本發(fā)明涉及應(yīng)用于飛機的電磁兼容性試驗，特別是指飛機電磁環(huán)境安全裕度評估規(guī)程方法。

背景技術(shù)：

在飛機研制階段尤其是定型之前，需要就飛機對實際使用遭遇的外部電磁環(huán)境的適應(yīng)性，以及飛機對此具備的安全裕度進行評估。它包括機載設(shè)備、系統(tǒng)、全機各層面的確認和驗證工作，既需要有一套全面細致的工作程序周密規(guī)劃指導(dǎo)，也依賴相應(yīng)的完整技術(shù)文檔、數(shù)據(jù)計算分析、試驗實測結(jié)果的支撐。

航空器適航取證文件、相關(guān)技術(shù)標準中一般只規(guī)定了電磁環(huán)境安全裕度的要求，即在什么電磁環(huán)境條件下飛機應(yīng)如何表現(xiàn)，具體就是在惡劣電磁環(huán)境(用每米若干伏特電場強度來度量)下保持怎樣功能和性能，而沒有給出可操作的驗證規(guī)程。因此按電磁兼容領(lǐng)域常規(guī)的做法，就是按定義要求直接對飛機進行高場強輻射照射HIRF試驗。

但是飛機電磁環(huán)境安全裕度試驗涉及的高能量輻射電平量值遠超出目前工業(yè)界實際試驗?zāi)芰λ?，即用傳統(tǒng)試驗方法難以滿足這些規(guī)定，業(yè)內(nèi)迫切需要尋求并研究出一些較簡易可行的替代方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供幾種飛機電磁環(huán)境安全裕度評估規(guī)程方法，用以解決現(xiàn)有方式試驗成本與產(chǎn)品研發(fā)成本過高的問題。

為實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種飛機電磁環(huán)境安全裕度評估規(guī)程方法包含適用于飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估的機身屏效法，該方法包括如下步驟：

(1)確認受評估系統(tǒng)；

(2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平；

(3)確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能；

(4)確定各設(shè)備安裝位置實際電磁場電平；

(5)確定各設(shè)備電磁兼容性設(shè)計控制電平；

(6)符合性評估。

依據(jù)上述主要特征，其中根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)EMC問題時對飛機可能造成的后果和危害程度，對飛機遂行使命任務(wù)的影響程度、設(shè)備的功能特性、硬件的不一致性以及有關(guān)的不確定性因素，建立各設(shè)備重要性等級和對應(yīng)安全裕度要求。

依據(jù)上述主要特征，確定飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外可直接采用用戶給出的數(shù)據(jù)或適航認證的要求，一般多引用一些相關(guān)平臺級電磁兼容標準中的規(guī)定，也有給出特定應(yīng)用場景的具體量化指標。

依據(jù)上述主要特征，確定飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外可采用分析實測法確定，即通過分析飛機使用過程中可能遭遇的各種電磁環(huán)境，參考、類比以往的工程經(jīng)驗，選取其中電磁環(huán)境最嚴酷的典型場景，進行現(xiàn)場測量統(tǒng)計。

依據(jù)上述主要特征，確定飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外可采用仿真計算確定，即對電磁環(huán)境最嚴酷的典型場景進行盡可能逼真、詳細地建模。凡是對電磁環(huán)境有可比擬貢獻的輻射源都要考慮，在確定它們的發(fā)射功率、頻率范圍、信號波形、天線方向性、傳播距離、極化方向等參試基礎(chǔ)上，用電磁波無損空間傳播距離公式、通信方程數(shù)值計算各場源的貢獻，并進行矢量疊加而合成出總電磁環(huán)境。

依據(jù)上述主要特征，確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能可采用現(xiàn)場實測確定，對有無飛機兩種情況，在機外不同位置、方位的天線以安全等值電平輻照，以機內(nèi)受關(guān)注位置處(座艙、設(shè)備艙等)接收傳感器收到的最小信號電平差為測量該地點的機身屏效參數(shù)。

依據(jù)上述主要特征，確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能可采用仿真計算確定，如使用電磁場仿真計算軟件包，如EM3D、CST、FECO等，對飛機內(nèi)外結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)，尤其是安裝關(guān)注設(shè)備的艙內(nèi)結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)，進行盡可能逼真、詳細的建模，再選用合適的時域、頻域數(shù)值算法進行解算。

