论文部分内容阅读
摘要：简要介绍了电传飞控系统所处的电磁环境，详细介绍了电传飞控系统预防电磁干扰可以采取的一些措施，以使系统满足GJB及CCAR-25-R4中对电磁兼容的要求，同时为其他机型电传飞控系统的电磁兼容设计提供一定参考。
关键词：FCS 电磁兼容（EMC） 电磁干扰
1 引言
随着电子技术的飞速发展以及飞机飞行高度、速度的不断提高，传统机械式操纵系统逐渐被电传飞控系统取代。与传统机械式操纵系统不同，电传飞控系统将采集的驾驶员输入指令转换成电信号后经过系统控制律的解算再输出给舵面伺服作动系统，驱动舵面按照指令要求偏转。由于电传飞控系统采取的是电信号控制，控制信号极易受到来自系统内部或外部产生的电磁干扰影响，干扰严重时会导致设备失效或系统失效，进而引发严重的事故，因此电传飞控系统的电磁兼容设计显得尤其重要。
2 电磁兼容相关术语及其含义
系统：由两个或两个以上设备或分系统组成，具有特定结构和功能的有机整体。
电磁兼容：设备（系统、分系统）在共同的电磁环境中共存且互不影响。
电磁骚扰：能引起装置、设备或系统性能降低的电磁现象。
电磁干扰：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
3 电传飞控系统所处电磁环境分析
根据飞机的运行环境，电传飞控系统的干扰包括飞机外部干扰及飞机内部电磁环境干扰。外部干扰主要来自飞行时遇到的各种自然现象，以及人工修建的高强度无线电发射机;飞机内部电磁环境干扰主要来自沿导线传输的电磁干扰、电子设备之间的电磁干扰以及继电器、开关等电气设备产生的电磁干扰等。
干扰源必须通过某种传播途径才能到达受干扰设备，传播的途径主要是导线的传导辐射和空间辐射。根据波音公司的统计资料，飞机上发生的所有电磁干扰中，有6成是通过导线耦合的，2成是由电磁辐射激励的，剩下的是由地线、电流等耦合产生的。
4 电传飞控系统电磁兼容性设计分析
电传飞控系统是飞机的神经系统，控制飞机达到各种运动效果，完成飞行任务，是飞机非常重要的组成部分。因此必须进行电磁兼容设计，良好的电磁兼容设计可以提升系统的抗干扰性，且不会对其他用电设备产生电磁干扰，才能在预期的电磁环境中实现电磁兼容。根据CCAR-25-R4要求，系统、分系统和设备在飞机所处的电磁环境中，不应因电磁干扰影响系统内和系统外其它设备的正常工作、功能丧失、技术指标下降，不会妨碍和影响飞机继续安全飞行和着陆。
对于系统级的电磁兼容设计，可通过抑制干扰源、切断干扰传播途径、降低电路敏感性等方法抑制电磁干扰，可采取的措施包括电搭接设计、接地设计及屏蔽设计等。
4.1 电搭接设计
搭接的基本目的，在于为飞机金属构件以及构件、设备、附件与基本结构之间提供稳定的低阻抗电气通路、供电源电流返回通路，为防电击、防电磁干扰电平、防雷电、防静电提供必要措施。搭接的良好与否，直接影响飞机的安全和性能。电传飞控系统由电子控制器、伺服作动器、座舱操纵装置以及各类传感器组成，电搭接的电阻限值参见表1。
搭接可分为直接搭接与间接搭接。直接搭接是在互连元件之间不使用辅助导体而建立一条有效的电气通路。采用搭接线搭接时，可采用标准件固定的形式，避免因飞机振动幅度过大引起搭接线脱落;在满足要求的前提下，应尽量选用长度短的搭接线，也尽量注意数量少、截面小。而采用直接搭接时，设备与结构件直接接触，应对接触面进行打磨和清洗，去除搭接表面的全部油漆层、氧化层、阳极化膜等非导电涂层，并清洗油脂等高阻面层，但要注意不可过多去掉涂层下的金属材料，特别是复合材料结构表面的喷涂铝层，以保证搭接件之间的低阻抗。
4. 2 接地设计
接地是抑制噪声防止电磁干扰的主要方法。电传飞控系统的交联信号包括模拟量、数字量、开关量以及电源信号。不同的信号电路应配备不同的接地方式，正确的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地[1]。
