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民用飞机燃油系统电子设备电磁兼容性符合性方法研究

2016-10-18宋志强

科技视界 2016年22期
关键词:民用飞机

宋志强

【摘 要】民用客机的电气化程度越来越高,机载电子设备之间的电磁兼容问题变得越来越重要,本文研究了民用航空规章对飞机机载电子设备电磁兼容性的适航要求,通过对适航要求的理解,提出了民用飞机燃油系统电子设备电磁兼容性符合性验证方法,对燃油系统设计具有指导意义。

【关键词】民用飞机;燃油系统;电磁兼容性

0 引言

电磁兼容性是指设备或系统在其所处的电磁环境中符合要求运行并不对其环境中的任何其他设备产生无法忍受的电磁干扰的能力。随着民用客机的电气化程度越来越高,机载电子设备之间的电磁兼容问题变得越来越重要。

电磁兼容性通常包括两个方面的要求:一方面,是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过飞机要求的限制;另一方面,是指设备对所在环境中存在的电磁干扰源的抗干扰能力。

民用飞机电磁干扰源主要是高频通讯系统、气象雷达、交通告警和防撞系统等,燃油系统的电子电气设备主要有燃油量计算机、油量传感器、燃油泵、各类电机作动切断阀等,必须通过验证表明这些电子电气设备具有抗电磁干扰能力,以保证其在飞机各种运行条件下正常、可靠地工作。

1 适航条款要求

机载电子电器设备电磁兼容性要求主要体现在CCAR25部《运输类飞机适航标准》的适航条款25.1353(a)和25.1431(c)中。

§25.1353(a): 电气设备及安装(a)

电气设备和控制装置的安装,必须使任何一个部件或部件系统的工作不会对同时工作的、对安全运行起主要作用的其他系统和部件产生不利影响。飞机上任何可能产生的电气干扰不得对飞机或其系统产生危险的影响。

§25.1431c:电子设备(c)

无线电和电子设备、控制装置和导线,必须安装成在任一部件或系统工作时,对民用航空规章所要求的任何其它无线电和电子部件或系统的同时工作不会有不利影响。

2 适航条款理解

2.1 §25.1353条款理解

§25.1353条款为电气设备及安装,电气设备主要指发电机、变压器、供电线路(汇流条)、断路器等设备,根据AC 25.1353-1A,§25.1353条款中提到的电气干扰源应考虑包括:

1)由连接到汇流条上的设备产生的电气噪声所引发的传导和辐射干扰;

2)电缆之间或电缆与天线馈线之间的耦合;

3)电气配电和地球系统中的寄生电流和电压,包括闪电电流或静电放电的影响;

4)发电系统或其它系统之间的不同频率。

本条所指的“不利影响”是指当单个部件或系统投入正常工作时,受其影响的部件或系统不能同时正常工作,或技术性能明显下降。“危险影响”即25.1309 条款中所规定的失效影响类别。

§25.1353条主要考察电气设备作为干扰源对其他敏感系统工作的影响,燃油系统燃油计算机、加放油控制面板等电子设备工作可能受到电气干扰源的影响,这些电子设备的设计应满足电磁兼容要求,以保证干扰源存在时可正常工作。

2.2 §25.1431条款理解

§25.1431(c)款要求装机后的无线电和电子设备、控制装置以及它们的互连线路必须和机上其他部件或系统构成的电磁环境相互兼容,即机上任一部件或系统(包括无线电和电子部件或系统)的工作不会影响和干扰民用航空规章要求的无线电和电子部件或系统的同时正常工作。

本条主要考察机载电子设备之间的电磁兼容问题,机上各个机载系统的各个机载电子设备构成了非常复杂的电磁环境,对于一个电子设备来说,要满足电磁兼容问题,不仅要有抗电磁干扰的能力,也要将设备工作时自身产生的可能干扰其他设备正常工作的能量控制在可接受的范围内。

本条的要求适用于燃油系统全部电子电气设备。

3 符合性方法

机载电子设备电磁兼容性符合性可通过设备级、系统级和飞机级三个层次进行验证:

1)系统和设备级验证,飞机级提出机载设备和系统电磁环境效应接口要求,所有机载设备和系统依据要求进行设计和符合性验证;

2)飞机级验证,进行飞机级MOC5全机电磁兼容试验,试验可进行定性试验和定量试验。定性试验为干扰源敏感设备定性检查试验,试验前列出干扰源和敏感设备矩阵,提出试验判据,进行干扰检查。定量试验时测量飞机天线单独或组合发射状态下,各舱室及重点关注位置电场强度。

验证层级通常需与飞机电磁兼容性管理专业以及审查方进行充分沟通后确定,民用飞机燃油系统电磁兼容性通常进行系统和设备级符合性验证,重要功能通常也会在飞机级验证中再进行进一步验证,如燃油量测量指示功能。

3.1 系统/设备级验证方法

验证方法基于RTCA/DO-160《机载设备环境条件和试验程序》,DO-160与电磁环境效应相关的章节为15章、16章(电源系统)、17章、18章、19章、20章、21章,其中第16章是与电源系统相关的试验,燃油系统电子设备通常无需考虑16章,其他各章内容及设备类别见表1。

系统和设备级验证时,飞机级在机载设备和系统电磁环境效应接口要求中应明确以下问题:

1)对全机电磁环境区域进行划分;

2)针对DO-160不同章节,明确不同设计保证等级的系统(A级~D级)需进行系统级鉴定试验还是设备级鉴定试验;

3)明确布置在不同电磁环境区域中的设备需满足的设备鉴定等级。

燃油系统进行安全性分析确定本系统设计保证等级(A级~D级),根据飞机级的要求完成系统/设备鉴定计划。基于鉴定计划,依据RTCO/DO-160完成相关鉴定试验,并形成鉴定报告,审查方批准鉴定报告标志着系统电子设备电磁兼容性符合性验证工作完成。

3.2 飞机级验证方法

飞机级电磁兼容性符合性验证试验由飞机电磁兼容性管理专业组织进行,试验前应编制飞机全机电磁兼容试验大纲,提交审查方批准。试验大纲应阐述:

1)飞机状态;

2)可能有的干扰源和敏感设备,以及这些设备的工作状态;

3)运行时可能有的干扰源和敏感设备,观察前者对后者影响的方法和顺序;

4)用以评定干扰源对敏感设备影响程度的敏感设备性能降低判据,包括故障、不合理的响应和不希望的响应;

5)定量试验时,确定飞机天线发射状态,需测量电场强度的舱室及重点关注位置;

6)测试用仪器及其它。

全机电磁兼容性试验中对燃油系统的验证内容通常包括:

1)地面电源车供电时、APU和发动机供电时,油量显示正常、无波动;

2)通讯系统、气象雷达等系统工作时,油量显示正常、无波动;

3)测量全机各舱室、各典型位置电场强度,判断在各舱安装的燃油系统电子设备是否满足电磁环境效应要求,判据为:设备鉴定试验中针对DO-160第20章进行的试验类别对应电场强度不低于全机电磁兼容性试验测得的电场强度。

试验结束后,完成地面试验报告,审查方批准试验报告标志者飞机级电磁兼容性符合性验证工作完成。

4 结论

本文研究了民用航空规章对飞机机载电子设备电磁兼容性的适航要求,通过对适航要求的理解,提出了民用飞机燃油系统电子设备电磁兼容性符合性验证方法。

【参考文献】

[1]中国民用航空规章第25部运输类飞机适航标准[R].中国民用航空局,2009.

[2]RTCA DO-160, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment, 2010.

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