金 濤

中國久遠(yuǎn)高新技術(shù)裝備有限公司，北京 100094

由于航空工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，飛機(jī)航電設(shè)備集成化程度越來越顯著，同時飛機(jī)航電設(shè)備的穩(wěn)定性和運行效率也得到了極大的提高。隨著航電設(shè)備集成化程度的提高，飛機(jī)上或外界產(chǎn)生的電磁輻射會干擾電子設(shè)施和電子技術(shù)的正常運行。雖然這些電磁干擾不會破壞設(shè)備，但是會對它們的正常運行產(chǎn)生影響。甚至?xí)癸w機(jī)上的控制系統(tǒng)發(fā)生故障或者失效，增加了飛機(jī)飛行安全隱患。所以，航空機(jī)載設(shè)備的電磁兼容性應(yīng)受到飛機(jī)的制造商和相關(guān)公司檢修部門的關(guān)注和重視。

1 電磁干擾的屏蔽方法

1.1 電磁屏蔽概念

電磁屏蔽就是用金屬將兩部分空間進(jìn)行隔離，進(jìn)而達(dá)到控制區(qū)域間電磁波和電磁場的輻射效果。具體來說，就是將元件、線路或者這個系統(tǒng)的全部干擾源用屏蔽體將其包圍起來，防止電磁場對外界的干擾。因為屏蔽體對能量有吸收、反射和抵消的作用[1]，所以屏蔽可以有效地減弱干擾。

電磁兼容性作為電磁干擾交融的工程問題存在于系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)間、系統(tǒng)與機(jī)艙環(huán)境間[2]。飛機(jī)自身就類似于一個裝有高靈敏度的接受裝置及大功率輻射裝置的電磁平臺，由于飛機(jī)的機(jī)艙內(nèi)空間狹小的原因，飛機(jī)內(nèi)設(shè)備之間的空間相對來說比較小，也就形成了復(fù)雜的電磁環(huán)境，而且一些設(shè)備的輻射頻率及功率跨度都很大。在同時進(jìn)行工作的過程中，其余設(shè)備產(chǎn)生的電磁能量就會形成疊加的效果，在線纜傳輸和空間耦合的作用下，飛機(jī)內(nèi)的其他設(shè)施設(shè)備無法避免地會受到電磁信號產(chǎn)生的干擾，從而會對機(jī)載設(shè)備裝置的運行能力產(chǎn)生影響，甚至?xí)绊戯w機(jī)飛行的安全。

1.2 電磁干擾屏蔽的原理

根據(jù)相關(guān)定義，選取最適宜的材料，以結(jié)合實際情況進(jìn)行分析作為電磁屏蔽原理的基礎(chǔ)，能夠有效地對電磁干擾進(jìn)行消除和減少。

①在屏蔽體表面有電磁波時，因為金屬面與空氣間的阻抗是斷開的，會對入射的電磁波造成反射的現(xiàn)象，對于這種反射情況，對屏蔽材料的厚度沒有太多的要求，只要兩者相交接的界面是間斷的就可以。

②沒有被反射的電磁波會進(jìn)入屏蔽體中，電磁波在屏蔽體中繼續(xù)向前傳播，在傳播的過程中，電磁波會被屏蔽體的屏蔽材料所減弱，也可以被理解為被屏蔽材料所吸收。

③未被屏蔽體吸收掉的剩余電磁波會在屏蔽材料的其他位置接觸到金屬，有空氣的阻抗形成的間斷交接處可以再次產(chǎn)生反射的現(xiàn)象，而且會再次回到屏蔽體中，類似于這種的反射，有可能在兩個金屬面的相互作用下進(jìn)行多次的反射現(xiàn)象?？偨Y(jié)來說，在電磁波的反射作用下，電磁輻射被電磁屏蔽體減弱。

