineering Laboratory for Reliability of Industrial Robot ,Guangzhou 510610,China )Abstract :As a new requirement of aircraft development ,HIRF protection starts late in ourcountry and has a big gap with foreign countries.The development status of HIRF protection design requirements and verification technologies for aircraft at home and abroad are introduced.The requirements of aircraft HIRF protection design are briefly described.And the HIRF compliance verification procedure of civil aircraft is reviewed.Besides ,the current mainstream HIRF test methods are introduced and analyzed.Moreover ,in response to the urgent need of HIRF development in our country ,the research direction of HIRF protection in our country is analyzed and the corresponding suggestions are given.Key words :HIRF protection requirements ;HIRF design technique ;reverberation room ;lowlevel coupling ;direct current injection收稿日期:2017-06-29修回日期:2018-03-25作者简介:孔叔钫(1987-),女,四川南充人,工业和信息化部电子第五研究所可靠性与环境工程研究中心助理工程师,从事可靠性与环境试验研究工作。
基于MSG-3计划维修大纲的闪电高强度辐射场防护分析
摘要：介绍了MSG-3的基本内容，根据MSG-3中的闪电/高强度辐射场防护的3个部分内容，确立了闪电/高强度辐射场防护的敏感度等级、维修间隔以及任务类型。
分析研究结果对民用飞机计划维修大纲的闪电/高强度辐射场防护部分内容的制订具有参考价值。
关键词：闪电/高强度辐射场防护；MSG-3；维修大纲0 引言随着社会经济的发展，人们对航空运输的需求也越来越多。
在航空运输过程中，保证飞机安全是第一任务。
根据美国航空运输协会统计，平均每架飞机每年都要遭受不同程度的雷击。
例如，2010年哥伦比亚一架波音737客机降落时遭遇雷击，着陆失败，机身断裂为三截，造成多名人员伤亡。
因此，闪电/高强度辐射场会严重影响飞机的运行安全。
2001年，MSG-3计划维修大纲的修订版本中加入了闪电/高强度辐射场防护的独立分析部分，可以看出闪电/高强度辐射场的防护对飞行安全的重要性。
本文主要以MSG-3为基础，从维修角度对闪电/高强度辐射场防护进行分析研究。
1 适航要求各个国家和地区对飞行器都有较为严格的适航法规，尤其对闪电/高强度辐射场防护的情况有明确要求。
例如，美国FAR 25部和欧洲EASR 25部中都有针对闪电/高强度辐射场防护的具体标准。
我国基于国内的航空运输情况，参照美国联邦航空局和欧洲航空安全局的安全规定，制订了关于闪电/高强度辐射场防护的适航条例，例如CCAR 25.1316系统闪电防护、CCAR 25.954燃油系统闪电防护以及CCAR 25.581闪电防护等。
飞机只有满足相应国家或地区的适航要求，才可以在该地区取得商业营运条件。
2 MSG维修思想的形成和发展MSG维修思想是各个航空公司和机构维修策略、程序和大纲制订的指导性文件。
现代航空维修思想是由“可靠性方法”维修和MSG维修思想结合产生的，其中MSG维修思想经过多个版本的修订，已经被各国民用航空组织和公司认可。
该思想从第1版到第3版的最新修订版本已经经历了半个世纪，从初步成形到日趋完善的整个发展过程中，有3个重要时间节点，如图1所示。
通用飞机高强度辐射场(HIRF)和闪电间接效应(IEL)的简化验证方法研究
通用飞机高强度辐射场（HIRF）和闪电间接效应（IEL）的简化验证方法研究发表时间：2021-01-05T07:58:23.506Z 来源：《学习与科普》2020年14期作者：黄平[导读] 当前CCAR23部通用飞机的高强度辐射场（HIRF）和闪电间接效应（IEL）验证要求与CCAR25部运输类飞机相同。
而高安全性的要求导致通用飞机验证成本急剧上升，不利于通用航空产业的发展，本文探讨的是用一种简化的验证方法来替代原来的验证要求。
