金 涛

中国久远高新技术装备有限公司，北京 100094

由于航空工业技术的不断进步，飞机航电设备集成化程度越来越显著，同时飞机航电设备的稳定性和运行效率也得到了极大的提高。随着航电设备集成化程度的提高，飞机上或外界产生的电磁辐射会干扰电子设施和电子技术的正常运行。虽然这些电磁干扰不会破坏设备，但是会对它们的正常运行产生影响。甚至会使飞机上的控制系统发生故障或者失效，增加了飞机飞行安全隐患。所以，航空机载设备的电磁兼容性应受到飞机的制造商和相关公司检修部门的关注和重视。

1 电磁干扰的屏蔽方法

1.1 电磁屏蔽概念

电磁屏蔽就是用金属将两部分空间进行隔离，进而达到控制区域间电磁波和电磁场的辐射效果。具体来说，就是将元件、线路或者这个系统的全部干扰源用屏蔽体将其包围起来，防止电磁场对外界的干扰。因为屏蔽体对能量有吸收、反射和抵消的作用[1]，所以屏蔽可以有效地减弱干扰。

电磁兼容性作为电磁干扰交融的工程问题存在于系统内与系统间、系统与机舱环境间[2]。飞机自身就类似于一个装有高灵敏度的接受装置及大功率辐射装置的电磁平台，由于飞机的机舱内空间狭小的原因，飞机内设备之间的空间相对来说比较小，也就形成了复杂的电磁环境，而且一些设备的辐射频率及功率跨度都很大。在同时进行工作的过程中，其余设备产生的电磁能量就会形成叠加的效果，在线缆传输和空间耦合的作用下，飞机内的其他设施设备无法避免地会受到电磁信号产生的干扰，从而会对机载设备装置的运行能力产生影响，甚至会影响飞机飞行的安全。

1.2 电磁干扰屏蔽的原理

根据相关定义，选取最适宜的材料，以结合实际情况进行分析作为电磁屏蔽原理的基础，能够有效地对电磁干扰进行消除和减少。

①在屏蔽体表面有电磁波时，因为金属面与空气间的阻抗是断开的，会对入射的电磁波造成反射的现象，对于这种反射情况，对屏蔽材料的厚度没有太多的要求，只要两者相交接的界面是间断的就可以。

②没有被反射的电磁波会进入屏蔽体中，电磁波在屏蔽体中继续向前传播，在传播的过程中，电磁波会被屏蔽体的屏蔽材料所减弱，也可以被理解为被屏蔽材料所吸收。

③未被屏蔽体吸收掉的剩余电磁波会在屏蔽材料的其他位置接触到金属，有空气的阻抗形成的间断交接处可以再次产生反射的现象，而且会再次回到屏蔽体中，类似于这种的反射，有可能在两个金属面的相互作用下进行多次的反射现象。总结来说，在电磁波的反射作用下，电磁辐射被电磁屏蔽体减弱。

1.3 电磁干扰屏蔽方法

屏蔽是减少或消除电磁能量传播最重要的一种措施；也可以非常有效地阻碍辐射的传播。屏蔽要想发挥更好的作用，一般与设备接地一起使用。根据干扰的源头、距离及方向选择最有效的屏蔽方法。电场、磁场及较远地区的平面形成的磁场是干扰辐射源的3 种形式。在进行材料的选择时，又有相应不同的选择方式，根据不同的设备被干扰时所选择的阻断方式也有很多不同。

为了阻止飞机电动机、航空计算机等这类电子系统产生电磁辐射，最有效也是最常用的方法就是屏蔽。屏蔽的方法有很多种，如隔板、连接器等，但是每种屏蔽材料的效果不一致，主要影响屏蔽效果的因素有使用材料的厚度、电磁源到屏蔽设施间的距离等。方法基本有以下几种：发动机是飞机最为重要的机载设施，可以使用金属封闭盒将其封闭起来，通过再加一层封闭或者选择电、磁导率比较高的材料进行封闭。电器间断位置（如信号输入的端口）采取不常用的特殊方式进行屏蔽，这样是为了避免对屏蔽效果产生影响。通常使用屏蔽电缆对电源线这种类型的设备进行屏蔽工作，防止通电导线受到电磁波的辐射，一般采用的方法是将防波套安装在电缆线上。飞机上进行无线设备接收发送的天线上会发电，由飞机点火启动以后，形成的交变电流所产生磁场的进入，从而产生影响发射信号的感应电流，而且会引发噪声，并对飞机上用于无线通信的设施产生干扰，所以为了不影响通讯设备的使用，我们需要在交变电流通过的飞机电路中安装能阻隔电磁波的金属罩装置。根据各部分情况不同会采取不同的隔断电磁波装置。例如，电嘴与电磁机隔断电磁波的装置都是安装在设备外部的。外部导线的阻断方法是用金属丝制成的外套进行隔绝，包括机箱和操作键盘等一系列的设备上都要进行屏蔽电磁干扰的处理。机箱或者机柜加入电缆线时，应该将带有屏蔽的电缆与设备连接安装好，同时要将连接器表面带有的绝缘物质清除干净，并保证连接器与各个设备接触良好。