1.3 電磁干擾屏蔽方法

屏蔽是減少或消除電磁能量傳播最重要的一種措施；也可以非常有效地阻礙輻射的傳播。屏蔽要想發(fā)揮更好的作用，一般與設(shè)備接地一起使用。根據(jù)干擾的源頭、距離及方向選擇最有效的屏蔽方法。電場、磁場及較遠(yuǎn)地區(qū)的平面形成的磁場是干擾輻射源的3 種形式。在進(jìn)行材料的選擇時，又有相應(yīng)不同的選擇方式，根據(jù)不同的設(shè)備被干擾時所選擇的阻斷方式也有很多不同。

為了阻止飛機(jī)電動機(jī)、航空計算機(jī)等這類電子系統(tǒng)產(chǎn)生電磁輻射，最有效也是最常用的方法就是屏蔽。屏蔽的方法有很多種，如隔板、連接器等，但是每種屏蔽材料的效果不一致，主要影響屏蔽效果的因素有使用材料的厚度、電磁源到屏蔽設(shè)施間的距離等。方法基本有以下幾種：發(fā)動機(jī)是飛機(jī)最為重要的機(jī)載設(shè)施，可以使用金屬封閉盒將其封閉起來，通過再加一層封閉或者選擇電、磁導(dǎo)率比較高的材料進(jìn)行封閉。電器間斷位置（如信號輸入的端口）采取不常用的特殊方式進(jìn)行屏蔽，這樣是為了避免對屏蔽效果產(chǎn)生影響。通常使用屏蔽電纜對電源線這種類型的設(shè)備進(jìn)行屏蔽工作，防止通電導(dǎo)線受到電磁波的輻射，一般采用的方法是將防波套安裝在電纜線上。飛機(jī)上進(jìn)行無線設(shè)備接收發(fā)送的天線上會發(fā)電，由飛機(jī)點火啟動以后，形成的交變電流所產(chǎn)生磁場的進(jìn)入，從而產(chǎn)生影響發(fā)射信號的感應(yīng)電流，而且會引發(fā)噪聲，并對飛機(jī)上用于無線通信的設(shè)施產(chǎn)生干擾，所以為了不影響通訊設(shè)備的使用，我們需要在交變電流通過的飛機(jī)電路中安裝能阻隔電磁波的金屬罩裝置。根據(jù)各部分情況不同會采取不同的隔斷電磁波裝置。例如，電嘴與電磁機(jī)隔斷電磁波的裝置都是安裝在設(shè)備外部的。外部導(dǎo)線的阻斷方法是用金屬絲制成的外套進(jìn)行隔絕，包括機(jī)箱和操作鍵盤等一系列的設(shè)備上都要進(jìn)行屏蔽電磁干擾的處理。機(jī)箱或者機(jī)柜加入電纜線時，應(yīng)該將帶有屏蔽的電纜與設(shè)備連接安裝好，同時要將連接器表面帶有的絕緣物質(zhì)清除干凈，并保證連接器與各個設(shè)備接觸良好。

通過電磁屏蔽的方法分析可知，想要解決電磁干擾的問題，就要從電磁產(chǎn)生的源頭、減少或者消除的方法及提高抗干擾的能力這3 個方面進(jìn)行研究。首先就是考慮電器元件選擇的問題，優(yōu)先使用引線電感較小的穿心電容或支架電容在頻率較高的電路中進(jìn)行濾波[3]。為了防止電解電容的暫時性介質(zhì)擊穿造成較大的電磁波及瞬間的電壓變化，一般選用固體電容。繼電器選擇具有良好屏蔽殼和接地的繼電器。普通插座替換成濾波插座。電路板走線和輸入輸出電纜是設(shè)備印制電路板的主要輻射來源，盡管有些電纜傳輸?shù)氖穷l率很低的信號，但是電纜卻是輻射很高的，電纜會通過某種耦合的方式得到印制電路板的頻率較高的信號，從而頻率較高的高頻輻射就會產(chǎn)生。因為電子元器件的擺放位置可以決定電路中的電磁兼容性，所以要重視電子元器件的擺放位置，要考慮到元器件的擺放位置會不會影響到元器件性能發(fā)揮。底線和電源只能按照系統(tǒng)的要求進(jìn)行布置，還可以分開放置信號線和電源線，并且用屏蔽線代替信號線和電源線的非屏蔽線。