黄平浙江中航通飞研究院有限公司摘要：当前CCAR23部通用飞机的高强度辐射场（HIRF）和闪电间接效应（IEL）验证要求与CCAR25部运输类飞机相同。
而高安全性的要求导致通用飞机验证成本急剧上升，不利于通用航空产业的发展，本文探讨的是用一种简化的验证方法来替代原来的验证要求。
关键词：通用飞机；HIRF；IEL简化的验证方法1 HIRF当前CCAR 23部通用飞机系统的HIRF审定要求与CCAR 25部运输类飞机的要求相同。
自1987年以来，CCAR 25部运输类飞机一直通过专用条件和HIRF规章要求进行防护。
超过730万飞行小时，波音777和空客A330飞机的数据显示没有关于HIRF敏感性的主要的、危险的或灾难性的失效状态报告。
对于所有设计符合HIRF规章或专用条件的现代CCAR 25部飞机，没有与HIRF相关的适航指令和服务困难通告，表明HIRF的防护要求是有效的。
当前CCAR 23部飞机要么没有经过HIRF认证，要么具有和CCAR25部飞机相同的认证。
如果根据最新的HIRF法规或EASA CRIs/SCs认证，则有大量系统/功能在5V/m（主要）和150V脉冲（HAZ）之间审定。
考虑到EUROCAE ED-107和AC 20-158附录1对A级显示系统允许的典型12dB衰减，HIRF的预期水平可高达750V/m（脉冲）。
这种A级显示标准比大多数飞机上的设备都要高出一个数量级。
HIRF资料
民航资源网2010年4月22日消息：4月16日上午，“Lightning/HIRF防护技术培训中心”（闪电/高强度辐射场防护技术培训中心）在中国民航大学成立。
该中心由民航大学与美国EMA公司及其中国独家代理上海昂迪信息科技有限公司联合成立。
美国EMA（Electromagnetic Application）公司成立于1978年，主要致力于软件开发。
该公司重点研发领域是闪电防护、电磁脉冲辐射防护等。
为了将最先进的飞机电磁防护仿真技术全面引入中国，中国民航大学经过与美国EMA公司及其中国独家代理上海昂迪信息科技有限公司友好协商，决定在该校“Lightning/HIRF 验证及检测实验室”联合成立“Lightning/HIRF防护技术培训中心”。
“Lightning/HIRF防护技术培训中心”的成立将有助于完善我国航空器的闪电防护标准，加强适航审定技术的基础研究，促进产学研有机结合，提高中国民航大学科学研究和航空人才培养水平。
同时，该中心的成立对加快该校适航研究与国际适航研究接轨的步伐将发挥助推作用。
对飞机研制的新要求——高强度辐射场（HIRF）防护Protecting Electrical and Electronic System from HIRF Effect唐建华导读：与自然界产生的闪电不同，高强度电磁辐射是由人类活动造成的电磁环境问题，其频带宽（10千赫-40吉赫），作用时间长（与闪电的作用时间相比）。
高强度电磁辐射、闪电与电磁兼容等电磁环境问题（统称E3问题），已成为影响飞机安全的重要因素。
因此，在飞机研制中，应采取措施对飞机的电子和电气系统进行保护，以免对飞行安全带来不利影响。
高强度电磁辐射对飞行安全带来的影响日渐显现。
首先，从飞机本身来看，执行关键功能的传统机械或机电控制及机电指示系统，已逐渐被电子式飞行控制系统、电子式显示指示系统和全权数字式发动机控制器等所替代，而这些设备对外部电磁环境的敏感程度显然高于传统的系统。
民用飞机高强度辐射场 ( HIRF)防护适航验证方法研究
Science &Technology Vision 科技视界民用飞机高强度辐射场（HIRF）防护适航验证方法研究Research on Airworthiness Verification Means for HIRF Protection章光灿(上海飞机设计研究院液压系统设计研究部,中国上海201210)【摘要】随着飞机安全飞行与着陆对电子/电气设备依赖性越来越强，而空间HIRF 环境日益严酷，飞机HIRF 防护设计及适航验证也变得日益重要。
本文首先比较了目前国内外适用的HIRF 防护适航条款，并解析了相应适航条款。
其次，根据适航咨询通告AC20-158详细介绍了民用飞机HIRF 防护适航验证的具体流程及试验要求。
最后介绍HIRF 适航验证过程中局方的适航审查内容及关注点。
【关键词】HIRF ；试验；合格审定【Abstract 】With the safe flight and landing of aircraft becoming increasingly dependent upon the electrical/electronic equipment,and the HIRF environment becoming much more severe,it is more meaningful to do research on the airworthiness verification methods for HIRF protection.Firstly,this paper compares the airworthiness HIRF protection regulations establish by FAA,EASA and CAAC and analyzes it.Secondly,according to the Airworthiness Advisory Circular AC20-158,this paper introduces the verification procedures and test requirements for HIRF protection.Finally,it discusses the concerns which the airworthiness authorities may pay an attention to.