飞机装配过程电缆敷设的电磁研究分析
梁尚军1 李云飞1 宋万万2
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梁尚军1 李云飞1 宋万万2,. 飞机装配过程电缆敷设的电磁研究分析[J]. 航空航天学报,2021.7. DOI:10.12721/ccn.2021.157059.
摘要: 飞机装配涉及的方面和内容非常多,每个环节的装配都会影响飞机最终的使用情况,大的隐患会影响乘客的安全,飞机电缆的设计与敷设是一个重要的装配过程,在飞机狭小的空间内,既要有乘客的空间,同时还要有一些仓储的空间,还要预留一些其他装置的空间,电缆在这个空间内既要满足设计要求,也要满足电磁之间没有干扰。本文通过分析飞机电缆敷设过程中电磁干扰情况,设计电缆的敷设,通过兼容性研究解决干扰的状况。飞机是一个独立的空间,电缆设计中满足接地要求也是一个重要的环节。
关键词: 电磁干扰分析;兼容性研究;接地要求
DOI:10.12721/ccn.2021.157059
基金资助:

1.电磁干扰分析

电缆的电磁干扰分析,从抗干扰方面进行分析,主要的几个方面如下:

(1)扭绞线的分析:扭绞线是飞机电缆敷设的一种非常常见的形式,不同电线在敷设过中存在交叉的形式,信号线、电源线都存在这种情况。扭绞线在选取时,一般采用多芯的形式,而针对这种敷设方式,通过平衡结构的形式来控制电磁干扰,这种形式的敷设可以是相邻两个小的环路中产生不同方向的磁场,大小相同,方向不同会抵消,从而消除电磁干扰。通过实验证明在扭绞过程中,次数越多,干扰信号的抑制效果最好,衰减量A的计算公式如下:

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式中:n——每米扭绞数;

l——导线长度;

λ——波长。

(2)屏蔽线电磁分析,屏蔽线的应用主要是电缆之间会产生很强的耦合,因此采用屏蔽的物理方式进行抗干扰,主要是在电缆的外边包覆一层高导磁材料,可以减少电磁的外射,针对这种形式的抗干扰,屏蔽方式有单独单根屏蔽,也有统一进行屏蔽,主要是根据敷设的情况进行选择。金属编制套是一种搞导电材料,优点柔软、质量轻,电缆使用上非常方便。

(3)同轴电缆电磁分析,同轴电缆与扭绞电缆相比较,同轴是非平衡电缆,优点是具有很好的特性阻抗,电能损耗上也是非常低的,同轴电缆的使用主要是应用在飞机高频信号传输上。

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图1.1 同轴电缆转移阻抗分析图

图1.1是不同形式的同轴电缆转移阻抗的分析图,可以看出频率在100KHz以下的时候,转移阻抗值正比于电缆的表层电阻,一旦超过10MHz的情况下,就会正比与电缆的隔离层互感。

2.兼容性研究

飞机上虽然电线形式和种类复杂,但是可以将飞机电缆统一分为一次电源线,主要是对电动机和照明等系统提供电源的线路;二次电源线是对飞机上一些电子产品、仪表等电源进行布线的电线;控制线是为短时间工作的设备和部件提供电源的电线;低电平敏感线是未敏感设备提供电源的电线;隔离线是屏蔽处理的电线,降低电磁干扰和电磁辐射的线路。

以上五种不同的电缆在敷设的时候,需要进行兼容性分析和设计,避免之间产生不同的干扰,最终影响飞机的使用,例如在对一次电源线进行布线的时候,需要保证与其它电缆在7.5cm以上的空间内进行排布,屏蔽隔离线需要与一次电源线和控制线在15cm距离以上,与其他线保持7.5cm,没有特殊要求的情况下,没种电缆之间需要保证7.5cmm的距离。

电缆在飞机机身和各个元件、仪表之间布线的时候,每种线之间的距离是保证兼容性的,根据不同距离和电磁干扰清理,会梳理出每种线与每种线是可以相邻的,这样就会实现整体布线,实现整体兼容,保证不会产生电磁干扰,不会影响飞机各类数据的采集和传输,保证了飞机飞行安全。

3.接地要求

针对飞机电缆敷设过程中,每个回路中需要增加接地线,保证电压安全,不会危害乘客的人身安全,接地线的要求要保证电阻小,可以有效的将电流传输到地下,接地的长度要短,快速与地面连接,要粗,具有一定的强度,主要的分析如下:

(1)电缆屏蔽层接地研究分析

低频电缆接地与电缆干扰是密切相关的,即便是同一个电缆,如果输出信号的变化,频率的不同,都会影响电磁,因此接线的方式也是不同,如果在接地过程中,屏蔽层只有一个接地线,电缆上就会产生噪声电流,而对于电缆中段的电压就会产生影响,电压不稳,不均匀,因此需要采用两种接线方式,如图3.1。

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图3.1 接地线电路图

(2)两点接线方式,飞机上所有的设备、组件都是有接地线的,如果是信号和负载电缆都是接地的情况,组件之间的电缆屏蔽层接地怎么处理,采用电缆外部金属接地,对磁场不会产生大的影响,对于这种形式的电路,采用两点接线的方式接地,就会解决磁场抵消掉原电线产生磁场的现象,具体的接线方式如图3.2。

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图3.2 两点接线电路图

(3)多点接线方式,如果电缆线路使用中,工作频率大于1MHz的时候,同时长度与波长相比,1:20时候,采用的接地方式为多点,这样可以保证接地具有实际的效果。

结论   

飞机整个结构和空间中,出现的电磁干扰情况,很大一部分的原因是电缆造成的,主要是布线设计的原因。在实际中不能有效的减低电磁耦合,彼此之间会产生干扰,因此本文研究分析飞机电缆敷设的结构性隔离,通过对电磁干扰的分析,抗干扰特性的分析,兼容性的研究,接地的要求,最终解决飞机电缆的干扰情况,降低飞机的电磁干扰,保证飞机的安全性,提高人员自身安全系数。 

参考文献

[1]电子十所电磁兼容实验室选编.电磁兼容设计指南[M].北京.人民邮电出版社.1999.

[2] 王天顺,刘叔伦.飞机电缆敷设[J].飞机设计,2003(02):36-40+54.

[3]陈琼.电磁兼容性工程设计手册.[M].北京:国防工业出版社.1993.

[4] 程国华,张瑶佳,王莉,阮立刚.基于矩形电缆的飞机主馈线敷设方式的阻抗优化研究[J].电线电缆,2017(04):6-11

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