针对电传飞控系统设备中同时存在供电电源和各类信号传输电路的情况，混合接地法最适合。通过在机上建立电气“零位”参考点（大多选在地板或机壳），将机上电子电气设备与之相连，形成地回路，可有效的释放静电荷，减少电子设备间的电磁干扰。同时，将电源类地线和信号地线分开设计，设备中多个电源部分的地线先就近与电源类总地线连接（多点接地法），同样设备中多个电路中信号地也就近与信号类总地线连接，最后电源类总地线和信号类总地线在一起设计公共参考地（单点接地法）[2]。
4.3 屏蔽设计
电传飞控系统的屏蔽设计主要包含两大类。一类是电子控制器的机箱屏蔽设计，一类是传导线路的屏蔽设计。
电传飞控系统控制器设备统一布置于机上电子设备柜内，机箱采用抗辐射材料，可反射有害电磁波，减小对机箱内元器件的影响;控制器设计为封闭式机箱，接缝处采用抗辐射材料封堵。
控制器的电连接器应选取防腐蚀、电镀导电的类型，对外电缆插头选带屏蔽套的尾附件;电连接器的结构应保持接触阻抗不变，避免因为阻抗的不连续，出现电压驻波引起電磁干扰辐射;电连接器插座和设备安装面、电连接器插头插座之间必须保证良好搭接，保证电连接器尾附件到电搭接测试点的搭接电阻应不大于15mΩ;电连接器连接处的屏蔽层，应完整连接到可靠的电连接器尾附件上，尽可能做到360°连接。
5 结束语
随着科技的不断进步，电磁兼容影响的范围也越来越广，其机理复杂，所涉及的学科众多。在工程应用中，在设计初期就应对系统中可能使用的电磁兼容方式进行统筹考虑和布局，不仅可以保证产品长期正常、稳定的工作，还可降低研发、维护成本。
参考文献：[1] 谭志良，王玉明，闻映红.电磁兼容原理[M].北京：国防工业出版社，2013.5
[2] Henry W.Ott.Noise Reduction Techniques in Electronic System.Second edition.New York：John Wiley&Sons Ltd，1988
关键词：FCS 电磁兼容（EMC） 电磁干扰
1 引言
随着电子技术的飞速发展以及飞机飞行高度、速度的不断提高，传统机械式操纵系统逐渐被电传飞控系统取代。与传统机械式操纵系统不同，电传飞控系统将采集的驾驶员输入指令转换成电信号后经过系统控制律的解算再输出给舵面伺服作动系统，驱动舵面按照指令要求偏转。由于电传飞控系统采取的是电信号控制，控制信号极易受到来自系统内部或外部产生的电磁干扰影响，干扰严重时会导致设备失效或系统失效，进而引发严重的事故，因此电传飞控系统的电磁兼容设计显得尤其重要。
2 电磁兼容相关术语及其含义
系统：由两个或两个以上设备或分系统组成，具有特定结构和功能的有机整体。
电磁兼容：设备（系统、分系统）在共同的电磁环境中共存且互不影响。
电磁骚扰：能引起装置、设备或系统性能降低的电磁现象。
电磁干扰：电磁骚扰引起的设备、传输通道或系统性能的下降。
3 电传飞控系统所处电磁环境分析
根据飞机的运行环境，电传飞控系统的干扰包括飞机外部干扰及飞机内部电磁环境干扰。外部干扰主要来自飞行时遇到的各种自然现象，以及人工修建的高强度无线电发射机;飞机内部电磁环境干扰主要来自沿导线传输的电磁干扰、电子设备之间的电磁干扰以及继电器、开关等电气设备产生的电磁干扰等。
干扰源必须通过某种传播途径才能到达受干扰设备，传播的途径主要是导线的传导辐射和空间辐射。根据波音公司的统计资料，飞机上发生的所有电磁干扰中，有6成是通过导线耦合的，2成是由电磁辐射激励的，剩下的是由地线、电流等耦合产生的。
4 电传飞控系统电磁兼容性设计分析