依據(jù)上述主要特征，確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能可采用經(jīng)驗分析確定，即根據(jù)工程經(jīng)驗估計，無開口的全金屬艙室的屏蔽性能最好，一般有40dB以上的屏效；有穿孔的金屬艙室的屏蔽性能次之；有窗、門的金屬或非全金屬艙室的屏蔽性能最差，一般只有10dB以下的屏效，在諧振頻率甚至反而增強，通用機身屏效選擇原則是：

0dB屏效對應(yīng)無任何屏蔽措施場景，如非導(dǎo)電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)區(qū)域、無屏蔽開放區(qū)域、結(jié)構(gòu)電搭接無保障區(qū)域等；

6dB屏效對應(yīng)很少屏蔽措施場景，如僅少量屏蔽的非導(dǎo)電復(fù)合材料機身的駕駛艙、機翼前后沿、起落架艙等；

12dB屏效對應(yīng)有些屏蔽措施場景，如金屬飛機的帶穿艙接頭從而非全封閉電子設(shè)備艙、駕駛艙、無EMI扼流槽門窗/儀表板附近區(qū)域，這些區(qū)域中諸如液壓管、線纜束、金屬導(dǎo)線槽等載流導(dǎo)體并非都很好電搭接至所穿過的穿艙接頭上。

20dB屏效對應(yīng)中等屏蔽措施場景，如載流導(dǎo)體電搭接良好、電纜束貼近金屬結(jié)構(gòu)走線的上述區(qū)域；

32dB屏效對應(yīng)很好屏蔽措施場景，如良好全屏蔽金屬艙內(nèi)。

依據(jù)上述主要特征，確定各設(shè)備安裝位置實際電磁場電平EMEL內(nèi)為將飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外減去飛機機身屏蔽效能。

依據(jù)上述主要特征，確定各設(shè)備實際電磁兼容性設(shè)計控制電平需要從電磁敏感度電平Electromagnetic Susceptibility Level─EMSL控制和電磁干擾電平Electromagnetic Interference Level─EMIL控制兩方面來考慮，一般由設(shè)備的EMC試驗報告提供；對于EMC達標合格設(shè)備，其電磁干擾電平也可取自GJB151A中傳導(dǎo)和輻射的電磁發(fā)射限值，而電磁敏感度電平以設(shè)備實測值為準。

依據(jù)上述主要特征，符合性評估從設(shè)備的對外接口，包括機箱和互聯(lián)線的輻射和傳導(dǎo)兩方面，分別把按前述步驟獲得的各設(shè)備數(shù)據(jù)，代入以下公式即得到其傳導(dǎo)、輻射安全裕度符合性情況：

電磁干擾電平EMIL控制≤預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB”比較

電磁敏感度電平EMSL控制≥預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M”比較

如果

電磁干擾電平EMIL控制≤實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB

電磁敏感度電平EMSL控制≥實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M

這時安全裕度M＝電磁敏感度電平EMSL控制－預(yù)期實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)的值大于規(guī)定的值，則表明被評估設(shè)備/系統(tǒng)滿足要求。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過上述的方法，實現(xiàn)了飛機電磁環(huán)境安全裕度評估，本方法操作性強，具有很好的實用指導(dǎo)性，能顯著提高工程上進行此類評估的工作效率、降低費用，有助于我國正在起步推行的民用飛機的飛機級適航取、認證工作的開展。

【附圖說明】

圖1為本發(fā)明總的流程示意圖。

圖2為實施本發(fā)明的第一實施例的流程示意圖。

圖3為實施本發(fā)明的第二實施例的流程示意圖。

圖4為實施本發(fā)明的第三實施例的流程示意圖。

圖5為實施本發(fā)明的第四實施例的流程示意圖。

【具體實施方式】

請參閱圖1所示，本發(fā)明揭示一種飛機電磁環(huán)境安全裕度評估規(guī)程方法，是基于外部電磁環(huán)境EME應(yīng)力對EUT產(chǎn)生的等價電磁效應(yīng)和/或EUT功能性能的等價響應(yīng)的若干變通等價試驗方法，主要包括如下步驟：(1)確認受評估系統(tǒng)；(2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平；(3)選用合適的方法確定外部電磁環(huán)境與內(nèi)部關(guān)注點處電磁環(huán)境的傳遞函數(shù)；(4)依傳遞函數(shù)確定關(guān)注點實際電磁場電平；(5)確定各設(shè)備電磁兼容性設(shè)計控制電平；(6)符合性評估。本發(fā)明通過上述的方法，對飛機電磁環(huán)境安全裕度評估工作具有規(guī)范化作用，操作性強，具有很好的實用指導(dǎo)性，能顯著提高工程上進行此類評估的工作效率、降低費用。至于上述方法中各步驟的具體內(nèi)容，可以以下的四個實施例中的具體描述。

