自行高炮武器系统电磁兼容性分析与评价试验方法

张 春，马春茂，赵 斌

（西北机电工程研究所，陕西咸阳 712099）

自行高炮武器系统电磁兼容性分析与评价试验方法

张 春，马春茂，赵 斌

（西北机电工程研究所，陕西咸阳 712099）

首先描述了自行高炮武器系统的特点，并结合这一特点对自行高炮武器系统电磁兼容性试验进行了探讨，给出了现有试验条件下，进行自行高炮武器系统电磁兼容性试验的方法，为自行高炮武器系统电磁兼容试验大纲的制定、试验实施提供借鉴和参考。

自行高炮系统；电磁兼容试验；关键性分类及降级准则

随着军队武器装备机械化、数字化、信息化的高速发展，武器装备的功能、性能都有了质的提高。这些能力的提高，主要是依靠应用大量体积小、工作频带宽、发射功率大、接收灵敏度高的各类电子产品来实现。然而，在武器装备（自行火炮、坦克）有限的空间内集成了如此众多的电子设备，屏蔽技术、滤波技术等电磁兼容处理手段的采用受到极大限制，这势必带来武器装备的电磁兼容性问题。

目前，对设备级的电磁兼容性，研制单位都依据GJB 151A／152A来进行电磁兼容性试验，个别特殊环境使用的设备，可根据环境实测数据制定电磁兼容性要求，并以此为依据进行电磁兼容性试验。然而组成武器装备的各设备达到了电磁兼容性要求，并不能确保武器装备和武器系统一定是电磁兼容的。如雷达发射机或电台发射机的能量辐射对其他邻近设备的干扰、地线回路电流引起的无意中级间耦合干扰、数字电路对公用同一电源的低电平模拟电路的干扰、输电线的瞬态变化对其他设备的干扰以及武器系统内各装备间的相互干扰等等，都是在构成完整的武器装备和武器系统后而产生的新的干扰形式。因此，进行装备级、系统级电磁兼容性试验十分必要［1］。

自行高炮武器系统是军队遂行防空掩护任务的重要装备，在前苏联、俄罗斯和西方国家受到广泛重视并得到大力发展，其组成复杂，解决好电磁兼容性测试问题十分必要。

1 自行高炮武器系统特点

自行高炮武器系统主要用于对付低空、超低空武装直升机、强击机、歼轰机、巡航导弹及战术无人机等空中目标。其具有以下特点。

1）系统组成复杂

自行高炮武器系统的组成通常包括连指挥车、多门自行火炮及各种配套车辆，在系统的作战、使用和维护过程中，需要各装备协调工作，共同完成作战使命，全连的装备达10余台，其中，自行高炮为主战装备。

自行高炮为三位一体的武器装备，即将火力系统、火控系统集成在底盘系统上，系统协调工作完成作战使命，其中，火控系统的组成又包括雷达分系统、光电分系统、随动系统和全炮电气系统等。各设备间连接关系复杂、体积小、布局紧凑，整套装备耗电功率大，对外主动辐射源多、辐射功率大。

2）电气系统集成度高

在自行高炮武器系统中，连指挥车和自行火炮的电气系统集成度较高，尤以自行火炮为甚，一门自行火炮的全炮电气系统通常集成了综合控制系统、火炮控制电气系统、导航姿态系统、通信系统、供配电系统等，这些系统集中配置在同一自行底盘上，并在综合控制系统的管理、调度和统一协调下完成各项功能和作战使命。

3）系统内各电气设备工作样式繁多

连指挥车和自行高炮系统电气设备工作样式繁多，所配电源就有多种体制，从直流到交流，从低压到高压，用电功率从几十瓦到数十千瓦；工作频带范围宽广，从工作在几百赫兹的低频设备到视频和工作在数十吉赫兹的射频；这些设备同时工作时，不但要工作稳定、可靠和相互兼容，还要确保一定的可靠工作安全裕度。另外，还应确保操作人员长期工作的安全性。

4）系统工作模式多样

自行高炮武器系统通常按连套进行配置，连套作战时可采用多种工作模式以满足不同的战场需求，包括在连指挥车的统一指挥协调下进行的联合作战模式，在两门自行高炮间进行的主、从车作战模式和单炮独立作战模式。

每门自行高炮也具有多种工作模式，供电模式包括车内供电和车外供电，车内供电又包括主机电站供电和辅机电站供电；对目标的搜索／导引模式，包括搜索雷达搜索／导引和车长镜搜索／导引；对目标的跟踪模式包括雷达跟踪、光电跟踪及各种跟踪方式的组合跟踪。