2 接地降低電磁干擾

導(dǎo)電通路是由兩點間建立的，電氣元件作為其中的一個點，另一個點作為抗干擾的基礎(chǔ)接地或者參考點[4]。設(shè)備的機(jī)殼和機(jī)殼的隔離地板都可以作為機(jī)載設(shè)施電路的參考點，而且一般采用接地實現(xiàn)減少電磁波對設(shè)備的干擾。每一個機(jī)載設(shè)備的外殼都有接地，都可以作為屏蔽裝置，釋放靜電荷的接地線有避免電磁對設(shè)備進(jìn)行干擾的作用。如果想要整個機(jī)身具有屏蔽的作用，要靠一個完整的接地系統(tǒng)來實現(xiàn)，靜電荷的釋放是由搭接線來實現(xiàn)。例如，電子速度開關(guān)箱的接地線裝置安裝出現(xiàn)錯誤、導(dǎo)致波音747 的三速門裝置多次發(fā)生故障，因為電磁干擾對電子開關(guān)的影響非常大，所以才會使飛機(jī)的電路產(chǎn)生故障[5]。因此，機(jī)載設(shè)備的充分接地，也是降低電磁干擾的有效手段。

3 電源濾波器

機(jī)載設(shè)施的電路會受到電源線與信號線等的干擾，導(dǎo)致自身的正常工作出現(xiàn)問題。所以，為了降低傳導(dǎo)發(fā)射現(xiàn)象，我們一般會將電源濾波器安裝到電源線輸入口，而且應(yīng)該選用較為專業(yè)的電源濾波器，并且通過認(rèn)真的分析選取最合適的，并且要隔離好輸入及輸出的引線[6]。為了降低濾波器接口間的電磁耦合，我們要注重濾波器的選取和安裝方法的選擇。

4 EMC 的分析方法

電磁干擾由于比較復(fù)雜，而且具有一定的隱蔽性，因此會有電磁干擾不容易預(yù)測的看法。雖然電磁場的分布不容易掌握、計算也相對煩瑣，但是在計算機(jī)的操作下，以上問題都可以得到相應(yīng)地得到解決。

為了增強(qiáng)飛機(jī)電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，一般使用冗余設(shè)計對機(jī)載電子設(shè)施進(jìn)行加裝，這樣具有重構(gòu)能力的電子系統(tǒng)可以解決突然出現(xiàn)故障的部分電子系統(tǒng)的問題。但是這種設(shè)計方法會增加線路和元件，會使電子系統(tǒng)的復(fù)雜度增加，從而產(chǎn)生增加干擾的概率。所以，在設(shè)計實施之前要對EMC 進(jìn)行一系列的分析，主要是對機(jī)載設(shè)備在工作過程中產(chǎn)生的電磁及電磁兼容性的分析。為了減少設(shè)備的線路和元件，一般使用計算機(jī)的相關(guān)技術(shù)，用數(shù)字模型編輯圖形的方式對機(jī)載設(shè)施產(chǎn)生電磁干擾的特點及運作的環(huán)境進(jìn)行分析[7]，達(dá)到增強(qiáng)電子系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性的目的。

5 總結(jié)

飛機(jī)內(nèi)的很多設(shè)備都會產(chǎn)生電磁干擾，從而影響飛機(jī)的正常飛行，所以在飛機(jī)制造和檢修的過程中要細(xì)致的對待每一個小點，這是保證飛機(jī)飛行安全的基礎(chǔ)。在處理電磁對機(jī)載設(shè)備的干擾時，我們要參考飛機(jī)正常工作時的電磁環(huán)境，以及電子設(shè)備的特點，同時利用仿真技術(shù)模擬飛機(jī)工作時的環(huán)境，這樣才能得到相對比較準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，才能更及時且有效地解決電磁輻射對機(jī)載設(shè)備的干擾，保證飛機(jī)飛行的安全性。