安全裕度Margin指敏感門限與環(huán)境中實際干擾電平之差，常用dB表示。飛機的電磁環(huán)境安全裕度是機載最敏感設(shè)備/系統(tǒng)的敏感門限與環(huán)境實際干擾電平之差，過于籠統(tǒng)。工程上更關(guān)注各個機載設(shè)備/系統(tǒng)的具體電磁環(huán)境安全裕度，它們一般互不相同，所以飛機的電磁環(huán)境安全裕度實際是各個機載設(shè)備/系統(tǒng)的電磁環(huán)境安全裕度中的最小值。

1.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(機身屏效法)

這是一種間接評估方法。外部電磁環(huán)境Electromagnetic Environment Level─EMEL外指飛機可能處于的全機外部電磁環(huán)境電平的最大包絡(luò)，基本可以認為飛機蒙皮上處處相等為同一量值。飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估主要包括以下6個步驟：

1)確認受評估系統(tǒng)；

2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平；

3)確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能；

4)確定各設(shè)備安裝位置實際電磁場電平；

5)確定各設(shè)備電磁兼容性設(shè)計控制電平；

6)符合性評估。

評估流程圖如附圖2所示，各步驟詳細敘述見具體實施例1。

2.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(高電平表面電流注入法)

用大電流注入法替代HIRF輻照進行實際測試、驗證。直接對機身蒙皮注入的大電流，生成飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估所需機內(nèi)電磁環(huán)境，使受試件處于與機外高電平輻照場等價的電磁應(yīng)力之下，從而產(chǎn)生同樣的響應(yīng)。

是替代試驗評估，優(yōu)點之一是一次整機試驗就同時完成對所有機載設(shè)備的EMC安全裕度評估。其最有效使用頻率范圍10kHz～1st飛機諧振頻率(一般為飛機最大線度150～30米對應(yīng)的電磁波半波長，1～5MHz)，可擴展至400MHz，再高頻率使穩(wěn)定性變差。評估主要包括以下5個步驟：

1)確認受評估系統(tǒng)；

2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平；

3)建立與設(shè)備相關(guān)的回流構(gòu)架；

4)注入電流定標

a)低電平掃描輻照；

b)等價低電平表面電流注入。

5)高電平表面電流注入法符合性驗證測試。

評估流程圖如圖3所示，鑒于篇幅不再詳細舉例。

3.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(低電平耦合法)

屬替代方法，按適用頻段分LLSCI、LLSC和LLSF三種。LLSCI適用于10KHz～飛機1st諧振頻率，LLSC適用于電纜起主要耦合作用的500kHz～400MHz，LLSF適用于機箱和電纜都有影響的100MHz～40GHz。在100～400MHz頻段內(nèi)后兩種方法重疊使用的原因是，主要電磁耦合機制與場源特性、場源/目標結(jié)構(gòu)材料、場源與目標間距、媒質(zhì)諸多因素密切相關(guān)。通常小飛機上電纜感應(yīng)電流起主要耦合作用，大飛機上空間電場起主要耦合作用。所以在此頻段內(nèi)一般兩種方法都用，以免遺漏較嚴酷的電磁環(huán)境場景。低電平耦合以實測方式建立關(guān)注的機載設(shè)備上電磁效應(yīng)與飛機外部電磁環(huán)境之間的傳遞函數(shù)關(guān)系，即LLSCI、LLSC把設(shè)備互連電纜上感應(yīng)電流與歸一化飛機外部電磁環(huán)境聯(lián)系起來，LLSF把設(shè)備安裝處場強與歸一化飛機外部電磁環(huán)境聯(lián)系起來。再據(jù)此傳遞函數(shù)線性外推得評估要求的飛機外部電磁環(huán)境下應(yīng)該對設(shè)備施加的飛機內(nèi)部電磁應(yīng)力，從而進行替代間接試驗驗證。評估主要包括以下5個步驟：

