某型火箭烟幕弹电磁兼容试验研究

2010-06-22王晓方樊向武

装备制造技术 2010年8期

王晓方，罗雷，樊向武

（武警工程学院，陕西西安 710086）

某型多管火箭烟幕弹是储、运、发一体化的弹药系统，其作战使命是根据预警系统提供的空中来袭目标参数，经火控计算机的弹道解算，将作战诸元参数（如系统工作模式、发射弹药数量和次序、对应引信的作用时间等）传递给装定器；装定器解码作战诸元参数，将引信作用时间参数、对引信的控制指令（如发射、取消发射）等信息，分发给相应的电子时间引信，使弹药系统能够快速布设大面积、宽波段干扰烟雾或者消光烟雾，迷茫或干扰敌红外、激光或毫米波制导武器和敌机载光电探测设备，保护我方的重要军事和经济目标。

系统配用的电子时间引信，能够对弹丸飞行时间进行高精度定时，并在预定时间输出起爆脉冲，同时其程序绝火和物理绝火，保证在预定时间弹丸不作用的情况下，处于安全状态。因此，引信和装定器必须具备良好的电磁兼容性能，以保证避免敌电磁环境或者电子干扰的影响，从而能够充分发挥武器系统的战斗效应。

1 电磁兼容研究现状

1.1 电磁兼容概念

电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)一般指武器装备及电子设备在共同的电磁环境中，能执行各自功能的共存状态，即要求在同一电磁环境中的上述各种设备，都能正常工作，又互不干扰，达到兼容状态。这个概念有两层含义：

一是武器装备及电子设备要具有抵抗外界电磁干扰的能力；

二是武器装备及电子设备对外发射的电磁干扰不能超过一定的限值，要尽可能少[1～2]。

1.2 电磁兼容技术现状[3～4]

电磁兼容作为一门新兴的学科，其理论基础涉及数学、电磁场理论、电路基础、信号分析等学科与技术，其理论和应用研究始终在不断地发展。

电磁兼容领域的理论研究、特性测量和产品开发，需要投入高科技专业人才和巨大的资金，做基础理论研究可能需要3～5年，甚至10年或更长的时间，才可能将成果转化为标准，转化为测试技术。而相当于一般性的高科技产品，市场需求量小很多，形成了高投入、低产出的不良局面，因此从事研究的机构较少。在国外，电磁兼容的理论研究，主要由一些国立研究机构、较著名的大学和研究所承担，少数实力雄厚的大公司也进行一些基础理论的研究。

国外开展电磁兼容技术研究的机构，大致分为两类：

一类是以美国NIST、英国NPL以及德国PTB等为代表的国立研究机构，他们主要从事各类测量天线、磁场探头、电场探头和EMC测试场地的校准研究，并对外提供服务。

另一类则是专门从事校准服务的公司，以及EMC检测设备制造商的校准试验室，他们均取得了国际上一些著名认证机构的授权。

我国最早从事电磁兼容技术研究的，是上海电器科学研究所。早在1962年，就开始进行无线电干扰的测量和船用电机电器无线电干扰标准的制定工作。从事电磁兼容学科研究的大学，主要有北京邮电大学、北京交通大学和东南大学等。从事电磁兼容检测的研究所，有上海电器科学研究所、信息产业部电子三所、四所、五所和广州电器科学研究所、武汉高压研究所等。

2 方案及实施

2.1 试验依据标准

电磁兼容技术的迅速发展，也刺激了对电磁兼容标准化工作的需求，一些发达国家在EMC技术的研究、标准的制定、EMC测试及认证方面处于领先地位。无论是民用还是军用，各个发达国家都制定了许多详细的标准。我国虽然在这方面起步较晚，但有关部门也紧跟国际步伐，取得不少成果。尤其在制定军用标准方面，通过吸收与借鉴国外的相关知识，结合我国自身的特点，颁布了国家军用标准。

该试验主要依据以下标准执行：

GJB151A-97军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求；

GJB152A-97军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量；

GB/T17626.2-97静电放电敏感度试验；

GJB2926-97电磁兼容性测试试验室认可要求。

2.2 方案设计

电磁兼容试验项目主要包括：电场辐射敏感度试验、瞬变电磁场辐射敏感度试验以及静电放电抗扰度试验。试验主要考核武器系统在特定电磁环境下的抗干扰能力，尤其是引信和装定器能否正常装定、可靠作用。

