机载设备改装电磁兼容性分析与设计要求

机载设备改装电磁兼容性分析与设计要求论文导读：改装机载设备是为了改善飞机性能，这就要求改装后的机载设备性能稳定，工作可靠，具有良好的电磁兼容性。改装机载设备天线安装位置涉及到电磁兼容性效果，对飞机结构强度影响及信号传输衰减等问题。关键词：机载设备，电磁兼容性

改装机载设备是为了改善飞机性能，这就要求改装后的机载设备性能稳定，工作可靠，具有良好的电磁兼容性。但每架飞机都装备多种型号的机载设备，它们在飞机上往往集中安装，有的天线靠近，有的设备工作频段相近，甚至重叠，使辐射发射和敏感度成为改装机载设备时不容忽视的问题。各设备共用飞机电源系统，信号线路交错，使传导发射及经电源出现干扰和相关敏感度成为改装机载设备必须分析研究的重要内容。

一、改装机载设备辐射发射和敏感度分析与设计要求

辐射发射和敏感度分析一般有以下内容：

（一）改装后机上带天线设备分析

带天线设备分析的主要内容有各型设备的天线数量和功能、工作频率及发射功率。论文参考。通过分析可以得出以下结论：

（1）不具有发射功能的天线不造成辐射发射干扰。

（2）不存在工作频率相容或相近的设备不构成辐射发

射和敏感度影响。

（3）发射功率越小，造成辐射发射干扰越小。

（二）改装后机上天线特性分析

根据带天线设备分析，凡是可能构成辐射发射和敏感度影响的，应进行天线特性分析。天线特性分析主要是依据天线方向图特性，确定各天线辐射影响范围和各天线敏感度范围。

（三）改装机载设备天线安装位置要求

改装机载设备天线安装位置涉及到电磁兼容性效果，对飞机结构强度影响及信号传输衰减等问题。论文参考。应遵循下述原则合理选择天线安装位置。

（1）与改装设备的距离应尽量靠近。

（2）能获得理想的电磁兼容性效果。

（3）便于机上安装，不造成对飞机结构强度的影响。

（四）改装机载设备天线与机上其他天线间辐射发射和敏感度分析

根据天线安装位置、天线特性和设备有关性能，可以逐一对改装机载设备天线与机上其他设备天线辐射发射和敏感度进行分析。分析时，可以先说明机上天线位置分布状况（含改装机载设备天线拟安装位置），再从设备有关性能和天线特性上分析是否满足辐射发射和敏感度分析要求。分析的要点有：

（1）设备间工作频率及各次谐波关系，是相距甚远，还是相近或相容。

（2）天线间方向特性是相互覆盖，还是互不影响。

（3）是否存在电磁波折射、反射而造成的影响。

（4）接收天线间是否兼容。

（5）对可能的相互干扰应采取的措施。

二、改装机载设备传导发射和敏感度设计要求

为了减小改装机载设备中的传导发射和敏感度影响，应对改装机载设备的机上布线、电搭接、安装布局、电源适应性等进行电磁兼容性设计。其设计要求如下：

（一）布线要求

为了有效地控制机上电线、电缆间的电磁干扰耦合，并使电线安装密度尽量大，机上布线要求如下：

（1）在布线设计中应考虑到布线易于维护、检测和更换，制造和安装的可靠性高，防止损伤。

（2）布线设计要尽可能降低耦合，使敏感线和干扰线远离，充分利用原机结构进行隔离。

（3）布线设计要避免使用不合理的屏蔽、滤波。

（4）有近似相同的干扰电平及相似干扰类型的电线成束；干扰大的电线束与干扰小的电线束要相互隔离开来；可利用空间分离来隔离不同类型电线。

（5）当不同类型的电线或电缆不得不敷设在一起时（如

穿过隔框孔时），在其各侧应尽量按要求隔离开。

（6）所有电源线电缆以及大于5安培的电缆，要尽量靠近金属蒙皮；所有敏感线、隔离线以及天线馈线布线，要远离飞机蒙皮开口处或非金属结构部位。

（7）当敏感线、隔离线不得不靠近电源线敷设时，尽可能使电缆敷设成垂直相交，避免平行走向。不同类的电缆尽可能从不同方向进入设备内。

（8）应把电源线和信号线分开，输入线和输出线分开；尤其是隔离线和敏感线，不应与电源线、干扰线使用同一电连接器。

（9）应采用多根电源线从主电源给一个设备的各部件分别供电，以便降低部件间的相互作用。

（10）抑制150kHz频率以下的信号辐射或感应磁场，应采用扭绞线，扭绞率应不低于每米23转。凡要求隔离返回电流的地方，应采用双芯扭绞线或同轴线。采用扭绞线时，扭绞线要保持到终端（如直到电连接器、接线盒等）。

