某型直升机电磁兼容性试验方法研究

孙恒坤，杨崇刚

（1.中国飞行试验研究院，陕西西安，710089；2.航空工业第一飞机设计研究院，陕西西安，710089）

0 引言

对于独立的机载设备，一般根据GJB1389A、GJB151B等标准，但系统级产品并不是设备或分系统之间的简单连接，因此，为了验证全机的系统电磁兼容性能，必须进行全机电磁兼容性试验[1]。

本文根据被试对象特点，完成了全机电磁兼容性试验的方案设计，分析提出了详细的试验方法，并应用于该型机系统电磁兼容性试验中，达到预期目的，为后续直升机系统级电磁兼容性试验提供了参考依据。

1 试验项目设计

由于试验周期较短，系统平台电磁环境中的背景噪声测试、系统平台天线耦合测试项目，可以结合安全裕度测试和系统对外部电磁环境适应性测试等开展，所以本次试验的试验项目设计包括6项内容：（1）全机系统相互干扰检查试验；（2）传导安全裕度试验；（3）辐射安全裕度试验；（4）外部射频电磁环境试验；（5）电源线瞬变试验；（6）电磁兼容性试飞检查。

2 试验方法分析

2.1 系统相互干扰检查试验

被试品分别在地面电源供电和发动机开车情况下开展试验。发动机开车情况下的相互干扰检查试验，主要只有在发动机开车状态下才能开展的检查项目，以及使用应急电源才能开展的检查项目，开始前要确定完整的相互干扰检查矩阵，并针对性地验证在地面电源供电情况下相互干扰试验中出现的问题[2]。

2.2 传导安全裕度试验

按照图1测试被试品各机载设备正常工作时对外产生的传导电流环境，按照图2测试传导安全裕度。

图1 传导安全裕度测试布置图（环境电平测试）

图2 传导安全裕度测试布置图（安全裕度测试）

首先完成环境电平测试，在被测机载设备端口布置电流监测探头，各机载设备通电，具备发射功能的机载设备处于最大功率发射状态，发射频率根据其自身调制频率确定完成传导环境电平测试。

随后，在被测机载设备端口布置电流监测探头、电流注入探头，调节功率放大器/信号源输出，逐渐增加电流干扰信号，直至干扰电平幅度达到环境电平加上要求的安全裕度（6dB或16.5dB）；对于可调谐发射设备工作频段内的传导安全裕度测试，干扰信号幅度按照发射设备发射时采集到的环境电平的最大值加上安全裕度值施加，并记录试验结果，更换测试位置，重复完成所有规定位置测试。

2.3 辐射安全裕度试验

按照图3测试被试品正常工作时对外产生的电场辐射环境，按照图4测试被试品的电场辐射安全裕度。本试验优先安排外部辐射环境测试，各机载设备通电，具备发射功能的机载设备处于待发状态，完成10kHz～18GHz的垂直极化测试，完成30MHz～18GHz的水平极化测试；各机载设备通电，具备发射功能的机载设备处于最大功率发射状态，完成10kHz～18GHz的垂直极化测试，完成30MHz～18GHz的水平极化测试；重复完成所有规定位置的测试。

图3 辐射安全裕度测试布置图（环境电平测试）

图4 辐射安全裕度测试布置图（安全裕度测试）

随后，布置辐射发射天线、场强探头，各机载设备通电，对于可调谐发射设备工作频段，干扰信号幅度按照发射设备发射时采集到的环境电平的最大值加上6dB或16.5dB进行施加；若敏感设备出现敏感现象，则首先确定设备受扰频点；然后在受扰频点降低辐射干扰电平直至敏感现象消失，在此基础上再降低干扰信号6dB，然后再逐渐增大干扰信号，直至被测设备敏感，此时的干扰电平即为敏感电平，其与基准环境电平的差值即为设备的安全裕度。

2.4 外部射频电磁环境试验

参考图4，在驾驶室、货舱门、尾梁设备舱、发动机安装位置等进行测试，其中，测试天线距离被试机体为1米，天线中心离地面为1.2米，并对准被试系统正常工作时的发射强度最大的方向[3]。各机载设备通电，相应设备处于最大功率发射状态，调节功率放大器/信号源输出，直至外部射频电磁场达到200V/m，检查敏感设备工作状态。

由于外部场地都会存在反射现象，对施加场强的幅值变化要密切关注。在试验开始之前，根据现场特性对测试系统进行校准和标定，并局部铺设吸波材料。

2.5 电源线瞬变试验

试验前首先对机上大功率用电设备进行识别，具体包括旋翼防除冰系统、蒸发循环制冷系统等，保持发动机开车状态。逐个打开/关闭大功率用电设备，射频设备对外发射/关闭，记录示波器监测到的尖峰电压。重复试验，直到采集到所有大功率用电设备通电、断电、动作、发射瞬间产生的尖峰电压，并保存尖峰电压波形图。

2.6 电磁兼容性试飞检查

电磁兼容飞行试验是在真实飞行条件下，对被试飞机各设备电磁兼容情况和电磁环境适应性进行检查，是对全机地面电磁兼容性试验的补充验证[4]。由于飞行试验组织难度及资源耗费较大等因素，一般针对地面试验无法进行的任务关键干扰源和敏感设备组合进行验证。飞行时打开地面雷达（频段涵盖1.2～10GHz）、以及小型辐射源（频段为80～1000MHz），按照规划好的航路点，飞行期间空中机械师按照事先制定的被试系统电磁兼容飞行试验矩阵，对机上用电设备工作情况进行检查；飞行员进行日常地图加载、飞控模式切换、自卫系统投放等操作，并进行盘旋、S机动飞行等动作，进行组合验证。

3 试验结果分析

分析电磁兼容故障通常从以下几点入手：寻找潜在的干扰源，确定干扰频率，测试电磁干扰强度，评估可能引起的后果；该故障在时间轴上是否连续；计算干扰源和敏感设备的特性阻抗，两者之间的传输电路阻抗；测量或计算辐射体几何尺寸和传输线路长度等等。本次试验中暴露出的被试系统问题主要包括备份飞行显示器、CNI主机等干扰超短波电台等6个问题。针对出现的问题，经仿真和分析，通过采取分时处理、增加屏蔽、共同接地、增加内部滤波器等措施都得以解决。

4 总结与展望

根据本文设计的试验方法，完成了全集电磁兼容性试验，并及时地处理改进了兼容性问题，使该型机顺利通过型号鉴定，也证明本次试验方法合理可行。另外，试验中积累的工程经验，也可为后续其他直升机型号提供借鉴。随着直升机系统本身和使用环境的日趋复杂，未来电磁兼容性试验的项目也会越来越多，同时，复杂电磁环境下的专项试飞也会越来越多，文中所提到的方法也可结合被试对象特点进一步改进。