试验过程中抽样引信16发（解除第一保险，惯性开关闭合，保留两个电点火管，其余火工品摘除），使用火箭发动机4套（不含发动机装药），发射用电点火头16个，储运发装置1套，引信装定器1套（线缆模拟实际车载线缆），手动发火装置1套，秒表1个，笔记本电脑1台，稳压电源1台，电磁兼容性实验室。

试验时引信、电点火头与不含发动机装药发动机组件对接，组成模拟弹药，电磁环境与实际车载发射系统发射环境一致。同时打开储运发装置后盖，旋下锁弹器，将弹药装入储运发装置，旋上锁弹器，弹药连接上插针，旋上后盖，保证弹药与储运发装置装填状态与真实状态一致。

（1）电场辐射敏感度试验（RS103）。依据GJB152A-97《军用设备和分系统电磁发射和抗扰度测量》中方法RS103规定的方法配置试验设备，并进行校准。

根据GJB151A-97中RS103电场辐射敏感度测试的要求，将电场辐射频率10 kHz～18 GHz分GTEM室内敏感度测试（10 kHz～1 GHz）和屏蔽室内天线辐射敏感度测试（1～18 GHz）7 个频段 (10 kHz～2 MHz，2～30 MHz，30～80 MHz，80 MHz～1 GHz，1～2.5 GHz，2.5～7.5 GHz，7.5～18 GHz)，辐射强度不低于50 V/m。如图1～图7分别为7个频段电场强度监测值。

图1 GTEM室内测试平台电场强度(10kHz～2MHz)

图2 GTEM室内测试平台电场强度2MHz～30MHz)

图3 GTEM室内测试平台电场强度(30MHz～80MHz)

图4 GTEM室内测试平台电场强度(80MHz～1GHz)

图5 屏蔽室测试区域电场强度(1～2.5GHz)

图6 屏蔽室测试区域电场强度(2.5～7.5 GHz)

图7 屏蔽室测试区域电场强度

将准备好的储运发装置与引信装定器对接，对4发引信分别进行10次不同时间的装定，观察每次装定后系统反馈是否正常。在每个频段对引信进行时间装定，选择其中一路装定发火，触发手动发火装置，用秒表计时，看时间是否与装定时间一致。引信断电，打开已发火的储运发装置，进一步检查弹药是否正常作用，更换已发火引信。

最后打开储运发装置，取出弹药，进一步检查弹药是否正常作用。

（2）瞬变电磁场敏感度试验（RS105）。依据GJB151A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求》中RS105的有关要求和GJB152A-97《军用设备和分系统电磁发射和敏感度测量》中RS105的有关试验方法，进行瞬变电磁场敏感度试验，脉冲电场幅度为50 kV/m，脉冲上升时间小于10 ns，脉冲宽度大于等于75 ns。

图8 瞬变脉冲电场时域波形

将准备好的储运发装置与引信装定器对接，对4发引信分别进行10个不同时间的装定，观察每次装定后系统反馈是否正常。对第1路装定发火，触发手动发火装置，用秒表计时，看时间是否与装定时间一致。然后对其他3发引信进行连续点火，触发手动发火装置，同样用秒表计时，看时间是否与装定时间一致。

最后打开储运发装置，取出弹药，进一步检查弹药是否正常作用。

2.3 静电放电抗扰度试验

参照国家标准GB17626.2-1998《电磁兼容试验和测量技术静电放电敏感度试验》的试验方法，对装定器、储运发装置各部位进行静电放电试验。首先采用接触放电方式和空气放电方式，对弹体各部位进行直接放电，接触放电电压8 kV，空气放电电压15 kV；然后，利用水平耦合板和垂直耦合板进行间接放电。

准备两发模拟弹药，将准备好的储运发装置与引信装定器对接，给引信上电，进行静电放电试验；依次完成接触式放电、空气式放电和水平（垂直）耦合板间接放电，每个试验点放电次数为10次，放电间隔时间取1 s；将储运发装置置于正常环境，对两发引信装定时间，观察系统反馈是否正常。时间装定完成后，对两发引信进行点火，触发手动发火装置，根据电点火头发火的声音，用秒表计时，看时间是否与装定时间一致。打开储运发装置，取出弹药，进一步检查弹药是否正常作用。