民用飛機(jī)導(dǎo)線和線纜的電磁防護(hù)設(shè)計(jì)

1、民用飛機(jī)導(dǎo)線和線纜的電磁防護(hù)設(shè)計(jì)【摘要】電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)EWIS設(shè)計(jì)需滿足飛機(jī)平安運(yùn)行所需的電磁防護(hù)能力，確保飛機(jī)的可靠性和可維護(hù)性。本文從適航相關(guān)要求出發(fā)，闡述了飛機(jī)面臨的電磁干擾來(lái)源和防護(hù)設(shè)計(jì)原那么，介紹民用飛機(jī)電磁防護(hù)設(shè)計(jì)的區(qū)域策略、屏蔽端接設(shè)計(jì)、敷設(shè)設(shè)計(jì)等，對(duì)民用飛機(jī)的EWIS設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)意義?！娟P(guān)鍵詞】電氣線路互聯(lián)系統(tǒng)；電磁防護(hù)；導(dǎo)線；電纜中圖分類號(hào)：V242文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2457202101-0189-002【Abstract】electricalcircuitinterconnectionsystemEWISisdesignedtomeettheelect

2、romagneticprotectioncapabilityrequiredbyaircraftsafetyoperationtoensurethereliabilityandmaintainabilityofaircraft.Thisarticleembarksfromtheairworthinessrequirements，thispaperexpoundstheplanesourceofelectromagneticinterferenceandprotectiondesignprinciples，thisarticleintroducesthestrategy，electromagne

3、ticprotectiondesignofcivilaircraftshieldterminationdesign，installation，etc.，tocivilaircraftEWISdesignhascertainguidingsignificance.【Keywords】Electricalcircuitinterconnectionsystem；Electromagneticprotection；Wire；Cable0前言電磁干擾是一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)通過(guò)某種形式把自身的信號(hào)耦合到另一個(gè)電網(wǎng)絡(luò)，影響后者信號(hào)完好性的現(xiàn)象。通過(guò)電介質(zhì)耦合的形式是傳導(dǎo)干擾，通過(guò)空間耦合的形式是輻射干擾。美國(guó)聯(lián)邦航

4、空當(dāng)局FAR公布的25-123修正案對(duì)EWIS電磁干擾防護(hù)做出了相關(guān)規(guī)定，其中25.1707規(guī)定：每個(gè)EWIS的設(shè)計(jì)和安裝必須使任何在飛機(jī)上可能發(fā)生的電氣干擾，不會(huì)對(duì)飛機(jī)或其系統(tǒng)造成危險(xiǎn)影響；承載大電流的電線和電纜及其相關(guān)的EWIS部件，其設(shè)計(jì)和安裝必須確保足夠的物理別離和電氣隔離，使得在故障情況下，對(duì)主要功能相關(guān)電路的損害最小【1】。民用飛機(jī)EWIS面對(duì)的干擾既有來(lái)自自然界的天電噪聲，又有來(lái)自機(jī)外的各種人工裝置產(chǎn)生的電磁能量干擾，以及自身運(yùn)行時(shí)不同回路之間的相互干擾。在對(duì)飛機(jī)做電磁防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，與其他系統(tǒng)一樣可從降低干擾源、切斷耦合路徑和增加接收器的抗干擾能力三個(gè)方面入手，還需結(jié)合飛機(jī)的結(jié)構(gòu)和

5、系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用有針對(duì)性的防護(hù)措施。1電磁防護(hù)設(shè)計(jì)的區(qū)域策略根據(jù)機(jī)身是否能為設(shè)備和EWIS提供屏蔽保護(hù)，飛機(jī)上的區(qū)域可分為兩類：一類是電磁保護(hù)區(qū)，如客艙、貨倉(cāng)等飛機(jī)增壓區(qū)；另一類是電磁暴露區(qū)，如翼身整流罩、垂尾、平尾等區(qū)域。位于電磁暴露區(qū)的EWIS，由于缺少機(jī)身的防護(hù)，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮增加額外的屏蔽。一般來(lái)說(shuō)，在電磁暴露區(qū)，重要系統(tǒng)的全部線束和導(dǎo)線都應(yīng)進(jìn)行屏蔽，非重要系統(tǒng)至少應(yīng)進(jìn)行線束屏蔽。位于兩類區(qū)域交界的處的屏蔽端接要求，對(duì)于保持EWIS整體的電磁防護(hù)性能非常關(guān)鍵。1.1單根導(dǎo)線的選取實(shí)現(xiàn)不同功能的導(dǎo)線，在電磁保護(hù)區(qū)和電磁暴露區(qū)，應(yīng)選取不同構(gòu)型的導(dǎo)線。如離散信號(hào)線，在電磁暴露區(qū)應(yīng)選擇屏蔽線，在

6、電磁保護(hù)區(qū)那么選擇非屏蔽線。又如模擬音頻線，在電磁暴露區(qū)和電磁保護(hù)區(qū)都應(yīng)選擇屏蔽雙扭絞線。1.2電路隔離位于電磁暴露區(qū)或遠(yuǎn)端的設(shè)備，通過(guò)將設(shè)備的電源地和信號(hào)地與附近結(jié)構(gòu)隔離的方式提供額外的電磁防護(hù)。在設(shè)備內(nèi)部的電源地和信號(hào)地與機(jī)架隔離的前提下，電源線與電源回線一起敷設(shè)，在電磁保護(hù)區(qū)進(jìn)行接地；信號(hào)地和回線與各自對(duì)應(yīng)的信號(hào)線一起敷設(shè)，端接到位于電磁保護(hù)區(qū)的負(fù)載設(shè)備內(nèi)部或保護(hù)區(qū)域的機(jī)體接地端。在這種情況下，電源饋線與回線需雙扭絞敷設(shè)，信號(hào)線和回線需雙扭絞敷設(shè)。電源線和信號(hào)電路與設(shè)備附近結(jié)構(gòu)的隔離的方式，可由電源線和信號(hào)電路與設(shè)備外殼隔離，或電源線和信號(hào)電路與設(shè)備外殼未隔離，設(shè)備外殼與機(jī)體地隔離。電路

