浅谈飞机环控系统的用电设备电磁兼容设计方法

张莹

摘 要：飞机作为一种快速的交通运输工具，由于其要在高空中进行高速运动，对其自身的机械性能有很高的要求。对于机械类装备而言，电磁兼容设计是装备最为重要的部件，飞机作为特殊的机械装备，飞机所处的电磁环境跟其他的器械相比更为复杂，而且电磁兼容设计的可靠度是飞机电子电气设备正常运行的决定性因素之一。文章主要针对飞机环控系统中所具有的电子电气设备的特性，结合电磁兼容设计中的基本方法，以此希望达到不同种类型飞机电磁设备兼容的设计要求，同时对其他的环控系统中用电设备的电磁兼容設计起到一定的指导意义。

关键词：环控系统；电磁兼容；用电设备

中图分类号：V217+.22 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）35-0111-02

引言

随着科技的不断进步，社会经济不断地发展繁荣，飞机也不再是少数人可以使用的交通工具。由于飞机变得大众化，飞机的性能上和功能以及舒适度上下了很大的功夫，飞机自身所要搭载的电子电气设备也越来越多，特别是一些非常精密灵敏的设备原件使用的越来越多。电子电气设备的不断增加，使得飞机的电功率不断增大，有电就会产生磁场，因此电子电气系统与设备之间的磁性干扰就变得越来越严重，飞机不但会受到自身所产生的这种影响，还会受到来自地面和太空中的电磁波干扰。在这种复杂的环境下，保证环控系统所搭载的电子电气设备平稳正常的运行，在飞机的环控系统与所用设备在设计之初都必须谨慎认真地考虑电磁兼容性设计。如果在这一方面稍有大意，都可能会对整个飞机产生毁灭性的影响，同时也是在浪费人力、物力、资源财力等，更是对乘客用户的不负责任。因此，解决飞机的环控系统中用电设备的电磁兼容问题，可以有效提高飞机的安全性能，减少飞机的研发费用，保护用户的生命财产安全。

1 飞机的环控系统与电磁兼容性内容

1.1 飞机环控系统的定义

飞机环控系统是飞机环境控制系统的简称，该系统是机载系统当中最为重要的一个系统，它承担着为机上所有人员提供必要的空气环境，为乘客和机组人员的呼吸提供保障。环控系统在工作上通过控制机舱内的空气温度、湿度、流速、压力等各种环境参数，来为乘机的所有人员提供相对舒适的生存和工作环境。环空系统主要可以分为气源系统、温度控制系统、压力控制系统和座舱空气分配系统四大部分，每一部分都决定着乘客在空气呼吸度上的体验，四个部分相互关联不可分割，哪一个部分出现问题都会对飞机和乘客的安全产生致命的影响。

1.2 飞机中设备的电磁兼容性

飞机是依靠各种电子电气设备工作的，在电子电气设备的使用中不但会受到外部的电磁干扰，同时还会向周围的环境中释放电磁波，干扰其他的设备。电磁电容性（简称EMC）主要定义为电子电气设备或者是电子电气系统在正常的工作环境中能够正常的运行，并且不对在同一环境中工作的其他设备产生其不能够承受的电磁干扰能力，保证其他设备也同样能够平稳正常的运行。

2 设计电磁兼容性的基本方法

所有的电磁干扰的产生必须要具有以下条件：第一必须要有源头产生电磁波；第二要有传播通道或者是途径进行传输干扰能量；第三要具有接受对象即被干扰物。由以上内容可知，在电磁兼容性设计方面可以分为以下三个部分：

（1）减少源头的影响或者是从源头上消除。

（2）将传播的途径切断，或者是把传输途径中的电磁干扰的衰减作用。

（3）受干扰设备的抗干扰能力提高，并且将设备的敏感度降低。

电磁兼容性设计的根本任务是为了能够保证不同种类的电子电气设备在复杂的电磁环境下工作，特别是像飞机这种高精密的仪器。以下将从不同的方面对电磁兼容性设计进行说明，通过这些方面的改造或者是避免等，来将电磁干扰的强度降到最低。接地不但可以是保护电气设备的一种方式，也是作为一种降低电磁干扰的一种方式，不过这种方式在飞机的电磁屏蔽上用不到，所以在此就不进行叙述了；同样的，导体之间的低阻抗连接即搭接也是很好屏蔽电磁干扰的一种有效方式，搭接可以分为直接搭接和间接搭接两种搭接方式，不过这两种方式都只是描述物理实现，不牵涉电磁方面的概念，因此在这里也不再做更加详细的叙述了。