自行高炮内部电气设备也具有多种工作模式，通常包括对不同目标时的工作模式、不同功率的工作模式、不同作战环境下的工作模式和不同操作使用要求下的工作模式。

5）作战使用方式灵活多样

在作战环境中，自行高炮可能独立完成对空、对地面和对海面目标的作战使用，可能对机械化部队遂行跟进防空掩护，也可能与其他类型的防空高炮、防空导弹配合，共同承担重要目标的对空掩护任务。

综上，可以看出，自行高炮武器系统工作的电磁环境非常复杂，是典型的信息化武器。任何的电磁兼容性问题都会影响到武器系统的质量。因此，解决武器系统可能潜在的电磁兼容性问题，确保武器系统的质量，就必须进行电磁兼容性试验。

2 系统电磁兼容性试验基本要求

2．1 试验条件

2．1．1 被试装备条件

1）在进行系统电磁兼容性试验前，各分系统／单体必须工作正常；被测装备已完成战术技术指标中规定的各项功能、性能要求。

2）各分系统、设备及所配软件必须固化，不得使用调试用的软／硬件。

3）各分系统／单体设备都应满足GJB 151A－1997或根据设备特殊环境制定的相关电磁兼容性要求。

2．1．2 测试条件

1）系统电磁兼容性试验在电磁兼容开阔试验场进行。

2）被测装备采用实际作战时的供电方式供电，测试仪器采用外部电源供电。

3）被测装备采用正常工作状态，被测装备具有多种工作状态时，应在每种工作状态下均开展电磁兼容性测试，测试仪器应良好接地。

4）制定详细的试验大纲和试验实施细则，试验大纲必须通过相关部门组织的专家评审。5）系统研制方应提供被试装备相关电磁兼容材料，以确保试验的顺利开展。6）试验人员应熟悉被测试装备，熟练操作测试设备，具备电磁兼容测试经验。

2．2 确定试验项目

主要包括定性试验和定量试验两部分内容。

根据GJB 1389A—2005中的要求，主要包括安全裕度、外部RF辐射环境、雷电和静电、装备、人员和燃油防护等内容。可通过剪裁以适应特定的装备需要［2］。

2．3 明确关键性分类及降级准则

被试验装备中各分系统／单体设备根据其电磁兼容性问题对装备可能造成的后果或危害的程度，可分为不同的电磁兼容性类别。降级准则是用来鉴定分系统／单体设备工作是否正常的标准，用它来规定和鉴定故障。

3 自行高炮系统电磁兼容性试验方法

针对自行高炮武器系统的特点以及系统电磁兼容性基本要求，确定如下试验方法。

3．1 试验项目

自行高炮武器系统的电磁兼容性试验的项目通常包括系统各装备定性试验、定量试验以及自行高炮武器系统间定性试验。

3．1．1 定性试验

定性试验应在自行高炮武器系统可能的各种供电方式下进行。系统定性试验主要是验证自行高炮武器系统内各配套装备在对各种工作模式下的电磁自兼容性，连指挥车、多门自行高炮和配套车辆协调工作时的电磁兼容性，以及各作战单元内的电磁自兼容性。

各配套装备的电磁自兼容性定性试验方法是在各种供电模式、工作模式和与其他装备可能的组合模式下，装备内相应设备开机，功率可调设备处于最大功率状态，检查所有设备是否受到其他装备的干扰，是否能确保完成既定的工作任务。

武器系统协调工作时的电磁兼容性试验方法是自行高炮武器系统按战时配置，各雷达、电台等设备处于最大功率发射状态，检查所有装备的工作是否受到其他装备的干扰，是否能确保完成既定的工作任务。以及各作战单元内部各分系统／单体相互间的电磁干扰情况。当试验条件具备时，可考虑将未来自行高炮武器系统掩护机械化部队作战时的被掩护或协同作战的其他装备一同纳入此定性试验过程中，达到更接近实战状态下的武器系统电磁兼容性试验。

各作战单元内的电磁自兼容性试验方法是逐个检查所有各分系统／单体上电和工作时，对其他某一分系统／单体的工作是否造成干扰。一旦发现存在相互干扰，则用专用仪器进行诊断，对干扰源、传播途径和敏感设备的特性进行测试，并以此为依据提出解决问题的措施，由研制单位消除干扰影响，达到定性电磁兼容性要求。

