直升机高度表电磁兼容问题研究

石元鹏

摘要：直升机高度表电磁兼容问题，会导致高度表相应的测高数据呈现出显示紊乱的状况，严重影响直升机的飞行安全。本文简述了直升机高度表的概况，探究了直升机高度表兼容问题，以期为直升机高度表兼容问题的有效解决提供借鉴。

关键词：直升机；高度表；电磁兼容

前言：当前，直升机各项性能得到显著提高，直升机对各类电子设备呈现出较强的依赖性。在狭小的直升机空间内，配置安装了诸多种类和不同用途的电子设备，各类设备间极易产生不兼容问题，对直升机性能造成不良影响。无线电高度表是配置安装于直升机内部的重要电子设备，对于直升机飞行及着陆的安全性具有至关重要的影响。因此，要加强对直升机高度表兼容问题的深入研究，促进直升机高度表兼容问题的有效解决。

一、直升机高度表概述

直升机无线电高度表，是配置于直升机的重要导航设备。在各类气象状况下，直升机高度表均能实现对飞机距离地面或者海平面相应真实高度的精确测量。直升机高度表不仅能为飞行员提供必要的高度信息，实现低空飞行安全性的有效增强，还能将模拟高度以及数字高度相关信息向直升机配备的自动驾驶仪以及雷达系统进行连续提供[1]。直升机无线电高度表系统主要包括发射天线、接收天线以及显示器等。

二、直升机高度表兼容问题研究

（一）直升机高度表显示紊乱故障

直升机高度表缺乏合理的机上布局，其天线受到其他设备产生的干扰，所接受信号缺乏稳定性，超出收发机具备的解算能力，将导致输出数据呈现出紊乱状态。另外，直升机高度表受电磁辐射干扰，将导致输出信号缺乏稳定性[2]。

（二）高度表干扰问题解决方案

对高度表干扰问题进行解决，要对高度表天线进行科学布局，实现直升机系统的电磁兼容。主要有如下解决方案：①超短波天线保持原有布局，对高度表天线进行重新布局。②将超短波天线从原布局向前移动400mm以上的距离，高度表天线保持原有布局。③将超短波天线从原布局向后移动1000mm左右的距离，高度表天线保持原有布局。借助FEKO软件对三种解决思路实施分析仿真。

1.隔离度计算

天线隔离度，对于电磁兼容性具有重要的衡量意义。通常，将之定义为接收天线相应的功率 与发射天线相应功率 的比值，如下式表示：

发射天线相应的发射功率以 表示，增益以 表示，接收天线相应的接收功率以 表示，增益以 表示；接受天线与发射天线二者间距离以 表示，可采用如下公式对天线隔离度进行计算：

在上式中， 与 为归一化方向性函数； 表示发射天线相应坐标系中接收点指向角； 表示接收天线相应坐标系中发射点指向角。

当收发天线相应的极化呈现出不完全匹配状态时，要对极化失配带来的隔离度 进行增加，如下式所示：

2.高度表隔离度计算结果

对三种方案实施高度表隔离度仿真计算，可知方案①呈现的隔离度相对较低，难以满足相关要求；方案②和方案③各自呈现出的高度表隔离度均能良好满足高度表相关工作要求。

3.高度表装机方向图

对高度表装机方向进行仿真分析可知，在各方案中，高度表天线相应的辐射增益相对于各自的自由空间，均呈现出相同幅度的辐射减少。但主瓣宽度仍无法实现对相关要求的良好满足。在方案①中，受超短波天线相应反射及串扰影响，XZ面主瓣方向呈现出显著的振荡现象，会对高度表工作的稳定性造成不良影响；在方案②中，装机方向图造成较大后瓣的产生，极易引发电磁干扰影响其他设备；在方案③中，主瓣宽度能良好满足相关要求，且呈现出良好的圆滑度，后瓣以及旁瓣呈现出极低的压制状态[3]。

4.超短波天线装机方向图

对超短波天线装机方向图进行仿真可知，在甚高频相应频段，超短波天线具有相对较长的工作波长。在特高频相应频段，受机身遮挡影响，超短波天线安装位置越对后舱门进行靠近，辐射盲区渐趋扩大。方案②的辐射增益相对于方案①平均提高了3dB，有助于提高该方向相应的通信距离，方案②与方案①在通信上呈现出大致相同的覆蓋范围。方案③的辐射增益相对于方案①平均提高了2dB，但是方案③的通信覆盖范围相对于方案①大致增加了60度。因此，相对于方案②与方案①，方案③更能良好满足超短波天线通信全向性的相关要求。

4.解决方案确定

对高度表隔离计算结果以及高度表、超短波天线装机方向图相应的仿真结果进行综合考虑，遵循直升机系统电磁兼容相关设计的具体要求，尽量对直升机设备原有布局和状态进行保持，确定采用方案③，即将超短波天线从原布局向后移动1000mm左右的距离，高度表天线保持原有布局。另外，要基于直升机实际状况，对高度表的实际安装位置实施微调。

结语

综上所述，直升机高度表电磁兼容问题会导致显示紊乱故障，严重影响直升机飞行的安全性。因此，可遵循直升机系统电磁兼容相关设计的具体要求，尽量对直升机设备原有布局和状态进行保持将超短波天线从原布局向后移动1000mm左右的距离，高度表天线保持原有布局，实现对高度表电磁兼容问题的有效解决。

参考文献：

[1]童浩. 民用飞机无线电高度表简介[J]. 中国科技信息， 2017（12）：20-21

[2]曹乃森， 张学锋， 白星. 无线电高度表工作原理与应用研究[J]. 科学技术创新， 2017（28）

[3]吴亮亮. 探讨改进短波电台干扰无线电高度表电磁兼容性[J]. 信息通信， 2014（1）：292-292