一、前言
随着电子信息技术的飞速发展, 飞机拥有越来越多的电子系统和设备。飞机控制和控制系统的在提供便利性和经济效益的同时也面临很多电磁干扰问题。特别是对飞机发动机电子控制系统的功率和安全性的影响, 所带来的损坏往往是致命的。
电磁脉冲主要的类型有静电脉冲, 脉冲电磁脉冲。一般来说高空电磁频谱几乎涵盖了所有电子和飞机设备的工作范围。因此, 高空电磁波对飞机控制和控制系统构成严重威胁。发动机的电子控制系统是飞机整个电子控制系统的支柱, 也是最容易受到电磁脉冲干扰的部分, 研究电磁脉冲和发动机优化技术对飞机发动机的影响对于提高飞机的电磁场损伤能力至关重要。
二、EMP效应实验配置及方法
EMP效应实验的实验配置由台式静电放电 (ESD) 抗干扰实验标准装置, ESD模拟器, 电场传感器和示波器组成。生成EMP需要借助桌面设备和静电放电模拟器, 测量电路板上敏感点处的辐射场波形和干扰波形是通过电场传感器和示波器来调控。选择专门为电磁脉冲效应实验设计的数据访问系统作为实验对象。数据访问放置在距垂直耦合板约10cm的水平耦合板上。放电产生的EMP辐照数据访问。自动数据访问将在EMP辐射下显示干扰和损坏。在测试外部数据访问效果时, 程序将清除所有外部数据访问单元, 然后执行开关下指令。当开关结束时, 按外部中断开关执行外部程序间中断以进行数据访问, 并验证数据访问产生了变化。
三、发动机电控系统电磁加固目标及方法
发动机电控系统电磁加固, 可根据实际需要加强。飞机电子控制系统的电磁的加固要通过屏蔽法。
(一) 电磁加固设计目标
飞机的关键系统是发动机电子控制系统。其任何故障或缺乏都会影响飞机的机动性和安全性。为了确保在电磁脉冲环境中的可靠性能, 电子控制系统布线利用根据安全要求驱动的发动机的功率。磁保护的系统优化目标增加了16.5dB
(二) 线束屏蔽方法
线束屏蔽有三种主要方式:柔性软管, 刚性导体和高磁性材料。在固体材料不能用作保护层的情况下, 编织材料或多孔材料用作保护层。它不仅具有屏蔽的优点但容易折叠, 它也很轻巧。
(三) 常用的线束屏蔽材料
常用的线束屏蔽材料有以下几种:
金属网:金属网, 编织材料为镀锡铜。编织密度为90%以上。
导电带:电导体包括金属箔和导体条。可以连接到金属表面, 以提供电路中的电气连接和插座的电源。在1MHz的频率范围内, 保护性能最高可达30分贝。
屏蔽热缩管:它是放在线束上的可以直接放在上面。在热管中具有高导电性和热收缩性。典型的涂层材料是银, 因此热屏蔽, 高收缩管保护, 热缩管的成本高。使360具有良好的屏蔽和导体插头之间的电连接。14kz-10ghz条的保护性能可以通过35db-70db。
屏蔽套筒:外部双层材料为电磁屏蔽套筒制成金属外衣, 外层由电绝缘和阻燃材料制成, 内层由薄金属 (铝, 锡和铜) 制成。电气保护套用于缠绕单独的布线, 以保护和屏蔽频率范围内的1GHz电磁场。屏蔽效果一般为35db。
四、线束屏蔽方案设计
在极端情况下, 电压或电流过快可能会导致电子设备中的电子设备受到干扰。无法恢复组件和电子组件的永久性损坏。
屏蔽是防止电磁波的有效手段。但该飞机的线束有复杂的方向, 多个弯道, 不同长度和有限的安装空间特征。设计了三种线束屏蔽方案, 为防止捆扎提供参考。
(一) 导电布胶带屏蔽方案
用于电弧保护的最常用的屏蔽材料包括两种铜箔材料和带胶导电布, 其中铜箔的保护性能高于材料。导电但线束在用铜箔保护后易碎并硬化, 易于开裂。所以这个解决方案使用导电胶带包裹屏蔽。
优点:易于实施、通用性强、应用范围广。
缺点:导电织物的保护性能受到限制, 在穿透铜箔后, 线束相对刚性和脆性, 易于吸收裂缝, 工程水平低, 需要手动线圈。
适用线束:驾驶室线束、底盘线束和线束分叉处等。
标准GJB1210-91中建议将线束保护在四层弯曲处, 这样可以提供非常高的保护。但是保护后导线的直径会更大。可以适当地使用单件半线圈方法。某型飞机驾驶室线束使用铜箔和导电布胶带单层缠绕屏蔽, 黑色部分为绝缘的胶带, 对导电布胶带起到绝缘和保护的作用。
(二) 屏蔽袖套屏蔽方案
根据导线的直径和用于卷和屏蔽的导电带选择尺寸。具有防屏蔽保护的有点屏蔽袖套方案实施有以下几个关键点:
1. 分叉处的处理
线束分叉处用导电布胶带缠绕, 将卡扣及其周围2-3cm长的波纹管完全包住。
2. 线束末端处理
从终端设备的连接点开始2cm, 使用导电胶带包住引脚和端子。金属部件完全附着在端件的金属部分上。
3. 绝缘保护处理
使用带绝缘胶带的导电胶带, 并用导电胶带固定套管。提高绝缘套管的使用年限。
(三) 防波套屏蔽方案
防波套是采用镀锡铜线经多股编织成空心编织套。其在性能上具有以下特点:
优点:屏蔽效果好、所占空间小、抗拉性能及延展性能比较好、使用寿命比较长。
缺点:由于材质的原因, 导致防波套的编织镀锡铜丝细、分叉处理的比较困难、容易受到外力因素损坏。
适用线束:发动机线束的线束两边末端至少有一部分塑料插接件的, 没有塑料连接器, 驾驶室线束, 底盘线束等。
针对防波套屏蔽方案所采用的材料容易被刮破和腐蚀的弱点, 本文设计了更加合理的方案:线束+ (热缩管) + (防波套) + (热缩管) 。
热缩管:热缩管是由聚烯烃制成的柔性绝缘体, 在高温下加热时, 热缩管的尺寸减小, 直径减小。隔热罩可保护外壳免受雨水侵害, 防止外壳刮伤尖锐物体, 并起到防止电线上的灰尘, 热量和磨损的作用。
屏蔽实现的要点是:
1. 选用耐磨套管
应根据线束的直径增加10-30%以上的规格。线束的末端可以用绝缘胶带包起来形成一个整体, 然后可以磨损线束。这必须这样处理, 否则松散的线束不能穿任何鞘。
2. 线束和叉处理
使小直径的线束与大直径的防波套筒在空间上尽量压紧接触, 在此之后, 需要采用屏蔽装订技术。装订方法应当参照《线束制造技术规程》规定的方法进行线束和叉处理。需要特别注意的是, 在操作过程中确保电接触的良好, 在防刮蚀处理方面, 可以采用热缩管对其进行保护。
3. 多层护套线束的分叉处理
护套的尺寸再设计的时候也应该考虑在内。第一层拼接的主端应比设计尺寸短约200毫米, 主端与第二层分叉的长度应比设计尺寸短约100毫米, 而两端的第三拼接位置的实际长度应为相应部位的长度。
4. 线束屏蔽层的终端加工
屏蔽端部为法兰连接, 所需长度和接地线类型绕屏蔽端部绕一圈后旋转出来。绕组宽度通常是直径的1-1.5倍。热缩管或焊带用于加强绝缘, 以确保愈合强度和电连接良好。
五、总结
随着电磁脉冲环境的复杂性和飞机电子控制系统的智能和电子集成使飞机对电磁脉冲更敏感。在复杂而强大的电磁脉冲环境中提高飞机的生存率。特别是核心发动机的电子控制系统。因此, 研究飞机发动机电子控制系统的电磁脉冲效应和增强技术具有重要的现实意义。
摘要：现阶段电子信息技术的发展速度日新月异, 电磁脉冲技术的干扰对生产安全和现代生活产生了重要的影响, 尤其是飞行设备。飞机是作为重要的交通工具, 敏感的操作系统和设备易受高强度电磁环境 (如核爆炸和雷击) 的干扰或损坏。特别是, 作为飞机控制的重要部分的发动机的故障或缺乏发动机控制将直接影响飞机运动的暂时或永久损失。因此, 研究飞机的电磁脉冲和增强发动机控制系统对于飞机的机动性和安全性是重要的, 并且是该领域的关键研究途径之一。本文专注于飞机的电磁脉冲防御能力和发动机电子控制系统的重要匹配模式, 对器件端口的扰动波形的参数进行了系统模拟计算。证明了加固计划的可行性和有效性, 作为飞机电磁脉冲加固设计和操作的参考。
关键词：电磁脉冲效应,加固技术,电子控制系统,飞机发动机
参考文献
[1] 刘燕.EMP对传输线的耦合仿真分析[J].电子世界, 2017 (7) :198-199.
[2] 孙会芳, 张芳, 董志伟.圆柱体外SGEMP的三维数值模拟[J].计算物理, 2016, 33 (4) :434-440.
[3] 杨继坤, 牛龙飞, 李进, etal.舰船系统级强电磁脉冲防护试验与关键技术[J].现代防御技术, 2016, 44 (1) .
[4] 孙会芳, 孙会芳, 董志伟, etal.圆柱体的外系统电磁脉冲模拟[J].太赫兹科学与电子信息学报, 2016, 14 (5) :742-745.
[5] 罗学金.小金属腔体内抗干扰小型栅网电场传感器研制[J].太赫兹科学与电子信息学报, 2017, 15 (4) :684-689.