（11）屏蔽线应使用有屏蔽的接插件，以保证防波套的搭接。电缆设计要求防波套连续屏蔽和有合理的收头。对于工作频率50kHz以上的电路的屏蔽线，应将屏蔽线两端接地。对于工作频率低于50kHz的电路，只需将屏蔽线一端接地。

（）电线和电缆布线应利用现有空间获得最佳间距。但由于空间限制不得不偏离规定布线的最佳距离时，应使偏离

保持在最低限度上。

（13）某些类型的电线的卡箍可以安装在一个公共螺钉上。允许组合的有：

a.Ⅰ类（一次电源线，电源与电气负载间的布线）和Ⅰ类（二次电源线，电子负载和仪表负载与电源之间的布线）电线的卡箍。

b.Ⅰ类（低电平敏感线，敏感设备所使用的电线电缆组成的敏感电路）和Ⅰ类（隔离线，天线同轴电缆和飞行控制功能部件电缆）电线的卡箍。

c.Ⅰ类（系统布线，由Ⅰ类和Ⅰ类电线组成的线束）和Ⅰ类或Ⅰ类电线的卡箍。

（14）飞机上电线安装密度，应在有效控制耦合干扰的条件下使电线电缆的类别最少。

（15）Ⅰ类和Ⅰ类电线不能出现在Ⅰ类线束中。一个系统的Ⅰ类线束不能与另一个系统Ⅰ类线束组合。应在电缆线束标识后面隔1cm用6号字标注上电磁兼容性的类别。以“E”表示为电磁兼容性，罗马数字Ⅰ~Ⅰ表示为类别。

（16）导管中线束的组合要求与卡箍中线束的组合要求一致，导管最好采用非金属导管。当线束之间最小间距不能达到时，为了取得隔离效果可以采用金属导管。对Ⅰ类和Ⅰ类电线不要采用长金属导管敷设，否则会因反射效应造成管内电线的强耦合。为了加强Ⅰ类和Ⅰ类电线的隔离效果，可采用

钢（高ηmu;）导管。

（二）电搭接要求

电搭接是为飞机金属结构之间以及附件、发动机、设备与基本结构之间提供稳定的低阻抗电气通路，从而防止它们之间产生电磁干扰电平，也是防电击、静电防护、雷电防护以及保护天线性能最佳和提供电流返回电源通路的必要措施。搭接良好与否，直接影响飞机的安全和性能。电搭接一般要求如下：

（1）飞机内凡面积超过0.2m2或长度超过0.5m的金属零件都要进行电搭接。

（2）设计搭接时,应注意不可影响飞机结构的完整性,不可影响飞行安全、操纵性能、空勤人员视界、气密和油密以及设备性能。

（3）设计图纸规定的搭接点及负载（中线）接地点都必须与基本结构可靠搭接，不准遗漏任何一处。

（4）镀镉钢制搭接件在230Ⅰ以下温度使用。镀锡钢制搭接件100Ⅰ以下温度使用，可用于镁合金构件搭接。镀锌搭接件除对镁合金构件搭接时可用，禁止使用。禁止使用齿形垫圈、阳极化垫圈、发兰的平垫圈和无金属保护层的垫圈。高温区使用不锈钢垫圈。