【Key words 】HIRF;Test;Certification0引言高强度辐射场（HIRF ，High Intensity Radiated Fields ）电磁环境是由雷达、无线电台、广播电视发射台，以及其它陆基、舰载或机载射频发射机等传输电磁射频能量而产生。
高强度辐射场(HIRF)对机载干扰弹的影响
摘 要：分析了复杂电磁环境下高强辐射场（HIRF）对机载干扰弹可能产生的危害影响，通过实验验证了在 HIRF 环境下机
载干扰弹在使用时其敏感频段为单一固定频段，投放设备电路通电与不通电状态下 HIRF 对干扰弹安全性影响，最后提出了几种
提高干扰弹使用时安全性的措施。
关键词：高强度辐射场（HIRF）；干扰弹；电磁干扰；敏感频段
1 高强度辐射场对机载干扰弹可能产生的危害
在复杂电磁环境下，高强度辐射场同时包含了
连 续 电 磁 波 和 脉 冲 电 磁 波 ，连 续 电 磁 波 以 通 讯 无 线 电 波 为 典 型 代 表 ，脉 冲 电 磁 波 以 雷 达 波 为 典 型 代表[2]。连续电磁波对电起爆火工品的影响主要是 电磁波以耦合方式进入系统，产生感应电流作用于 桥丝，使桥丝产生热积累。脉冲电磁波对电起爆火 工品的影响主要是电磁波以电压形式加在脚-壳之 间，使电起爆火工品局部出现过热或电击穿。
因此，高强度辐射场可能会导致干扰弹的误发 射、延期发射或瞎火等故障，是影响机载干扰弹及 载机安全的重要因素。
2 干扰弹在 HIRF 条件下的发火试验
试验主要是研究干扰弹在高强辐射场下装机 使用（即与投放设备相连）时的安全性，暂不考虑其 受长期电磁辐射后造成的性能影响。
2.1 试验方案
干扰弹组件中只有电点火具会受到 HIRF 能量 影响，电点火具自身及与其相连的弹壳可能成为接 收天线，因此被试品采用由干扰弹弹壳及电点火具 组成的干扰弹模拟弹。模拟弹弹壳完全相同，分别 装配 1 号、2 号、3 号三种电点火具各 10 发，三种电点 火具结构基本相同，装药有所差别。
第 34 卷第 3 期 2019 年 6 月
·信号与信息处理·
光电技术应用
闪电与高强辐射场防护分析和适航审定
飞机高强度辐射场(HIRF)防护分析
飞机高强度辐射场(HIRF)防护分析
贾宝惠;刘东山
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2011(000)008
【摘要】首先通过对HIRF引起的飞行事故的介绍,提出研究HIRF防护的必要性,接着介绍了HIRF防护条款在国内外的发展及相关要求,在此基础上研究了飞机HIRF合格审定方法,最后对比了实施HIRF防护适航条款前后的费效比,指出实施HIRF防护条款后有更大收益,对我国在HIRF防护领域开展相关研究具有借鉴意义.【总页数】4页(P86-89)
【作者】贾宝惠;刘东山
【作者单位】中国民航大学;中国民航大学
【正文语种】中文
【相关文献】
1.多电飞机L/HIRF防护系统维修性分析研究 [J], 王晓熠;刘欢
2.关于民用飞机闪电/高强度辐射场防护保证大纲的研究 [J], 宁敏;陈洁
3.运输类飞机高强度辐射场防护发展 [J], 王乐意;陈洁;王永根
4.轻型通用飞机高强辐射场(HIRF)防护设计浅析 [J], 梁红云
5.民用飞机高强度辐射场(HIRF)防护适航验证方法研究 [J], 章光灿
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飞机HIRF低电平扫频场试验方法研究
飞机HIRF低电平扫频场试验方法研究摘要：随着人类社会的进步，飞机的运用越来越广泛。
然而，航空器在高速飞行时遭受到的各种天文、地理和人文因素的影响之多，让其经历了“电子战”的时代。
而HIRF辐照试验就是为了确定飞机电子设备在高强电磁干扰下的抗干扰能力，保证飞机的安全性，故HIRF低电平扫频场试验方法的研究对保障飞机电路的可靠性和飞行安全具有非常重要的意义。
本文介绍了HIRF试验方法的研究背景，分析了HIRF试验方法的特点以及应试验的必要性，进而介绍了低电平扫频场试验的原理和步骤，最后针对该方法可能存在的不足和改进措施进行了探讨。
关键词：HIRF试验，低电平扫频场，飞机电子设备，抗干扰能力。
一、 HIRF试验方法的研究背景近年来，随着科技的不断进步，航空器的更新换代越来越快，而航空器的各种设备中的电子部件却越来越先进，尤其是在航空电子领域，航空器的设计需求无限提高，要求设备在各种环境下都能稳定运行，而不会因电磁干扰而失效，保障飞机电路的可靠性和飞行安全。