2.1 屏蔽电磁信号源

金属隔离屏蔽是最常用的一种屏蔽方式，是指在空间内加以金属板或者是其他的金属罩等形式，将空间分为两个空间，利用这种方式来进行控制电场、磁场和电磁波从一个区域向另一个区域进行传播和辐射。主要的方式分为设备壳体屏蔽和电缆屏蔽两种方式，这两种方式都非常适合飞机上的设备，因为飞机上的电子电气设备都有金属壳体包围，并且在设备与设备之间都是利用电缆进行传输的，因地制宜的利用这些优势来将电磁的影响程度降到最低，将电磁兼容性达到最大。

2.2 过滤干扰波段

现在的技术手段可以实现产生所需要的特定频率的波，过滤掉不需要的波段，这种方式叫做滤波。利用这种技术手段可以将电磁波中特定的波段给过滤出去，进而可以实现抑制和防止电磁波的干扰。滤波技术的工作原理非常简单，只需要在电磁波的传播路径当中形成一定的特定的不连续性的阻抗，让其只允许特定能量的电磁波通过，这样就可以将其他能量波段的电磁波给消耗掉，或者是将其再反射会干扰源。

2.3 设计缓冲电路

缓冲电路是在电子电气设备中经常使用的一种保护电路的方式，缓冲电路的设计使用不但保护设备正常运转，延长设备的使用寿命，而且还能够有效降低电磁干扰的一种途径。设计特定的缓冲电路可以使其对敏感性的负载在通断电时产生的感应电压和感应电流，以及所产生的磁场有很好的抑制作用，同时还能够将瞬时短路时产生的尖峰电流起到很好的抑制效果，从而有效地保护电路的抗干扰能力，进而能够提高设备的电磁兼容性。

3 电磁兼容在环控系统用电设备中的设计

飞机作为高精密的设备，在用电设备上可以主要分为敏感器件和非敏感器件。飞机上的敏感器件主要包括控制器和压力传感器等主要的控制和感应等高精密元件；飞机上的非敏感器件主要可以分为交流异步电机、有刷直流电机、无刷直流电机、扭矩电机、步进电机、螺线管、电阻加热器等各种电机设备。本文在电磁兼容性上的设计防护主要从敏感器件和非敏感器件进行概括描述。

3.1 敏感器件的电磁兼容性设计

敏感器件对电磁波的感应更加灵敏，受其影响更大，因此在电磁兼容设计中首要做的就是利用屏蔽隔离的方式，将这些敏感器件用屏蔽壳体包围起来，做到首要的防护措施。紧接着可以在敏感器件周围设置出缓冲电路，利用缓冲电路将电磁干扰的发射降到最低，最后选择用滤波器将电磁波进行处理，同时不能将模拟信号与数字信号进行全部的处理屏蔽，因为敏感器件还要接收外部发来的指令，这样就要求滤波器的带宽在选择上不小于信号带宽的10倍，甚至是更多。

3.2 非敏感性器件的电磁兼容性设计

飞机上的主要动力装置和电阻加热器和电阻温度传感器都是非敏感性器件，但是其工作环境有很大的不同，像电阻加热器和温度传感器以及交流异步电机这类器件，自身不会产生电磁辐射干扰和传导干扰，同时也不会对外界的干扰敏感，因此在设计时不需要考虑电磁兼容性设计。

4 结束语

飞机作为高精密的设备，在飞机系统的设计当中，电磁兼容性的设计涉及到有关整个飞机系统设计关键。电磁兼容设计到各个方面，受多种因素的影响，还需在实践中不断摸索经验。在今后的飞机电磁兼容设计中，多学习外国优秀的经验，在国家自主设计的飞机上积累宝贵的经验，在工作中不断的探索与完善。

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