电传飞控系统是飞机的神经系统，控制飞机达到各种运动效果，完成飞行任务，是飞机非常重要的组成部分。因此必须进行电磁兼容设计，良好的电磁兼容设计可以提升系统的抗干扰性，且不会对其他用电设备产生电磁干扰，才能在预期的电磁环境中实现电磁兼容。根据CCAR-25-R4要求，系统、分系统和设备在飞机所处的电磁环境中，不应因电磁干扰影响系统内和系统外其它设备的正常工作、功能丧失、技术指标下降，不会妨碍和影响飞机继续安全飞行和着陆。
对于系统级的电磁兼容设计，可通过抑制干扰源、切断干扰传播途径、降低电路敏感性等方法抑制电磁干扰，可采取的措施包括电搭接设计、接地设计及屏蔽设计等。
4.1 电搭接设计
搭接的基本目的，在于为飞机金属构件以及构件、设备、附件与基本结构之间提供稳定的低阻抗电气通路、供电源电流返回通路，为防电击、防电磁干扰电平、防雷电、防静电提供必要措施。搭接的良好与否，直接影响飞机的安全和性能。电传飞控系统由电子控制器、伺服作动器、座舱操纵装置以及各类传感器组成，电搭接的电阻限值参见表1。
搭接可分为直接搭接与间接搭接。直接搭接是在互连元件之间不使用辅助导体而建立一条有效的电气通路。采用搭接线搭接时，可采用标准件固定的形式，避免因飞机振动幅度过大引起搭接线脱落;在满足要求的前提下，应尽量选用长度短的搭接线，也尽量注意数量少、截面小。而采用直接搭接时，设备与结构件直接接触，应对接触面进行打磨和清洗，去除搭接表面的全部油漆层、氧化层、阳极化膜等非导电涂层，并清洗油脂等高阻面层，但要注意不可过多去掉涂层下的金属材料，特别是复合材料结构表面的喷涂铝层，以保证搭接件之间的低阻抗。
4. 2 接地设计
接地是抑制噪声防止电磁干扰的主要方法。电传飞控系统的交联信号包括模拟量、数字量、开关量以及电源信号。不同的信号电路应配备不同的接地方式，正确的接地方式基本上有三类，即单点接地、多点接地和混合接地[1]。
针对电传飞控系统设备中同时存在供电电源和各类信号传输电路的情况，混合接地法最适合。通过在机上建立电气“零位”参考点（大多选在地板或机壳），将机上电子电气设备与之相连，形成地回路，可有效的释放静电荷，减少电子设备间的电磁干扰。同时，将电源类地线和信号地线分开设计，设备中多个电源部分的地线先就近与电源类总地线连接（多点接地法），同样设备中多个电路中信号地也就近与信号类总地线连接，最后电源类总地线和信号类总地线在一起设计公共参考地（单点接地法）[2]。
4.3 屏蔽设计
电传飞控系统的屏蔽设计主要包含两大类。一类是电子控制器的机箱屏蔽设计，一类是传导线路的屏蔽设计。
电传飞控系统控制器设备统一布置于机上电子设备柜内，机箱采用抗辐射材料，可反射有害电磁波，减小对机箱内元器件的影响;控制器设计为封闭式机箱，接缝处采用抗辐射材料封堵。
控制器的电连接器应选取防腐蚀、电镀导电的类型，对外电缆插头选带屏蔽套的尾附件;电连接器的结构应保持接触阻抗不变，避免因为阻抗的不连续，出现电压驻波引起電磁干扰辐射;电连接器插座和设备安装面、电连接器插头插座之间必须保证良好搭接，保证电连接器尾附件到电搭接测试点的搭接电阻应不大于15mΩ;电连接器连接处的屏蔽层，应完整连接到可靠的电连接器尾附件上，尽可能做到360°连接。
5 结束语
随着科技的不断进步，电磁兼容影响的范围也越来越广，其机理复杂，所涉及的学科众多。在工程应用中，在设计初期就应对系统中可能使用的电磁兼容方式进行统筹考虑和布局，不仅可以保证产品长期正常、稳定的工作，还可降低研发、维护成本。
参考文献：[1] 谭志良，王玉明，闻映红.电磁兼容原理[M].北京：国防工业出版社，2013.5
[2] Henry W.Ott.Noise Reduction Techniques in Electronic System.Second edition.New York：John Wiley&Sons Ltd，1988