为了确保电子设备能够承受高强电磁干扰的影响，确保飞机的安全性，将HIRF试验作为保障飞机电路的可靠性和飞行安全的重要方法之一。
HIRF，全称是输电力线频率范围内的高强度电磁辐射，是指在飞行过程中，飞机电子设备会受到从发电机、雷达、通信系统等设施辐射出的电磁波信号的影响，当信号来到设备的接线端口处时，容易过渡到电子设备内部和导线上，造成设备运行不稳定，甚至导致设备损坏和电磁兼容性问题。
HIRF辐照试验就是为了了解飞机电子设备在这种环境下的抗干扰能力，而其测试方法受到了极大关注。
二、 HIRF试验方法的特点随着飞机应用环境的不断扩展和复杂化，HIRF试验方法已经得到了广泛应用。
HIRF试验方法的特点在于其较高的可重复性、较高的准确性和较高的实用性。
首先，针对HIRF试验方法的可重复性，通过多次重复测试来获取数据，使得试验的结果更加准确可靠。
其次，针对HIRF试验方法的准确性，试验设备会在实验室环境下设定标准的电磁波信号，将其输入到被试设备处，并通过特定测量方法来记录测试结果，检测设备的抗干扰能力，从而实现试验准确性的保证。
多电飞机L、HIRF防护系统维修性分析研究
多电飞机L/HIRF防护系统维修性分析研究摘要：随着飞机对多电技术、复合材料的大量使用，飞机的闪电/高能辐射场防护系统设计也变得越来越重要。
根据持续适航的要求，为保证飞机闪电/高能辐射场防护系统在飞机整个寿命中仍能保持正常功能，需要对闪电/高能辐射场防护系统进行维修性分析，制定维修大纲，给出初始计划维修任务。
根据MSG-3文件的规定，对闪电/高能辐射场防护系统维修性分析要求、分析方法进行了研究，同时还讨论了维修性工作对飞机设计工作的促进作用。
关键词：L/HIRF；MSG-3；维修性0 引言随着飞机开始引入多电技术的设计思想后，越来越多的飞机系统采用了以电能为能源的技术，这样可以大大提高飞机的可靠性、维修性及地面支援能力。
但在现代飞机越来越多地使用先进的电子/电气设备和数字式电子设备后发现，先进的电子电气系统/数字式系统更容易受到闪电、高能磁辐射的影响，严重时会导致功能的丧失和混乱，对飞机的安全运行造成巨大的威胁。
同时，飞机结构中也大量地采用了复合材料，复合材料的低电导率特性使其提供的屏蔽性能很差，进而使得电子电气系统更多地暴露于外部电磁环境。
虽然在飞机设计中已考虑了L/HIRF（Lightning/High IntensityRadiated Field 闪电/高能辐射场）环境对飞机的不利影响，也进行了大量的研究分析与试验，以提高飞机对L/HIRF环境的防护作用。
但随着飞机运营时间的加长，L/HIRF防护系统的作用也会随之降低。
因此为了满足飞机飞行安全的要求以及持续适航的要求，需要对L/HIRF防护部件进行分析并制定相关维修大纲。
1 L/HIRF防护系统维修性分析要求1.1 适航要求根据CAAC适航条例25.1316“系统闪电防护”和FAA适航条例25.1317“高能辐射场（HIRF）防护”，当飞机暴露于飞机闪电和/或高能辐射场环境下，执行关键功能的系统运行和运行能力不会受到有害影响。
为此，需要对这些系统进行闪电/高能辐射场的防护设计。
航空器的热防护系统设计与分析
航空器的热防护系统设计与分析在航空航天领域，航空器面临着极端的热环境挑战，尤其是在高速飞行、重返大气层等情况下。
为了确保航空器的结构完整性和系统正常运行，热防护系统的设计至关重要。
热防护系统的首要任务是阻隔外界的高温传入航空器内部，保护关键部件和人员的安全。
这就要求我们对热传递的原理有深入的理解。
热传递主要有三种方式：热传导、热对流和热辐射。
在航空器的热环境中，这三种方式往往同时存在，相互影响。
对于热传导，材料的导热系数是关键因素。
选择低导热系数的材料可以有效减少热量的传递。
例如，陶瓷基复合材料和隔热纤维等在热防护系统中得到了广泛应用。
这些材料具有良好的隔热性能，能够在一定程度上阻挡热量的传导。
热对流则与流体的流动特性有关。
在高速飞行中，空气的高速流动会带来强烈的热对流。
通过设计合理的气流通道和表面结构，可以降低热对流的影响。
例如，采用流线型的外形设计，减少空气的阻力和热量交换。
热辐射是另一个不容忽视的因素。
高温环境下，物体以电磁波的形式向外辐射能量。
为了减少热辐射的吸收，热防护系统的表面通常采用具有高反射率的涂层，将大部分辐射能量反射出去。
在热防护系统的设计中，还需要考虑不同部位的热负荷差异。
例如，飞行器的头部和机翼前缘通常承受更高的温度和热流，需要采用更加强化的热防护措施。
而机身和尾部等部位的热负荷相对较低，可以采用相对较薄的隔热材料。
同时，热防护系统的重量也是一个重要的考虑因素。
过重的热防护系统会增加航空器的整体重量，影响飞行性能和燃油效率。
因此，在设计过程中需要在热防护性能和重量之间进行权衡和优化。
为了实现有效的热防护，多种技术手段被综合运用。
烧蚀热防护是一种常见的方法，其原理是通过材料的烧蚀过程吸收和带走大量的热量。
在高温作用下，烧蚀材料会发生相变、分解等物理和化学变化，从而消耗热量。
隔热瓦也是一种常用的热防护手段。
