(中国飞行试验研究院 西安 710089)
摘要：本文在分析试验机电磁干扰形成途径和试验机改装电磁兼容性基本要求的基础上，详细介绍了试验机改装中的电磁兼容性设计控制措施和改装完成后的全机电磁兼容性试验方法，可供试验机大型改装电磁兼容性设计工作参考。
关键词：试验机改装；电磁兼容；天线布局；电缆敷设；接地设计
1 引言
目前，随着电子和计算机技术的飞速发展以及它们在航空领域的广泛应用，试验机上加装的任务系统、测试设备越来越多，加装工作也从传统的简单改装向着大型化、复杂化迈进， 众多加装的任务系统与载机设备电磁兼容性已成为试验机改装设计的一项关键指标。
飞机电磁兼容性是指机上全部设备处在同一电磁环境下而共容的一种状态，它是机上各系统间相互协调、相互妥协的结果。大量事实证明，在试验机改装完成后进行的电磁兼容性试验中，再出现电磁干扰问题，不论是通过电磁加固或者修改设计，都会带来技术困难或者使得成本增加，甚至会造成试飞任务作废。这就要求我们将电磁兼容性设计融入到试验机改装的全过程中，严格进行各阶段和各级别的系统兼容性设计与控制。
2 试验机改装电磁兼容性要求
试验机改装电磁兼容性基本要求主要包括以下方面[1]：
a）全机系统，包括载机系统和任务系统各设备应能按照各自典型的工作模式和基本飞行
保障条件要求实现功能性兼容；
b）任务系统应首先实现自兼容，且在全机系统内的安全系数不低于GJB1389A-2005《系统电磁兼容性要求》规定的指标；
c）任务系统各设备应符合GJB151A《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关要求；
d）飞机应采取为机上工作人员提供射频危害防护的措施，其活动区域的电场强度应满足GJB5313-2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》的相关要求；
3 试验机改装电磁兼容性的设计控制
3.1 天线布局设计
机载天线布局时一般应遵循以下步骤和原则：
a）对拟布设的天线以及原机装有的天线特性进行统计，包括各天线名称、收发特性、工作频率、带宽抑制以及极化形式等；
b）判断可能相互干扰的系统天线，一般来说，同频系统相互干扰严重，低频系统对高频系统干扰较大，将可能干扰的系统天线一一罗列，在天线布局时特别加以考虑，相互干扰严重的系统天线间隔离度要足够高以避免干扰问题的发生；
c）综合借鉴已有的天线布置安装经验，并遵循尽量保持原机天线的位置不作改动、同频天线远离、接收天线与发射天线远离、接收天线与接收天线可以集中、发射天线与发射天线可以集中、极化相同天线尽量错开、大功率发射天线尽量远离驾驶舱和工作舱等原则，对天线的安装位置进行设计布局；
d）根据最终结果，进行机身外围天线的安装，安装时应充分考虑飞机结构、强度、气动要求，同时天线安装位置应与飞机表面活动部件、空隙、飞机内部操纵部件、液压管路等保持一定距离；确保天线安装牢固可靠，与机身接触良好，天线表面清洁无损，接地线无断裂、变形、虚焊。
3.2 电缆布置与敷设设计
根据统计概率分析，在试验机改装过程中，导线耦合是仅次于天线耦合的另一种主要干扰途径。
减小电缆辐射，加强电缆的抗干扰能力可以采取以下措施：
a）设备之间连接电缆统一采用屏蔽线，任务电缆与原机电缆分通道敷设，以避免互相影响；
b）任务电缆通道尽量避免与原机电缆通道平行；
c）严格控制电缆长度，在满足使用要求的前提下，采用尽量短的电缆；
d）对电缆进行分类，分为电源线、射频电缆、模拟信号线、数字信号线四类，并分通道进行敷设；
e）所有电源线电缆以及大于5安培的任何电缆，尽量靠近金属蒙皮，以减小导线容性串扰；
f）电缆穿舱时同类电缆尽量采用同一过线孔，不同类电缆过线孔距离尽可能远。
3.3 接地方式设计
接地也是保证设备和系统电磁兼容性的重要技术措施之一，其基本方式如下：
a）将电缆的屏蔽地和电源地分开连接，同时将直流电源地与交流电源地分开连接，高压
电源地和低压电源地分开连接；
b）设备信号地线和电源回线分别接入各自在飞机适当位置处设置的集中负线区；
c）电缆接地线采用0.5mm2以上导电性能良好的导线，设备和机柜壳体采用屏蔽网线接
地，接地线应尽可能短；
d）接地搭接表面的接触区光滑、清洁，无非导电物质。
4 试验机的全机电磁兼容性试验
4.1 大型改装完成后试验机特点
试验机大型改装是指在某一架试验机上同时安装有航电设备、雷达设备、电源设备、测试设备等大量任务系统设备。在此过程中，往往不仅需要对原机结构、强度等进行改装加固，还需要对原机供电、照明等系统进行改装设计。
一般来说，大型改装完成后的试验机具有以下特点：
a）系统组成复杂，大型改装完成后的试验机系统通常包括原机系统，加装的任务系统、测试系统等。而原机系统又包括原机电气、照明、氧气、应急离机等系统，任务系统包括雷达、电子战、惯导、导航以及液冷等系统，测试系统包括视频、遥测等系统。每个系统都加装有数个设备，各设备间连接关系复杂，体积小，布局紧凑，整套设备耗电功率大；
b）系统内各电气设备工作样式繁多，试验机仅加装的任务、测试设备所配电源就有多种体制，从直流到交流，从低压到高压，用电功率从几瓦到几百瓦，工作频带范围广，从工作在几百赫兹的低频设备到工作在数十吉赫兹的高频设备，这些设备同时工作时，要确保工作稳定、可靠和相互兼容，另外，还应确保操作人员长期工作的安全性。
4.2 全机电磁兼容性试验
试验机在未改装前已进行过电磁兼容测试，保证了原机设备之间的自兼容。需加装的电子设备也在出厂前各自做过功能检查及电磁兼容测试，确保符合GJB151A《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中的相关规定。但将各电子设备加装到试验机上后，就会重新形成一个复杂的电磁环境。为确保加改装后试验机正常工作，各电子设备性能不受影响，改装完成后应进行全机电磁兼容试验。
目前还没有针对试验机的统一的EMC标准，电磁兼容只能通过观察各系统的工作情况、干扰现象及受干扰程度来判定。由于大型改装完成后，试验机内部电磁环境复杂，所以试验前应先进行电磁兼容预分析。
5 结束语
本文对试验机改装过程中容易出现的电磁干扰现象进行了分析，并提出了几种可行的电磁兼容性设计措施，可供试验机大型改装电磁兼容性设计工作参考。大量试验证明，在试验机改装过程中，严格按照本文进行电磁兼容设计，可大大减小系统出现电磁干扰的概率，提高系统工作可靠性，避免改装完成后因电磁干扰造成的系统无法正常工作的情况。
参考文献
[1] 陈穷，蒋全兴，周开基，王素英 等. 电磁兼容性工程设计手册. 国防工业出版社，1993.
[2] 全力民，曾小军 . 飞机改装电磁兼容性设计与控制. 航空保障技术专题研讨会，2006年.259～260页. 北京。
作者简介：孙丹丹(1988— )，女，陕西渭南人，工程师，现从事试验机电气设计改装工作。