1)確認受評估系統(tǒng)；

2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平；

3)對飛機低電平掃描(注入電流、輻照)求機內(nèi)受試件互連電纜上感應(yīng)電流或安裝處空間電磁場的傳遞函數(shù)；

4)線性外推出與飛機外部電磁環(huán)境電平對應(yīng)的互連電纜上感應(yīng)電流或安裝處空間電磁場量值；

5)以該高電平進行電纜電流注入或輻照，及符合性評估。

評估流程圖如附圖4所示，鑒于篇幅不再詳細舉例。

4.飛機內(nèi)部電磁環(huán)境自兼容安全裕度評估

內(nèi)部電磁環(huán)境Electromagnetic Environment Level─EMEL內(nèi)指飛機本機全部機載電氣電子系統(tǒng)、設(shè)備通電工作所形成的全機電磁環(huán)境電平的最大包絡(luò)，其自兼容安全裕度評估主要包括以下4個步驟：

(1)確認受評估系統(tǒng)；

(2)確定各設(shè)備安裝位置實際(或預(yù)期)電磁環(huán)境電平；

(3)確定各設(shè)備實際電磁兼容性設(shè)計控制電平；

(4)符合性評估

評估流程圖如附圖5所示，各步驟詳細敘述見具體實施例4。

為對上述的方法更為清楚的了解，以下以具體的實例對上述的方法分別進行說明。

例1.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(機身屏效法)

1)確認受評估系統(tǒng)

考慮各飛行階段的所有飛機、系統(tǒng)、設(shè)備的各種工作模式，由此明確飛機內(nèi)部可能的最極端電磁環(huán)境。同時根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)EMC問題時對飛機可能造成的后果和危害程度，對飛機遂行使命任務(wù)的影響程度，設(shè)備的功能特性、硬件的不一致性以及有關(guān)的不確定性因素，建立各設(shè)備重要性等級和對應(yīng)安全裕度要求，通常安全級為12dB，任務(wù)級為6dB，普通級為0dB；。一般中、高度空域電磁環(huán)境較好，地面或低空電磁環(huán)境較嚴酷，機場附近、軍艦停機甲板的電磁環(huán)境更嚴酷。

2)確定飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外

EMEL外是進行外部電磁環(huán)境兼容安全裕度評估的基準。可用以下幾種方法確定。

用戶要求：直接采用用戶給出的數(shù)據(jù)或適航認證的要求，一般多引用一些相關(guān)平臺級電磁兼容標準中的規(guī)定，也有給出特定應(yīng)用場景的具體量化指標。

分析實測：分析飛機使用過程中可能遭遇的各種電磁環(huán)境，參考、類比以往的工程經(jīng)驗，選取其中電磁環(huán)境最嚴酷的典型場景，進行現(xiàn)場測量統(tǒng)計。

仿真計算：對電磁環(huán)境最嚴酷的典型場景進行盡可能逼真、詳細地建模。凡是對電磁環(huán)境有可比擬貢獻的輻射源都要考慮，在確定它們的發(fā)射功率、頻率范圍、信號波形、天線方向性、傳播距離、極化方向等參試基礎(chǔ)上，用電磁波無損空間傳播距離公式、通信方程數(shù)值計算各場源的貢獻，并進行矢量疊加而合成出總電磁環(huán)境。

3)確定在設(shè)備安裝位置呈現(xiàn)的機身屏蔽效能FSE

工程上整體機身屏蔽效能顯得過于粗略，而受關(guān)注設(shè)備安裝位置處呈現(xiàn)出的機身屏蔽效能更具實用價值。所以這里定義有無飛機時，機內(nèi)某處傳感器接收信號電平比值為該點呈現(xiàn)的機身屏效。用以下幾種方法確定。

現(xiàn)場實測：對有無飛機兩種情況，在機外不同位置、方位的天線以安全等值電平輻照，以機內(nèi)受關(guān)注位置處(座艙、設(shè)備艙等)接收傳感器收到的最小信號電平差為測量該地點的機身屏效參數(shù)。

仿真計算：使用電磁場仿真計算軟件包，如EM3D、CST、FECO等，對飛機內(nèi)外結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)，尤其是安裝關(guān)注設(shè)備的艙內(nèi)結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)，進行盡可能逼真、詳細的建模，再選用合適的時域、頻域數(shù)值算法進行解算。