隔热瓦通常由多层结构组成，每一层都具有特定的隔热性能，通过多层叠加可以实现良好的隔热效果。
强电磁环境(雷电、HIRF、EMP等)防护设计实施流程
强电磁环境(雷电、HIRF、EMP等)防护设计实施流程航空工业合肥航太电物理技术有限公司（简称“合肥航太”）专业从事我国飞行器（包括飞机、导弹、火箭、飞船、系留球、飞艇等）强电磁环境试验研究及防护产品开发工作，飞行器强电磁环境主要包括：雷电、高强度射频场及电磁脉冲等，往往会对装备产生灾难性的影响。
合肥航太目前已形成的专业优势是：国内领先的飞行器（包括飞机、导弹、火箭、飞船、系留球、飞艇等）雷电、高强辐射场及电磁脉冲防护产品设计生产与鉴定试验。
建有国内领先的大型飞机强电磁环境实验室。
合肥航太作为我国专业强电磁环境实验室，在我国多种型号强电磁效应防护设计中扮演着重要角色，主持或参与众多型号的强电磁防护设计工作。
结合工程经验，总结电子系统电磁干扰防护设计的基本实施过程以及强电磁脉冲防护设计的流程如下。
电子系统电磁干扰防护设计实施流程
总体分析
方案论证与仿真正样研制测试
强电磁脉冲防护设计流程。
高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计
合格 审定 需 求 ，Ｆ Ａ 出版 了公 告 文 件 Ｎ １０ ７— — Ａ ８ １． １
《 运行在 Ｈ Ｒ ＩＦ条件下的航空器合格审定指南》 。在最 终正式标准颁 布之前 ， 为运 行在 ＨＲ ＩＦ环 境下 的航 空器
的合格审定设定 了具体 、 同一 的指导建议及标 准要求 。
１２ 国 内合格 审定政 策发展 现 状 ．
为 了提 高飞 机 的可靠性 、 济性 和可维 修性 ， 经 现代 飞机 越来越 多地 使 用 了 先进 的数 字 式 电子 、 电气 设 备 和 系统 ， 进 的数 字 式 系 统 更容 易 受 高 强 电磁 辐 射 的 先 影 响 ， 重 时将导致 功 能 的丧 失 和混乱 ， 飞行 器 的安 严 对
龙 （９ ６一） 男 ， 西西 安 人 ， 程 师 ， 究 方 向 为 机 载 二次 电源 设 计 。 １７ ， 陕 工 研
２１ ０ ０年 ７ 月
田
龙 等： 高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计
・１５・ ０
直 接涉及 Ｈ Ｒ Ｉ Ｆ相 关 测 试 内容 ； 目前 我 国还 没 有 能 够
中。一方 面 ， 电磁环 境 持 续 恶 化 ， 扰 源数 量 、 量持 干 能 续增 加 ； 一方 面 机 载航 电设 备 自身经 受 电磁 干 扰 的 另
能力 又伴 随新技 术 、 新材料 的出现 面临新 的挑 战 。
通告 要求 航 空 器 必 须 具 有 足 够 的 Ｈ Ｒ Ｉ Ｆ保 护 能 力， 以防止 执行 关 键 功 能 的航 空 电子 系统 和 电气 系统 因直 接或 间接 的 ＨＩＦ作 用造 成 器件 损 坏 和功 能 中断 Ｒ 进而导 致灾 难性 事故 。
全 运行 造成 巨大 的 的威 胁 。 同时 ， 空 器结 构 中更 多 航
轻型通用飞机高强辐射场(HIRF)防护设计浅析
现代飞机受到来自地面、舰船、海上平台或航空器上的雷达、无线电、电视、卫星上行数据等高功率发射机的辐射不断增多增大，复杂机载电子设备的电磁敏感更强烈。
出于对航空器安全运营考虑，中国民用航空规章新增了对航空器系统提出高强辐射场(H I R F)防护要求，明确指出：尽可能消除航空器执行关键功能的电子电气设备因高强辐射场(HIRF)直接和间接的造成器件损坏和功能中断进而导致灾难性事故发生。
飞机高强辐射场(H I R F)保护设计研究日益重要。
1 飞机高强辐射场(HIRF)防护设计研究的必要性现在飞机电子系统设备在HIRF环境下常常出现的一些异常症状是对安全运行的最大威胁，原因是[1]。
(1)从飞机本身来看，执行关键功能的电子式飞行控制系统、电子式显示指示系统和全权限数字式发动机控制器等，这些设备对外部电磁环境的敏感程度增加。
(2)随着导电性低的复合材料越来越多地出现在新型飞机上，特别是对于轻型通用飞机，在结构中越来越多的采用复合材料，相对金属材料而言，复合材料的低电导率特性带来了航空器电磁屏蔽性能的降低，更易受到外部高强辐射场(H I R F)的影响。
(3)轻型通用飞机为降低重量和成本，装备的的电子设备要求低功耗、高功率密度，这会带来了电子电气元件相应参数(例如输入的电压、电流、功率)的降低。
这些都使得电子电气系统更容易受到H I R F的影响。
(4)现在射频发射机的数量和功率增加，工作方式增多(如地面雷达、通信和广播电视发射台、舰载和机载射频发射机等)，使得空间电磁频谱变宽，电磁场强度增大。
以上几种情况使近年来由于外部电磁环境引起的飞行事故时有发生。
如在外部高强度电磁辐射环境的影响下，飞行操纵系统不稳定、控制舵面错误运动、发动机转速突然变化、导航指示器的航向、高度等参数显示错误等，从而影响飞机安全的严重事故。
同时，随着低空空域的逐步开放，轻型通用飞机的应用越来越多，因此对轻型通用飞机的HIRF保护设计研究势在必行。