通过电磁屏蔽的方法分析可知，想要解决电磁干扰的问题，就要从电磁产生的源头、减少或者消除的方法及提高抗干扰的能力这3 个方面进行研究。首先就是考虑电器元件选择的问题，优先使用引线电感较小的穿心电容或支架电容在频率较高的电路中进行滤波[3]。为了防止电解电容的暂时性介质击穿造成较大的电磁波及瞬间的电压变化，一般选用固体电容。继电器选择具有良好屏蔽壳和接地的继电器。普通插座替换成滤波插座。电路板走线和输入输出电缆是设备印制电路板的主要辐射来源，尽管有些电缆传输的是频率很低的信号，但是电缆却是辐射很高的，电缆会通过某种耦合的方式得到印制电路板的频率较高的信号，从而频率较高的高频辐射就会产生。因为电子元器件的摆放位置可以决定电路中的电磁兼容性，所以要重视电子元器件的摆放位置，要考虑到元器件的摆放位置会不会影响到元器件性能发挥。底线和电源只能按照系统的要求进行布置，还可以分开放置信号线和电源线，并且用屏蔽线代替信号线和电源线的非屏蔽线。

2 接地降低电磁干扰

导电通路是由两点间建立的，电气元件作为其中的一个点，另一个点作为抗干扰的基础接地或者参考点[4]。设备的机壳和机壳的隔离地板都可以作为机载设施电路的参考点，而且一般采用接地实现减少电磁波对设备的干扰。每一个机载设备的外壳都有接地，都可以作为屏蔽装置，释放静电荷的接地线有避免电磁对设备进行干扰的作用。如果想要整个机身具有屏蔽的作用，要靠一个完整的接地系统来实现，静电荷的释放是由搭接线来实现。例如，电子速度开关箱的接地线装置安装出现错误、导致波音747 的三速门装置多次发生故障，因为电磁干扰对电子开关的影响非常大，所以才会使飞机的电路产生故障[5]。因此，机载设备的充分接地，也是降低电磁干扰的有效手段。

3 电源滤波器

机载设施的电路会受到电源线与信号线等的干扰，导致自身的正常工作出现问题。所以，为了降低传导发射现象，我们一般会将电源滤波器安装到电源线输入口，而且应该选用较为专业的电源滤波器，并且通过认真的分析选取最合适的，并且要隔离好输入及输出的引线[6]。为了降低滤波器接口间的电磁耦合，我们要注重滤波器的选取和安装方法的选择。

4 EMC 的分析方法

电磁干扰由于比较复杂，而且具有一定的隐蔽性，因此会有电磁干扰不容易预测的看法。虽然电磁场的分布不容易掌握、计算也相对烦琐，但是在计算机的操作下，以上问题都可以得到相应地得到解决。

为了增强飞机电子系统的稳定性和安全性，一般使用冗余设计对机载电子设施进行加装，这样具有重构能力的电子系统可以解决突然出现故障的部分电子系统的问题。但是这种设计方法会增加线路和元件，会使电子系统的复杂度增加，从而产生增加干扰的概率。所以，在设计实施之前要对EMC 进行一系列的分析，主要是对机载设备在工作过程中产生的电磁及电磁兼容性的分析。为了减少设备的线路和元件，一般使用计算机的相关技术，用数字模型编辑图形的方式对机载设施产生电磁干扰的特点及运作的环境进行分析[7]，达到增强电子系统的稳定性和安全性的目的。

5 总结

飞机内的很多设备都会产生电磁干扰，从而影响飞机的正常飞行，所以在飞机制造和检修的过程中要细致的对待每一个小点，这是保证飞机飞行安全的基础。在处理电磁对机载设备的干扰时，我们要参考飞机正常工作时的电磁环境，以及电子设备的特点，同时利用仿真技术模拟飞机工作时的环境，这样才能得到相对比较准确的数据，才能更及时且有效地解决电磁辐射对机载设备的干扰，保证飞机飞行的安全性。