經(jīng)驗分析：根據(jù)工程經(jīng)驗估計，無開口的全金屬艙室的屏蔽性能最好，一般有40dB以上的屏效；有穿孔的金屬艙室的屏蔽性能次之；有窗、門的金屬或非全金屬艙室的屏蔽性能最差，一般只有10dB以下的屏效，在諧振頻率甚至反而增強。通用機身屏效選擇原則是：

0dB屏效對應(yīng)無任何屏蔽措施場景，如非導(dǎo)電復(fù)合材料結(jié)構(gòu)區(qū)域、無屏蔽開放區(qū)域、結(jié)構(gòu)電搭接無保障區(qū)域等；

6dB屏效對應(yīng)很少屏蔽措施場景，如僅少量屏蔽的非導(dǎo)電復(fù)合材料機身的駕駛艙、機翼前后沿、起落架艙等；

12dB屏效對應(yīng)有些屏蔽措施場景，如金屬飛機的帶穿艙接頭從而非全封閉電子設(shè)備艙、駕駛艙、無EMI扼流槽門窗/儀表板附近區(qū)域，這些區(qū)域中諸如液壓管、線纜束、金屬導(dǎo)線槽等載流導(dǎo)體并非都很好電搭接至所穿過的穿艙接頭上。

20dB屏效對應(yīng)中等屏蔽措施場景，如載流導(dǎo)體電搭接良好、電纜束貼近金屬結(jié)構(gòu)走線的上述區(qū)域；

32dB屏效對應(yīng)很好屏蔽措施場景，如良好全屏蔽金屬艙內(nèi)。

4)確定各設(shè)備安裝位置實際電磁場電平

把飛機外部電磁環(huán)境電平EMEL外減去飛機機身屏蔽效能FSE，就得到各設(shè)備安裝位置實際電磁場電平EMEL內(nèi)。

EMEL內(nèi)＝EMEL外－FSE

5)確定各設(shè)備電磁兼容性設(shè)計控制電平

所謂飛機的EMC安全裕度太籠統(tǒng)，不同重要性等級的設(shè)備有不同安全裕度的要求，同一等級安全裕度要求的設(shè)備也會有不同的實際安全裕度。所以飛機的EMC安全裕度最終將具體落實到每一臺設(shè)備上。每臺設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計控制電平，需要從電磁敏感度電平Electromagnetic Susceptibility Level─EMSL控制和電磁干擾電平Electromagnetic Interference Level─EMIL控制兩方面來考慮。一般可由設(shè)備的EMC試驗報告提供。對于EMC達標合格設(shè)備，其EMIL控制如保守些可取自GJB151A中傳導(dǎo)和輻射的電磁發(fā)射限值，而EMSL控制則仍應(yīng)以設(shè)備實測值為準。

6)符合性評估

從設(shè)備的對外接口――機箱和互聯(lián)線從而輻射和傳導(dǎo)兩方面著手，分別把按前面幾節(jié)方法獲得的各設(shè)備數(shù)據(jù)，代入以下公式即得到其傳導(dǎo)、輻射安全裕度符合性情況。

電磁干擾電平EMIL控制≤預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB”比較

電磁敏感度電平EMSL控制≥預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M_要求”比較

如果

電磁干擾電平EMIL控制≤實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB

電磁敏感度電平EMSL控制≥實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M_要求

這時安全裕度M＝電磁敏感度電平EMSL控制－預(yù)期實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)的值大于規(guī)定的值M_要求，則表明被評估設(shè)備/系統(tǒng)滿足要求。

這里不僅考慮從安全裕度定義的電磁敏感電平來進行評估，還增加了對電磁發(fā)射電平的評估，給內(nèi)部電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)增加一些保險系數(shù)。

例2.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(高電平表面電流注入法)

試驗流程為：配置合適的受試件接地方式和接地點位置(與實際裝機狀態(tài)一致或便于試驗進行)，先進行低電平輻照，用電纜卡鉗測量設(shè)備互連電纜中的感應(yīng)電流，再對飛機機身合適點注入低電平電流，調(diào)整其大小，使監(jiān)測到關(guān)注設(shè)備的互連電纜上感應(yīng)電流與該測量值相同，由此得到輻照場強與注入電流之間的傳輸函數(shù)。利用高低電平之間的線性關(guān)系外推標準要求的高電平輻照場下的飛機蒙皮上感應(yīng)電流，這即應(yīng)直接注入電流值。最后保持飛機的電流注入點、接地方式和接地點位置不變，對飛機蒙皮注入該大電流。歸納步驟如下：

