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技術(shù)分享丨飛機(jī)HIRF(高強度輻射場)試驗解決方案

更新時間:2023-05-22  |  點擊率:505

       與自然界產(chǎn)生的閃電不同,HIRF(高強度輻射場)是由人類活動造成的電磁環(huán)境問題。對飛機(jī)而言,HIRF環(huán)境是由雷達(dá)、無線電臺、廣播電視發(fā)射臺,以及其他地面、水面、空中的射頻(RF)發(fā)射機(jī)等傳輸電磁射頻能量而產(chǎn)生的,特點是頻率覆蓋范圍廣、電場強度高、作用時間長,會對各種飛行器的電氣和電子系統(tǒng)的正常運行產(chǎn)生危害,是影響飛行安全的“隱形殺手"。隨著現(xiàn)代飛機(jī)中的電子設(shè)備應(yīng)用增多,HIRF防護(hù)的重要性日益凸顯,成為飛機(jī)設(shè)計和機(jī)載設(shè)備裝機(jī)的必要條件。

什么是HIRF和HIRF試驗?


       (High Intensity Radio Field,高強度輻射場)是指在單位面積內(nèi)輻射能量比較高的一種電磁輻射,它是由電磁波的電場強度和磁場強度共同決定的。HIRF是復(fù)雜電磁環(huán)境的重要組成部分,可作為電磁干擾源通過飛機(jī)的門窗、天線、孔縫等耦合路徑進(jìn)入飛機(jī)內(nèi)部,造成艙內(nèi)設(shè)備的輻射干擾或傳導(dǎo)干擾。

       HIRF試驗是在諧振腔體內(nèi)注入電場射頻能量,通過機(jī)械攪拌或者其他方式,產(chǎn)生一個統(tǒng)計均勻、各向同性的射頻環(huán)境(均勻域),使被試品處于均勻域中運行時受到各向同性的射頻能量干擾。通過模擬外部復(fù)雜電磁環(huán)境,驗證被試品的HIRF防護(hù)能力。

為什么HIRF試驗越來越重要?

       電磁環(huán)境的復(fù)雜化是隨著電子技術(shù)的發(fā)展和電子技術(shù)的不斷運用而隨之產(chǎn)生的,復(fù)雜電磁環(huán)境是未來信息化的重要特征。對飛機(jī)安全飛行來說,HIRF防護(hù)設(shè)計和適航驗證的重要性日益顯著主要源于以下因素:

       1、現(xiàn)代外部環(huán)境中的射頻發(fā)射機(jī)數(shù)量和功率迅猛增加,HIRF環(huán)境越來越嚴(yán)酷,早期飛機(jī)設(shè)計時可能并未考慮相關(guān)防護(hù)要求。

       2、飛機(jī)本身執(zhí)行關(guān)鍵功能的傳統(tǒng)機(jī)械或機(jī)電控制系統(tǒng),已逐漸被先進(jìn)的數(shù)字式電子/電氣系統(tǒng)取代,這些系統(tǒng)對外部電磁環(huán)境非常敏感,容易受到干擾。

       3、現(xiàn)代飛機(jī)上低導(dǎo)電性的復(fù)合材料應(yīng)用增多,使得飛機(jī)對外部電磁環(huán)境的屏蔽性能大大減低,使得電子電氣系統(tǒng)更多暴露于外部電磁環(huán)境。

HIRF試驗的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)

       ? RTCA DO-160:國內(nèi)外認(rèn)可的航空機(jī)載設(shè)備試驗標(biāo)準(zhǔn)

       ? IEC 61000-4-21:國際上通常采用的電磁兼容性(EMC)國際標(biāo)準(zhǔn)

HIRF試驗的應(yīng)用和方法

       試驗應(yīng)用范圍:飛控系統(tǒng)、航電系統(tǒng)、剎車系統(tǒng)、駕駛艙內(nèi)控制儀表、各類傳感器等。

       HIRF試驗有兩種主要方法:暗室法和混響室法。

       面對目前HIRF防護(hù)驗證的需求,使用暗室法試驗時會受限于測試區(qū)域及高功率功放。

       混響室法利用混響室所產(chǎn)生的寬頻帶、多極化、多模式、隨機(jī)相位且強電場的復(fù)雜電磁環(huán)境進(jìn)行輻射敏感       度試驗,更加接近實際應(yīng)用的情況,更能反映電子信息設(shè)備全面的抗干擾特性,為電子信息設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜電磁環(huán)境驗證提供條件。

混響室法HIRF試驗步驟

      步校準(zhǔn):場均勻性確認(rèn)

       混響室中不布置樣品和輔助設(shè)備,在特定的注入功率下測量測試均勻域的8個角以及中心,共9個點的場強。校準(zhǔn)僅使用步進(jìn)攪拌模式。


       第二步校準(zhǔn):載荷確認(rèn)


混響室中布置樣品和輔助設(shè)備, 樣品不上電,在連續(xù)波注入下記錄注入功率Prevmax和場強Emax的線性關(guān)系。


      第三步測試:抗擾度測試

       混響室中布置樣品和輔助設(shè)備,樣品上電,實現(xiàn)典型工作狀態(tài)。根據(jù)上一步校準(zhǔn)得到的線性關(guān)系,計算要求測試場強Edesire所需要的功率Ptarget,向混響室注入相對應(yīng)的功率。測試使用連續(xù)攪拌模式或者步進(jìn)攪拌模式。

廣電計量HIRF試驗解決方案

       廣電計量于2016年開始建設(shè)HIRF高場強混響室,測試頻率為100MHz-18GHz,設(shè)計尺寸依據(jù)DO-160G的測試需求,長寬高為8m×5m ×3.65m。測試均勻域大小為3m×3m ×2m,場強為6000V/m(可以滿足DO-160G除Cat L之外所有類別等級),滿足HIRF試驗的要求。此外,廣電計量擁有多年的技術(shù)積累和沉淀,可滿足包含雷電感應(yīng)瞬態(tài)敏感度、電源輸入、感應(yīng)信號敏感度等在內(nèi)的一系列航空機(jī)載試驗需求。

服務(wù)案例

       ? 承擔(dān)C919 A / 級系統(tǒng)級HIRF試驗,是國內(nèi)按DO-160G開展的民用飛機(jī)系統(tǒng)級HIRF試驗,開啟了國產(chǎn)飛機(jī)以系統(tǒng)為載體進(jìn)行適航取證試驗的新篇章。

       ? 為C919多款產(chǎn)品提供3000V/m的HIRF試驗、間接雷電效應(yīng)試驗、電源特性試驗等全套的航空機(jī)載檢測服務(wù)。

       ? 承擔(dān)ARJ21機(jī)載設(shè)備HIRF試驗,助力客戶排查敏感頻段、定位問題、分析問題,最終順利通過試驗。

       ? 承擔(dān)AG600飛機(jī)30余款產(chǎn)品的電磁兼容試驗,為世界在研水陸兩用飛機(jī)成功首飛提供技術(shù)保障。

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