某型教练机测试改装中电磁兼容控制与防护.docx

摘?要：

某型教练机测试改装完成后，在做全机全系统电磁兼容性试验时出现电磁干扰问题，现针对这一问题的分析和解决过程进行阐述，并结合实际测试改装工作，介绍电磁干扰的来源及其控制与防护方法。

关键词：

飞机测试改装；电磁干扰；电磁兼容

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引言

飞机测试改装是飞行试验的一个重要环节，涉及在试验机上加装各型传感器、信号采集器、数据记录器等测试改装设备，以及按照试飞任务要求对试验机的飞行控制系统、航电系统、发动机系统、燃油系统、液压系统、环控系统、雷达系统等进行测试改装，测试改装组成示意图如图1所示。

随着我国航空工业的迅猛发展，大量电气设备取代了原有的机械仪表，应用于机载设备的各个领域。而机载设备工作环境具有狭小空间中电气设备安装密集，线缆敷设集中，电磁频谱覆盖范围广，受干扰因素多等特点。各种机载设备的电磁兼容性（ElectromagneticCompatibility，EMC）对飞机的性能有着直接影响，甚至直接关系到飞机的试飞安全。

在实际测试改装过程中，加装的线缆或经过改装的原机线缆与试验机原机线缆和机载设备之间存在着复杂的电气或电磁交联，从而使试验机的原机线缆和机载设备受电磁干扰（ElectromagneticInterference，EMI）影响的问题特别突出。此外，测试改装设备除了本身应达到各项电磁兼容技术要求外，还应确保其不成为其他设备的干扰源，亦不被其他设备所干扰，实现与全机全系统的电磁兼容，从而满足后续试飞任务。

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问题的背景

某型教练机为执行某产品的鉴定试飞任务，对机上相关系统进行测试改装，主要加装了姿态传感器、大气总温传感器、GPS天线、GPS采编器、信号采集器、数据记录器等机载测试改装设备，改装完成后做全机电磁兼容性试验时，发现各测试改装设备均工作正常，但试验机电台与地面指挥塔台间的无线电通信受到干扰，机上其余设备工作正常，具体故障现象表现为机上电台主频点持续或间歇性噪声。测试改装设备连接示意图如图2所示。

经初步分析，认为导致该现象的原因是在加装测试改装设备后，新增设备对试验机电台造成电磁干扰，从而产生噪声。由于无线电通信系统与飞行安全密切相关，在该故障排除前，绝不能进行后续飞行试验。

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问题的解决

为了寻找故障原因，对该试验机进行了一系列测试，其中包括：

（1）断开所有测试改装设备电源，仅对试验机全机通电，试验机电台与指挥塔台间的无线电通信恢复正常。因此，可判断试验机电台未出现故障。

（2）断开所有测试改装设备电源，采用地面电源方式供电，试验机电台与指挥塔台间的无线电通信依然有干扰。因此，可初步判定加装的测试改装设备与试验机存在电磁干扰。

（3）将各个测试改装设备逐一关闭，发现只有在信号采集器关闭的情况下试验机电台通信正常；再将各个测试改装设备逐一打开，发现只有在信号采集器打开的情况下试验机电台通信受到干扰。故可进一步判定信号采集器是造成电磁干扰的主要原因。

（4）用频谱分析仪探头多次探测信号采集器及连接线缆处的信号强度，如表1所示，发现在信号采集器供电线缆捆扎处的信号强度最强。

（5）在制作线缆时预留长度比理论需要线缆长度长，这就造成敷设完成后有多余线缆，但此时线缆两端已连接设备，只能进行集束捆扎处理。随后重新制作供电线缆，去除预留长度，并根据信号类型对线缆进行重新敷设捆扎处理。

（6）重复（2）（3）的测试，发现试验机电台与指挥塔台间的无线电通信恢复正常。再次通过频谱分析仪探头多次探测信号采集器及连接线缆处的信号强度，如表2所示。

对上述一系列测试的分析表明，故障是由于测试改装设备的供电线缆产生的电磁辐射对机载设备产生了干扰。因此，查找干扰源，判断干扰传播途径，减少被干扰的设备，提高抗干扰能力，保证试验机各系统工作正常，是必须研究的重要课题之一。

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测试改装中的电磁兼容控制与防护

电磁兼容是研究电磁干扰的问题，通常把复杂的电磁环境分解成电磁干扰的三要素，即产生电磁干扰的干扰源、对干扰敏感的接收单元、将电磁能量由干扰源传递至接收单元的传递通道，如图3所示。

飞机测试改装中的干扰源主要由机械改装和电气改装两方面组成，接收单元主要是由数字电路和放大电路等组成的电气设备，传递通道有供电线缆耦合、接地线缆耦合、空间电磁波等方式，电磁兼容的控制与防护也主要集中在这些方面。

3.1?机械改装

机械改装中电磁兼容的控制与防护主要涉及的是测试改装设备安装位置的选择。在现代化的飞机上，机身各处都存在电气设备，在安装测试改装设备之前进行科学布局，可以很大程度上解决飞机改装中电气设备的电磁干扰问题。

例如，某些类型的传感器含有电磁线圈，在工作时会产生电磁辐射，影响试验机内部原有电磁环境，导致机载设备性能下降，甚至失灵。为防止类似情况的发生，就需要根据实际工作情况来选择测试改装设备，并对所有加装设备