1)以低電平E外low電磁場輻照飛機；

2)檢測關(guān)注設(shè)備所有互連電纜的感應(yīng)電流，用電流鉗卡在距機箱50mm處待測電纜上，測量其中感應(yīng)電流I輻照纜low；

3)對飛機機身合適點(常用注入/流出點對：機頭-垂尾端、機頭-左/右平尾端、機頭-左/右機翼端、機翼端-機翼端、重點部位兩邊等)注入低電平電流，調(diào)整其大小，使監(jiān)測到關(guān)注設(shè)備的互連電纜的感應(yīng)電流I注入纜low與1)～2)的I輻照纜low相同，記錄此注入電流I注low；

4)重復(fù)以上步驟1)～3)對試驗全頻段掃描測量；

5)測量數(shù)據(jù)對單位外部輻照場歸一化I注low/E外low；

6)將歸一化測量數(shù)據(jù)對要求的飛機外部電磁場電平EMEL外進行線性外推

I注high＝EMEL外×I注low/E外low

7)對飛機機身注入步驟6)得到的大電流I注high，實現(xiàn)電流注入對高電平輻照的替代。繼續(xù)監(jiān)測關(guān)注設(shè)備的互連電纜上感應(yīng)電流，若也保持線性比例關(guān)系，則同時確認了電磁環(huán)境的等價性。

例3.飛機外部電磁環(huán)境安全裕度評估(低電平耦合法)

僅以低電平電流掃描法LLSC為例進行說明。試驗流程為：配置合適的受試件接地方式和接地點位置(與實際裝機狀態(tài)一致或便于試驗進行)，先進行低電平輻照，用電纜卡鉗測量互連電纜中的感應(yīng)電流，得到輻照場強與互連電纜上感應(yīng)電流之間的傳輸函數(shù)。利用高低電平之間的線性關(guān)系外推標準要求的高電平輻照場下互連電纜中感應(yīng)電流，即感應(yīng)注入電流值。最后保持受試件的接地方式和接地點位置不變，經(jīng)電纜卡鉗將對應(yīng)量值電流感應(yīng)注入傳導(dǎo)到互連電纜中。歸納步驟如下：

1)以預(yù)設(shè)低電平E外low電磁場輻照受試件；

2)將檢測電流鉗卡在距機箱50mm處所有互連電纜上，測量其中感應(yīng)電流Ilow；

3)重復(fù)以上步驟1)～2)對試驗全頻段掃描測量；

4)測量數(shù)據(jù)對單位外部輻照場歸一化Ilow/E外low；

5)將歸一化測量數(shù)據(jù)對規(guī)范要求的高電平場強進行線性外推

Ihigh＝E外high×Ilow/E外low

對受試互連電纜通過電流卡鉗感應(yīng)注入步驟5)得到的高電平能量，實現(xiàn)電流注入對高電平輻照的替代，完成試驗。

例4.飛機內(nèi)部電磁環(huán)境自兼容安全裕度評估

1)確認受評估系統(tǒng)

考慮各飛行階段的所有飛機、系統(tǒng)、設(shè)備的各種工作模式，由此明確飛機內(nèi)部可能的最極端電磁環(huán)境。同時根據(jù)設(shè)備出現(xiàn)EMC問題時對飛機可能造成的后果和危害程度，對飛機遂行使命任務(wù)的影響程度，設(shè)備的功能特性、硬件的不一致性以及有關(guān)的不確定性因素，建立各設(shè)備重要性等級和對應(yīng)安全裕度要求，通常安全級為12dB，任務(wù)級為6dB，普通級為0dB；

2)確定各設(shè)備安裝位置實際(或預(yù)期)電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)

EMEL內(nèi)是飛機自兼容安全裕度評估的基準，可用以下幾種方法確定。

現(xiàn)場實測：使全部機載電子/電氣設(shè)備滿負荷工作并切換不同工作模式，主要考察大功率、重負載設(shè)備可能的最強發(fā)射、最快電平變化率、最快功耗/負載切換速率等極限工作狀態(tài)。頻率f≥100MHz時，選取機頭/機身/機尾各設(shè)備艙、駕駛艙、客艙、貨艙等區(qū)域設(shè)備機箱附近空間為環(huán)境電平采樣測量點，用三軸場探頭+接收機測量關(guān)注點的掃描頻譜；頻率f≤400MHz時，選取機頭/機身/機尾各設(shè)備艙、駕駛艙、客艙、貨艙等區(qū)域設(shè)備所有連接器端互連電纜為環(huán)境電平采樣測量點，用電流探頭+接收機測量關(guān)注點的掃描頻譜；以掃描頻譜的最大包絡(luò)為預(yù)期電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)。