飞行器高强辐射场试验研究现状
ＡＶＩＯＮＩＣＳ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ຫໍສະໝຸດ 飞行器 高强辐射场试验研 究现状
王瀚林 ，一，段泽 民 ， ，一，李志 宝 ，一，司晓亮 ，
（１．强 电磁环境 防护设计航空科技重 点实验 室，合肥 ２３００３１；２．飞机雷 电防护安徽省重点实验室 ，合肥 ２３００３ｌ； ３．合肥工业 大学 ，合肥 ２３０００９）
１９９０年 ４月在美 国卡罗莱 纳 州北部 ，一艘 飞艇
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飞行器高强辐射场试验研究现状 王瀚林等
２０１８年 ５月第 ４９卷增刊 １（总第 １７２期 ）
在 穿 越 广 播 电 台辐 射 范 围 时两 个 引擎 突 然 同 时 失 效 ，最 终飞艇 迫 降 并坠落 地面 。１９９９年 ３月 ２日， 一 架 直 升 机 遭 遇 广 播 电 台辐 射 区域 时 ，直 升机 的
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｉｒｅｒａｆｌｓ ａｒｅ ｆａｃｅｄ 、 ｍ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｓｅｒｉｏｕｓ ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｉｎ ａｄｄｉｔｉｏｎ．ｗｉｄｅ ｕｓｅ ｏｆ ａｄｖａｎｃｅｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅ ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ ｏｎ ａｉｒｃｒ ａｆｔｓ ｌｅａｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ ｓｈｉｅｌｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ａｉｒｃｒａｆ ｔｓ
［摘 要 ］ 随着现代 飞行器面临的空 间电磁 环境的 日益恶化 ，而电子 电气设备和 复合材料 的广泛应 用加剧 了飞 行器对 高强辐射 场的敏 感性 ，因此开展 飞行 器高强辐射场试验研 究工作对提 高飞行 器飞行安全 的可靠性 、提 高 航 空装备抗扰 能力 、提 高飞行 器战场 电磁 环境 生存 能力至 关重要 。简要 介绍 了我 国飞行器对 高强度辐射 场的防 护试验研究领域 的发展现状 ，为我 国飞行器 高强辐射 场试验研 究提供参考 。 ［关 键 词］ 航 电 系统； 高强辐射 场 （Ｉ－Ｉ／ＲＦ）；混响室；整机 试验 ［中图 分类 号］０４４１．１［文 献标识 码］Ａ［ＤＯＩ编 码］１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—１４１Ｘ．２０１８．ｚ１．２６ 『文章 编号］ｌ００６．１４１Ｘ （２０１８）ｚ１．０１３６—００４
航空器高强度辐射场防护及环路电阻测试仪介绍
航空器高强度辐射场防护及环路电阻测试仪介绍【摘要】现代航空器机载设备中电子电气元件参数（如输入电压、电流、功率）的降低，使得航空器电子电气系统经受电磁干扰的能力下降。
在受到高强度辐射时，机载系统的功能会受到严重影响。
另外，航空器结构中更多的采用复合材料，这种低电导率的复合材料屏蔽性能很差，使得电子电气系统更多的暴露在外部电磁环境中。
由此，高强度辐射场防护相关适航条款及维修方案应运而生，其基本条件就是要求执行关键功能的每个电子和电气系统必须设计和安装成：当航空器暴露于高强度辐射环境下，确保执行关键功能的这些系统的运行和运行能力不会受到不利的影响。
【关键词】高强度辐射场；环路电阻测试仪；雷击一、波音飞机手册中关于HIRF的描述1、飞机上的屏蔽线和屏蔽层都被搭接到了飞机的结构上（即接地）。
当飞机不断的处于极端的压力和温度条件下如潮湿、电击、震动等时，屏蔽系统的性能就会降低。
2、电缆或线束的屏蔽层是保护飞机关键系统免受雷击或高强辐射场危害的重要部件。
环路电阻测试仪LRT可以用来测试飞机线束电缆的屏蔽层和屏蔽连接。
主要工作模式是环路电阻测试和结点电阻测试。
二、HIRF防护原理闪电在飞机外表产生电流，在外表或结构的结点产生电压。
电流流动产生电磁场使得这些电流耦合或连接到飞机的线路。
飞机表面产生的这些电磁场，能够损伤电气设备或间接导致其故障。
另外，一些湿气进入后会产生腐蚀，通过金属和其他元素（如氧气、水、盐、液压油等）之间的化学反应，会降低电气接地的性能。
氧气和水的存在会在连接面形成氧化物，氧化物是绝缘的，能够限制电流的流动。
逐渐的会增加连接处的阻值。
时间长了就会彻底切断电气连接。
这样子就会导致对地电阻的增加，闪电或射频电流对内部线路的耦合会加大。
能够缓解这种损害的方法就是采用屏蔽、电子设备的接地以及线路的内部连接。
这样，闪电或HIRF产生的电流流经电子设备的外壳到地而不经过内部电路。