3．1．2 定量试验

定量试验在自行高炮武器系统各种供电方式下进行，定量试验在自行高炮武器系统达到了定性试验兼容后进行。主要进行传导干扰安全裕度、辐射干扰安全裕度、电源线时域尖峰信号测试、静电防护以及操作员位置电磁辐射场危害测试。

对直流28 V电源进行电源线时域尖峰脉冲信号测量时，依据GJB 298—1987《军用车辆28伏直流电气系统特性》规定进行，尖峰脉冲电压持续时间小于50μs、尖峰脉冲幅度不应超过＋250 V。

操作员位置电磁辐射场危害测试，在自行高炮全系统开机并处于最大功率（发射设备处于发射状态）工作状态下进行测量。依据GJB 5313—2004《电磁辐射暴露限值和测量方法》规定进行，操作员位置的辐射场强不应大于相应辐射模式和辐射频率所对应的安全门限。

3．2 关键性分类及降级准则

根据自行高炮武器系统中各分系统／单体电磁兼容性的关键性，对这些分系统／单体进行关键性分类，分类原则如下。

第1类：电磁兼容问题会引起危及生命和严重阻碍任务的执行，耽误发射或大大降低系统的有效性；第1类分系统／单体的安全裕度指标不小于16．5 d B；

第2类：电磁兼容问题会导致降低系统的有效性，从而影响任务的完成；第2类分系统／单体的安全裕度指标不小于6 d B；

第3类：电磁兼容问题会导致人员烦恼、有轻微不适感或影响性能，但不降低系统的有效性；第3类分系统／单体的安全裕度指标不考核。

具体电磁兼容性关键性分类参考表1来确定，但不同配置的武器系统可进行适当调整［3］。

降级准则可根据不同分系统／单体设备的配置、工作原理和操作使用特点具体制定，通常以确定系统性能有所下降，但不明显影响系统的作战使用功能为原则。

表1 自行高炮系统分系统／单体的关键性分类表

3．3 试验原则及注意事项

1）在进行自行高炮武器系统电磁兼容性试验时，即使个别单体设备未通过GJB 151A—1997中规定的要求，但在自行高炮武器系统内的实际电磁环境基础上可正常工作，且能达到相应的安全裕度，则可认为自行高炮武器系统满足电磁兼容性要求。

2）传导干扰电平测量时，应在分系统／单体的互联线上，用电流探头测出该分系统／单体在最大功率工作状态下的传导干扰电平。

3）辐射干扰电平测量时，测量设备天线在雷达、询问机、电台等系统辐射电磁波的主波瓣工作时，应加陷波器或衰减器，以免对测试设备造成损害。

4）辐射安全裕度测量，进行敏感度照射时，应避开雷达、询问机、电台等系统接收频带，以免对装备造成损害。

5）直流28 V电源线时域尖峰脉冲电压测量时，测量过程应至少进行5次，并取最大一次测量数据出具在测试报告中。

6）操作员位置电磁辐射场危害测试时，系统应处于最大功率工作状态，操作人员正常工作姿态的眼部、胸部和下腹部位置各测量3次，每次测量时间大于10 s，取每次测量最大平均值作为测量结果。

4 结 语

本文所探讨的电磁兼容性试验方法是针对自行高炮武器系统展开的，自行高炮武器系统通过上述试验后，可极大的提高自行高炮武器系统的电磁兼容性水平。

随着武器系统信息化的进一步发展，对复杂环境下装备的适应性提出了更高要求，安全裕度的概念也会有所改变。目前大家通用的安全裕度试验方法对装备的考核偏于宽松，考核不出装备在复杂环境下的电磁兼容性能。且随着作战模式（全天候、多兵种）以及高新武器的不断应用，武器装备所面临的电磁环境会更加恶劣。如武器装备要具有抗雷击、抗电磁炸弹以及抗静电的能力。这些能力的提出为人们今后的电磁兼容性试验技术又提出了新的要求。人们应从现在做起，从现有条件入手，积极准备，研究未来武器装备可能面临的电磁环境，依此制定出更加合理的试验方法。

［1］ 王培章，钱祖平，于同彬．电磁兼容技术［M］．北京：人民邮电出版社，2011．

［2］ GJB 1389A—2005，系统电磁兼容性要求［S］．

［3］ 陈 熙，张冠杰，刘腾谊．35mm高炮技术基础［M］．北京：国防工业出版社，2002．

TJ306

A

1008－1542（2011）12－0180－04

2011－06－20；责任编辑：陈书欣

张 春（1970－），男，陕西咸阳人，研究员级高级工程师，主要从事武器系统电气总体技术方面的研究。