（5）凡是有可能的部位，应尽可能采用永久性的固有

搭接连接，如焊接、铆接、压接等。

（6）搭接线的各种连接安装，均应保证其搭接性能不受飞机正常运行及维护时振动、冲击、温度变化及相应位移的影响，其安装位置应便于地面维护时检查和更换。

（7）搭接线安装时应有一定的松弛度，不能影响各活动部件及减震器的工作。

（8）在满足要求的前提下，应尽量选用长度短的搭接线，也要尽量注意数量少、截面小。不可将数根搭接线串联使用。

（9）搭接零件一般不应采用间接搭接的方式，而应直接搭接到基本结构上。

（10）不同电源种类电路的搭接线不能装在同一搭接螺栓上。易受干扰的设备和电路的搭接点应单独安装。

（11）安装金属编织搭接线时，金属丝不应有折断。但在难于施工的部位，对已安装好的搭接线在200 mm长度内允许有不超过4根断丝而不必更换。

（）线束屏蔽套接地可通过电连接器的插针插孔，也可直接连接到基本结构或通过电连接器外壳接地。

（13）管路搭接线应采用非减震夹紧装置及其与搭接线的组合件。不可使用减震卡箍。当需要在可弯曲的金属导管或软管上安装搭接卡箍时，应保证不使圆管弯皱或损坏。

（14）当搭接是非同类金属接合时，应按电化学序选用

搭接线及其他搭接零件，使电化学腐蚀的可能性很小。即使发生电化学腐蚀，也应只损坏可更换的搭接零件，而对基本结构无损害。

（15）进行搭接连接时，应特别注意防止因搭接或隔离不良而造成导电面之间断续的电接触。这种接触处在可能成为地平面或电流回路时产生火花或射频干扰电平。

（16）对复合材料构件及需要搭接保护的非金属材料构件上的电搭接按专门技术标准进行。

（三）改装机载设备安装布局设计要求

机上原有设备安装布局满足电磁兼容性要求，能在原电磁环境中正常工作。改装机载设备要合理选择各部件的安装位置，使改装后机上各设备能在新的电磁环境中正常工作，要针对改装设备可能产生强电磁场的部件，采取安装吸波板及特殊结构等措施，降低电磁场对机上各设备的干扰。

电磁兼容设计的措施一般分为空间分隔、时间分隔和频率分割。在设备布局时主要考虑空间分隔，包括安装位置的选择、设备舱的确定、舱内设备的布局、电磁通路的确定、线束的组成和敷设等，采取屏蔽、滤波、搭接、正确的接地等措施抑制无线电干扰，对设备舱及舱内的布局作出合理的安排。主要要求如下：

（1）产生干扰的设备与敏感设备应尽量分开布置或采取屏蔽、隔离措施。大功率的发射设备，必要时应单独设舱，

利用设备舱严加屏蔽，防止强电场对其他设备造成干扰。

（2）防止强电场发射装置及其他干扰源经电源线路将干扰信号传导到敏感设备电路，可在线路上合理选用滤波器，消除传导干扰。

（3）应严格控制设备整机地电位的一致性，设备安装后，搭接电阻应满足技术条件的要求。

（4）信号接收设备应远离电场发射设备，严格控制音频范围的干扰电平，如超过30mV，将会影响视听。

（5）根据设备的工作频段及天线方向性要求，合理确定天线位置，减少天线间的耦合。

（6）合理组成线束和排列插头座内的接线，正确确定线束通路是设备布局防止电磁干扰的重要措施，将易受干扰的线束与有干扰源的线束分开，以减少耦合干扰。

（7）相邻频道的设备尽量远离。

（8）直流电机等无意发射干扰的设备应与高增益放大器、检波器、滤波器及低电平音频电路等隔离。

（9）电源及其控制电路的线束与低电平敏感电路的线束应保持最大间距（不得小于50 mm）。高电平敏感电路线束应与电源及其他高电平干扰电路隔离，低电平干扰电路可以与高电平敏感电路一起敷设，但应通过适当的屏蔽或扭绞导线使之隔离。论文参考。低电平敏感电路线束应与电源及其他干扰电路相隔离，低电平敏感电路与高电平敏感电路一

起敷设时，必须通过屏蔽使之隔离。

（四）屏蔽要求

对干扰源、敏感部件，应进行屏蔽。常采用的屏蔽是电缆屏蔽，对电缆采用防波套屏蔽，当防波套的长度大于0.15ηlambda;时采用多点接地，效果良好。对要求传输精度高的信号线，可采用双线绞纽屏蔽电缆。

采取屏蔽的办法是将干扰源包围起来，防止干扰电磁场向外扩散，屏蔽可有效地终止近场感应和远场辐射等干扰传播途径，但屏蔽和接地只有相辅相成，才能取得良好效果。屏蔽主要要求如下：

（1）为保持屏蔽体的屏蔽完整性，尽量使接头、接缝、密封衬垫和孔洞的数目最少。

（2）只要可能，应对屏蔽间断处进行电气搭接。

（3）用导电材料作密封衬垫，并压紧所有衬垫。

（4）屏蔽与其他电磁兼容性措施结合。

（五）电源适应性要求

采用符合GJB181规定的电源时，改装机载设备不应出现故障和不允许的响应，特别是不允许出现可能引起干扰或敏感的浪涌、脉冲电压及其他的电状态。当出现宽度小于50ηmu;s的尖峰信号电压（瞬变值）时，在直流电源线上的幅度不应超过额定直流电压的+50%和-150%。在交流电源线上的幅度不应超过额定交流电压的ηplusmn;50%。

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