通过电缆屏蔽的使用，外壳延伸至互相连接的线路，也就是说屏蔽是接地的外壳。
民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计
民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计近年来，随着民用航空业的蓬勃发展，飞机安全性和可靠性成为了广大乘客及相关行业的关注焦点。
其中，雷电试验是评估飞机抵御雷击能力的重要环节之一。
然而，在雷电试验中，由于强大的电磁辐射，可能对飞机搭载设备的正常运行产生负面影响，因此电磁辐射防护设计显得尤为重要。
本文将探讨民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计问题，并提出相应解决方案。
一、电磁辐射的危害及防护需求雷电试验会产生巨大的电磁辐射，它可能对飞机上的各种电子设备和通信系统造成干扰，导致其运行不正常甚至损坏，从而威胁飞机的飞行安全。
而且，强大的电磁辐射也可能对机上人员的生命安全构成潜在威胁。
因此，设计一种有效的电磁辐射防护方案至关重要。
二、电磁辐射防护的原则和措施为了降低电磁辐射对飞机和机上设备的影响，以下是一些常见的电磁辐射防护原则和措施：1. 合理的布局设计：在设计飞机结构时，应考虑到电磁辐射的分布特点，合理安置关键设备和线路，尽量减少电磁辐射对设备的影响。
2. 电磁屏蔽设计：采用合适的屏蔽材料，将敏感设备包裹在屏蔽层中，阻挡大部分电磁辐射，从而保护设备免受干扰。
3. 接地保护：合理设置接地系统，将电磁辐射引流到地面，减小对设备的影响。
4. 电磁兼容性设计：在设备设计阶段，应充分考虑电磁兼容性，采取合适的屏蔽和隔离措施，确保设备能够正常工作并抗干扰能力强。
5. 系统设计优化：通过合理的功率分配和信号处理设计，减少电磁辐射对设备的影响。
三、电磁辐射防护设计的实践案例针对民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计，我们可以借鉴一些实际案例的经验。
以下是其中的几个示例：1. 对关键设备进行屏蔽：通过使用电磁屏蔽材料，如金属薄板、电磁波吸收材料等，对飞行器内的关键设备进行屏蔽，减少电磁辐射的影响。
2. 设备布局的优化：通过合理的设备布局和线路走向，减少电磁辐射对设备之间的相互干扰。
3. 接地系统的设计：建立良好的接地系统，将电磁辐射引流到地面，减小对飞机内部设备的影响。
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轻型通用飞机高强辐射场(HIRF)防护设计浅析摘要：高强辐射场（HIRF)防护是现代飞机研究的重要课题，该文参考国内外有关文献，提出轻型通用飞机高强辐射场（HIRF)防护的设计措施，可供国内各类飞机进行高强辐射场（HIRF)防护设计时参考。
关键词：高强辐射场电磁屏蔽电场强度
现代飞机受到来自地面、舰船、海上平台或航空器上的雷达、无线电、电视、卫星上行数据等高功率发射机的辐射不断增多增大，复杂机载电子设备的电磁敏感更强烈。
出于对航空器安全运营考虑，中国民用航空规章新增了对航空器系统提出高强辐射场(HIRF)防护要求，明确指出：尽可能消除航空器执行关键功能的电子电气设备因高强辐射场(HIRF)直接和间接的造成器件损坏和功能中断进而导致灾难性事故发生。
飞机高强辐射场(HIRF)保护设计研究日益重要。
1 飞机高强辐射场(HIRF)防护设计研究的必要性
现在飞机电子系统设备在HIRF环境下常常出现的一些异常症状是对安全运行的最大威胁，原因是[1]。
(1)从飞机本身来看，执行关键功能的电子式飞行控制系统、电子式显示指示系统和全权限数字式发动机控制器等，这些设备对外部电磁环境的敏感程度增加。
(2)随着导电性低的复合材料越来越多地出现在新型飞机上，特别是对于轻型通用飞机，在结构中越来越多的采用复合材料，相对金属材料而言，复合材料的低电导率特性带来了航空器电磁屏蔽性能的降低，更易受到外部高强辐射场(HIRF)的影响。
(3)轻型通用飞机为降低重量和成本，装备的的电子设备要求低功耗、高功率密度，这会带来了电子电气元件相应参数(例如输入的电压、电流、功率)的降低。
这些都使得电子电气系统更容易受到HIRF 的影响。
(4)现在射频发射机的数量和功率增加，工作方式增多(如地面雷达、通信和广播电视发射台、舰载和机载射频发射机等)，使得空间电磁频谱变宽，电磁场强度增大。
以上几种情况使近年来由于外部电磁环境引起的飞行事故时有发生。
如在外部高强度电磁辐射环境的影响下，飞行操纵系统不稳定、控制舵面错误运动、发动机转速突然变化、导航指示器的航向、高度等参数显示错误等，从而影响飞机安全的严重事故。
同时，随着低空空域的逐步开放，轻型通用飞机的应用越来越多，因此对轻型通用飞机的HIRF保护设计研究势在必行。
2 高强辐射场(HIRF)环境
根据FAA关于轻型类飞机第23部适航标准的Amdt.23-57修正
案的规定，用该标准表1、表2的电场强度作为适航审定高强辐射场环境[2]，因此轻型通用飞机HIRF保护设计的量化指标是，飞机在适航审定高强辐射场环境下能正常运行。
