飞机电气系统技术的分析与解读

2017-11-28周兴

科技创新导报 2017年27期

周兴

摘要：文章首先对飞机的电气系统进行了概括性介绍，在此基础上对飞机电气系统中的电磁兼容技术进行分析。期望通过本文的研究能够对飞机电气系统运行稳定性的提升有所帮助，在现代飞机电子设备类型，数量和工作方式众多，频率覆盖范围广，发射功率大，灵敏度高，飞机电磁兼容性问题是飞机设计与实验工作的重点之一，提出了一种飞机电磁兼容预测与分析系统的设计方案，通过获取的飞机各设备设计数据和积累的经验数据，运用预测分析算法和电磁计算工具，预测飞机潜在的干扰问题，起到事半功倍的效果。

关键词：飞机电气系统电磁兼容

中图分类号：V242 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）09（c）-0018-02

1 飞机电气系统概述

飞机是由美国莱特兄弟发明的一种航空器，经过不断地改进和完善，现在的飞机已经成为不可或缺的交通工具，对人们的生活产生了深远影响。电气系统是飞机上不可或缺的重要组成部分之一，它是供电系统与各类用电设备的总称，前者包括电源及配电系统，后者包括飞行操纵系统、航空电子系统、环控系统、照明信号系统、发动机控制系统等。对于飞机而言，供电系统的主要作用是为用电设备提供稳定的电能，为此，对它的可靠性要求较高。由于早期的飞机仅限于日间、低空和短距离飞行，装载的用电设备较为简单，仅凭借蓄电池便可满足电能的供给需要。随着飞机的不断发展，用电设备越来越多，蓄电池所提供的电能很难满足需要，交流电源系统在飞机上得到广泛的应用。飞机各方面的性能依靠的是各类电子电气设备，一些特殊功能的实现，需要使用到精密敏感的设备，因飞机自身的体积有限，可以容纳电气设备的空间并不是很大，加之设备用电功率的增大，使得飞机上电气系统和设备间的干扰愈发严重，为了确保电气系统的运行安全性、稳定性，应做好电磁兼容设计。

2 飞机电气系统中的电磁兼容技术分析

2.1 飞机电气系统电磁兼容的设计思路

相关研究结果表明，电磁干扰的产生需要有特定的干扰源，还要有传输通道及被干扰的敏感设备对干扰源进行响应，基于上述前提，在进行电磁兼容设计时，应重点考虑以下几个方面的内容：最大限度地降低干扰源对敏感设备的影响，或通过有效的措施消除干扰；将干扰源的传输路径切断；提升被干扰设备的抗干扰能力。

2.2 电磁兼容的设计要点

2.2.1 设计中应用接地技术

所谓的接地具体是指电子设备或电气系统与某个电位基准面建立起一条阻抗较低的导电通路。在飞机电气系统电磁兼容设计中，接地具有如下作用：可建立包含模拟量和数字量信号在内的零电位，为电源电流的返回提供通路，可防雷击，对天线的性能可以起到有效的保护。不仅如此，接地还能防止电磁干扰，在飞机电气系统的电磁兼容设计中应用接地技术时，可以采取单点接地或是多点接地，也可混合接地，具体可根据实际需要进行确定。

2.2.2 设计中采用屏蔽方式

这是抑制电磁干扰较为有效的途径之一，主要是对两个空间区域进行隔离，以此来对电磁场及电磁波进行控制，防止其从一个区域向另外一个区域辐射，从而达到抑制电磁干扰的目的。在飞机电气系统电磁兼容设计中，可采取以下屏蔽措施：

（1）壳体屏蔽。飞机上，絕大多数的电子设备和电气系统都有金属材质的外壳，其通常都是以搭接的方式与机体中的某个结构进行连接。对壳体进行屏蔽后，电磁干扰的强度会进一步下降。

（2）电缆屏蔽。在飞机上，电子设备和电气系统一般都是用电缆进行连接，以此来实现各种各样的功能，其中电缆主要负责电能的传输和电磁能及信号的转换，它是电磁干扰传输的路径，通过对电缆进行屏蔽，可以将电磁干扰的路径切断，进而达到消除电磁干扰的目的。可以采用的电缆屏蔽措施有端接、屏蔽层接地、多层屏蔽。

2.2.3 设计中进行合理搭接

这里所指的搭接是导体之间的低阻抗连接方式，一条电路能否完成其设计功能，搭接是关键，良好的搭接也是电磁干扰抑制措施发挥作用的前提和基础。根据搭接形式的不同，可将之细分为直接式和间接式两类，前者不需要通过中间过渡导体，直接与导电金属进行连接；后者则是借助中间的过渡导体将两者进行导通连接。实践表明，前者的性能要优于后者，但是在某些特殊的情况下，必须通过后者进行连接，如设备安装位置受限或是要求设备能够自由移动等。

2.2.4 设计中采取滤波措施

滤波是抑制和防止电磁干扰最为重要的措施之一，具体是指将电源或信号中某些特定波段的频率滤除掉，其工作原理如下：滤波是在电磁波的传输路径上，生成特性阻抗，只允许某些特定的频率通过，其他频率则会被滤除掉或反射回去，由此便可达到抑制和消除电磁干扰的目的。按照不同的使用条件，可将滤波分为以下两种，即信号滤波和电源滤波。在对飞机电气系统进行电磁兼容设计时，可根据实际需要选择滤波方式。

2.2.5 设计中应用缓冲电路

该电路可对电气系统的设备起到一定的保护作用，并且能够有效减少电磁干扰的发射。对感性负载通断电过程中产生的感应电压具有良好的抑制效果。

2.3 应用实例

在飞机的电气系统中，环控系统尤为重要，该系统包含大量的电子电气设备，如控制器、电动机、传感器、螺线管、离散量开关、电阻加热器等。其中控制器和传感器是敏感元器件，容易受到电磁干扰，对此可采取如下技术措施：对控制器进行屏蔽隔离。可采用金属外壳对控制器进行屏蔽；控制器的外壳可以采用直接搭接的方式进行接地；可在控制器的肮脏区域内布设缓冲电路，在提供保护的同时，减少电磁干扰的发射；可采用滤波器对数字和模拟信号进行处理。

3 结语

综上所述，飞机是现代社会中不可或缺的交通工具之一，电气系统作为飞机的重要组成部分，其运行稳定与否关系重大。由于飞机上的电子电气设备及系统较多，不可避免地会产生电磁干扰，为此，应当对电气系统进行电磁兼容设计，以此来提高其运行的可靠性。

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