分析估計：系統(tǒng)/設(shè)備級電磁兼容試驗標準GJB151A/152A已經(jīng)充分考慮到機載設(shè)備安裝試驗過程中可能遇到的電磁環(huán)境，直接取標準中傳導(dǎo)敏感度CS、輻射敏感度RS的試驗極限電平為預(yù)期電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)；或以標準中傳導(dǎo)敏感度CS、輻射敏感度RS的試驗極限電平為基礎(chǔ)值，視安裝區(qū)域情況和附近具體設(shè)備，根據(jù)以往的實際經(jīng)驗，增加或減小若干量值進行合理調(diào)整。

經(jīng)驗類比：選用類似飛機設(shè)備場景的已有數(shù)據(jù)，或適當修正。

仿真計算：使用大型電磁場仿真計算軟件包，如EM3D、CST、FECO等，對機身內(nèi)部結(jié)構(gòu)尺寸、材質(zhì)，機艙內(nèi)敷設(shè)互連電纜的尺寸、走向、材質(zhì)，機載設(shè)備的安裝位置、尺寸、材質(zhì)，設(shè)備的電性能等評估對象、環(huán)境、邊界條件進行盡可能逼真、詳細的建模。再選用合適的時域、頻域數(shù)值算法進行解算得出結(jié)果。簡化計算時可先考慮帶天線的收發(fā)信機，由發(fā)射機輻射功率、接收機接收靈敏度、收發(fā)天線方向圖及間距、收發(fā)頻率和帶寬，計算收發(fā)基波、諧波之間可能存在的相互干擾影響；再考慮發(fā)射機對其它設(shè)備，根據(jù)發(fā)射機發(fā)射功率、發(fā)射天線方向圖、發(fā)射天線至關(guān)注設(shè)備安裝位置、機身屏蔽效能，利用通信距離方程計算出發(fā)射信號對關(guān)注設(shè)備的影響。

3)確定各設(shè)備實際電磁兼容性設(shè)計控制電平

所謂飛機的EMC安全裕度太籠統(tǒng)，不同重要性等級的設(shè)備有不同安全裕度的要求，同一等級安全裕度要求的設(shè)備也會有不同的實際安全裕度。所以飛機的EMC安全裕度最終將具體落實到每一臺設(shè)備上。每臺設(shè)備的電磁兼容性設(shè)計控制電平，需要從電磁敏感度電平Electromagnetic Susceptibility Level─EMSL控制和電磁干擾電平Electromagnetic Interference Level─EMIL控制兩方面來考慮。一般可由設(shè)備的EMC試驗報告提供。對于EMC達標合格設(shè)備，其EMIL控制如保守些可取自GJB151A中傳導(dǎo)和輻射的電磁發(fā)射限值，而EMSL控制則仍應(yīng)以設(shè)備實測值為準。

4)符合性評估

從設(shè)備的對外接口――機箱和互聯(lián)線從而輻射和傳導(dǎo)兩方面著手，分別把按前面幾節(jié)方法獲得的各設(shè)備數(shù)據(jù)，代入以下公式即得到其傳導(dǎo)、輻射安全裕度符合性情況。

電磁干擾電平EMIL控制≤預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB”比較

電磁敏感度電平EMSL控制≥預(yù)期與“實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M”比較

如果

電磁干擾電平EMIL控制≤實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)－3dB

電磁敏感度電平EMSL控制≥實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)+M_要求

這時安全裕度M＝電磁敏感度電平EMSL控制－預(yù)期實際電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)的值大于規(guī)定的值M_要求，則表明被評估設(shè)備/系統(tǒng)滿足要求。

這里不僅考慮從安全裕度定義的電磁敏感電平來進行評估，還增加了對電磁發(fā)射電平的評估，給內(nèi)部電磁環(huán)境電平EMEL內(nèi)增加一些保險系數(shù)。

可以理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，而所有這些改變或替換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。