3 高强辐射场(HIRF)防护设计对机体结构电磁屏蔽的考虑
轻型通用飞机机身大量使用了复合材料，对于电子电气设备和导线来说是形成了电磁开口。
为了给飞机上的设备提供良好的高强辐射场(HIRF)电磁屏蔽保护，在飞机的结构嵌入一些屏蔽材质，如将金属箔、网和扩展箔插入结构中，保证在5kHz～18GHz频率范围内，电磁屏蔽效能不低于20dB。
飞机的机体蒙皮要求装配后使可成为均匀的低阻抗通路，为机上的电子电气设备提供了良好HIRF电磁屏蔽保护，复合材料蒙皮与相临的金属蒙皮搭接电阻应不大于10mΩ。
4 高强辐射场(HIRF)防护设计措施
4.1 高能辐射场耦合进入点的防护
对高能辐射场耦合进入飞机的进入点进行防护：飞机各类窗、非金属整流罩需要提供屏蔽；门和舱口应带有金属涂层或金属衬垫，并使其整个外围周围要形成一个很好的射频搭接。
使用导电垫片各类操作面板。
不是在机身内部的电气接头用导电密封剂密封。
安装在机翼、尾翼后/前缘处以及机外的任何导线束需要单独进行屏蔽防护和搭
接，并保证襟翼和缝翼伸展时，屏蔽保护部受到损害。
采用金属导管保护的导线或线束，导管两端应进行很好的搭接。
与敏感线束并行敷设的导线，必须确保敏感线束在其整个长度与这些非敏感导线隔离。
非敏感线从非屏蔽区域进入机身或其他屏蔽空间将携带噪声电流，一旦这些导线与敏感线并行敷设那么噪声将会感应耦合到敏感线束中。
4.2 电子设备硬件设计
(1)采取冗余和非相似性设计
(2)接地设计，区分信号、电源线、屏蔽(单个的或全局的)和安全接地；
(3)搭接；
(4)合理布置LRU位置，包括传感器；
(5)系统电缆布线和隔离；
(6)连接类型如差分、金属结构作的电流回路等；
(7)设备内部和外部的滤波；
(8)设备内部防电磁干扰、防雷电路设计。
4.3 电子设备软件设计
(1)合理的通信协议，谨慎使用中断、定时器等；
(2)冗余系统的非相似软件；
(3)表决器和相关联的算法；
(4)数据相干性验证过程；
(5)容错技术。
4.4 电子设备壳体设计
(1)选择电导率较高的屏蔽材料如铜、银等。
(2)连接处用焊接结构。
(3)盖板、活动盖板组件与箱体接合处加EMC衬垫，面板上采用沉头的连接螺钉。
螺栓孔、盖板与箱体的接缝处、侧壁的接缝处涂上导电胶。
(4)通风口加金属丝网，做成金属蜂窝结构，并有屏蔽垫圈，单个的蜂窝单元的开口大小和蜂窝的厚度是由针对豁免所需要的最高频率决定的，通过蜂窝结构的厚度和更小的开口来实现增加的屏蔽。
度盘下面加金属丝网，观察窗用丝网或导电玻璃。
(5)增加连接处接触面的重合面积；
(6)口盖或箱盖与箱体接合处加EMC衬垫时，还必须将其接触处
去掉阳极化层或防护涂层。
(7)螺钉紧密连接，设计凸台使螺钉避免伸进机箱，消除螺孔造成的缝隙；使用屏蔽完整的电连接器；机箱与飞机结构间必须有良好的电搭接和接地。
(8)在输入/输出连接处合理规定设备外壳的信号接地，并尽量不要与电源负线接在同一个位置；设备的输入参考信号和输出驱动双线信号尽量采用双绞线。
电源连接器与可更换部件连接，在进入点把可更换部件的外壳立即接地，接地导线常使用小于0.5m长的短导线)。
(9)在飞机的线束上或者被连接到距离LRU0.5m内的机壳上，在LRU的入口处接地线必须直接连接到LRU的外壳；若是屏蔽层，应避免用电线接地，可编成麻花状360°连接，严格禁止连接到设备接地的栓上[3]。
(10)通过进入到LRU的输入/输出点处的低通共模滤波应限制系统的通带；
局部的模拟设备如传感器或者激励器在任何可能的时候尽可能地靠近其控制电子(通常使用小于1m长的短导线)；为了提高HIRF 防护电平，在传感器/激励器和控制电子单元之间使用扭绞屏蔽线，在扭绞屏蔽线的两端进行屏蔽接地。
4.5 电气搭接
设备搭接到安装托架或机身尽量通过金属与金属的直接接触，而不是通过搭接线或导线；所有的搭接线应该尽可能的短，并且在设备对高能辐射场感应电压能产生不利反应的整个频率范围内具有低阻抗。
长的搭铁不能使用，搭铁线的总长度应该小于约λ/20，不应出现λ/4波长和λ/4波长的奇数倍的长度，λ为设备的工作波长。
LRU设计应该提供一个其外壳到飞机的低阻抗搭接，其搭接电阻在直流或者1000Hz下的电流测量时小于 2.5mΩ。
在线束屏蔽和LRU屏蔽之间建立一个搭接电阻小于2.5mΩ的低阻抗搭接。
5 结语
该文提出轻型通用飞机高强辐射场(HIRF)防护设计研究的必要性，参考国内外有关文献，提出飞机高强辐射场(HIRF)防护的一些设计措施，以供国内各类飞机进行高强辐射场(HIRF)防护设计时参考。
参考文献
[1]唐建华.飞机研制的新要求[J].国际航空，2007(11):65-66.
[2]FAA.Federal Aviation Regulation23 Amdt.23-57. WashingtonD.C.:FAA,2007.
[3]SAE International Group. Guide to Certification of Aircraft in a High-Intensity Radiated Field (HIRF) Environment SAE ARP 5583.2010。