7、隔離如圖1所示。2屏蔽端接單根導(dǎo)線或整根線束的屏蔽，都需通過(guò)低阻抗的端接方式進(jìn)行端接。端接阻抗中影響最大的一個(gè)因素是自感系數(shù)，因此必須將其降到最小。對(duì)于同一種電纜，根據(jù)傳輸信號(hào)頻率的差異，屏蔽層也應(yīng)采用不同的端接方式。屏蔽端接方式主要分為屏蔽引線端接和360°屏蔽端接。2.1屏蔽引線端接民用飛機(jī)的上的屏蔽引線端接主要是針對(duì)導(dǎo)線屏蔽。從導(dǎo)線屏蔽層用焊接套管引出一條導(dǎo)線，即屏蔽引線，引線終端連接至尾附件、接地模塊、接地樁等。屏蔽引線的安裝如圖2所示。引線可等效為電感，線束導(dǎo)線屏蔽層產(chǎn)生的干擾電流在引線上產(chǎn)生共模電壓，通過(guò)屏蔽層與電纜線芯之間的雜散電容而作用在芯線上，另外也會(huì)通過(guò)芯線與引線

8、之間的耦合，在芯線上產(chǎn)生電磁干擾【2】。因尾附件除了屏蔽接地，還能起到應(yīng)力釋放、固定走向的作用，因此優(yōu)先選用尾附件接地。連接器或設(shè)備集中的地方可以用接地模塊接地。其余的可以采用接地樁接地【3】。2.2360°屏蔽方式線束外屏蔽層的接地方法有很多種，比方從外屏蔽層引出屏蔽引線、或外屏蔽層在遠(yuǎn)端接地等等。這些方法的屏蔽效果都遠(yuǎn)不如360°屏蔽方式。360°屏蔽方式是將整根線束外的屏蔽層大面積的與EMI尾附件或者金屬穿墻密封件環(huán)繞接觸，無(wú)電磁泄露的窗口。在民用飛機(jī)上，由多根導(dǎo)線組成的線束的屏蔽只允許使用360°屏蔽方式。增壓區(qū)與非增壓區(qū)隔框上用金屬穿墻密封件接

9、地，其余的使用尾附件360°屏蔽。3線束敷設(shè)設(shè)計(jì)線束敷設(shè)策略對(duì)屏蔽效能也有重要影響。3.1電磁兼容性隔離代碼線纜之間因其承載的電流而產(chǎn)生互相的干擾，稱為串?dāng)_。串?dāng)_隨著線纜平行敷設(shè)的長(zhǎng)度成比例增加，同時(shí)也隨著布線間的距離增大而成比例減小?？赡鼙浑姶鸥蓴_的敏感電路的線纜，敷設(shè)時(shí)必須遠(yuǎn)離其它布線的干擾，或者為其提供足夠的屏蔽保護(hù)，以防止其在正常工作條件下的系統(tǒng)故障。依據(jù)承載電流的電壓、載流量、電路頻率等特性，并考慮電磁敏感性及發(fā)射特性，把電纜分類，定義它們的隔離代碼和不同代碼之間的最小間距。設(shè)計(jì)敷設(shè)路徑時(shí)，盡可能確保不同隔離代碼的線纜滿足隔離間距要求，如果不能完全滿足，那么綁扎在一起的不兼

10、容導(dǎo)線應(yīng)盡快別離。由于電磁兼容性問(wèn)題可能是因已安裝的其它系統(tǒng)或設(shè)備的設(shè)計(jì)特征和該設(shè)備本身的安裝物理特性等因素引起。飛機(jī)地面電磁干擾測(cè)試和飛行中電磁干擾測(cè)試是檢測(cè)電磁兼容性的唯一標(biāo)準(zhǔn)。3.2寄生機(jī)身屏蔽沿著金屬部件敷設(shè)線束或者在金屬部件內(nèi)部敷設(shè)線束，可獲得寄生的結(jié)構(gòu)屏蔽效能。EWIS周圍具有越多的金屬結(jié)構(gòu)，其可獲得的結(jié)構(gòu)屏蔽防護(hù)越強(qiáng)，尤其對(duì)于在電磁暴露區(qū)的EWIS來(lái)說(shuō)。表1定義了不同結(jié)構(gòu)防護(hù)和裝用走槽線包括安裝間隔原那么。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)屏蔽防護(hù)時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮關(guān)鍵和重要系統(tǒng)的線束。4結(jié)語(yǔ)解決民用飛機(jī)EWIS的電磁防護(hù)問(wèn)題是一個(gè)綜合工程。本文根據(jù)飛機(jī)各區(qū)域的機(jī)體提供屏蔽能力的不同提出了相應(yīng)策略，并介紹屏蔽端接和線束敷設(shè)設(shè)計(jì)。除了上述幾個(gè)方面，還可使用外部瞬變防護(hù)、濾波器防護(hù)、利用接地技術(shù)等方式降低或消除電磁干擾，介于篇幅限制，就不做深入探討?！緟⒖嘉墨I(xiàn)】【1】FAA.CFR