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技術分享丨飛機HIRF(高強度輻射場)試驗解決方案

更新時間:2023-05-22  |  點擊率:2334

       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。對飛機而言,HIRF環(huán)境是由雷達、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)代飛機中的電子設備應用增多,HIRF防護的重要性日益凸顯,成為飛機設計和機載設備裝機的必要條件。

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的門窗、天線、孔縫等耦合路徑進入飛機內(nèi)部,造成艙內(nèi)設備的輻射干擾或傳導干擾。

       HIRF試驗是在諧振腔體內(nèi)注入電場射頻能量,通過機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。通過模擬外部復雜電磁環(huán)境,驗證被試品的HIRF防護能力。

為什么HIRF試驗越來越重要?

       電磁環(huán)境的復雜化是隨著電子技術的發(fā)展和電子技術的不斷運用而隨之產(chǎn)生的,復雜電磁環(huán)境是未來信息化的重要特征。對飛機安全飛行來說,HIRF防護設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)射機數(shù)量和功率迅猛增加,HIRF環(huán)境越來越嚴酷,早期飛機設計時可能并未考慮相關防護要求。

       2、飛機本身執(zhí)行關鍵功能的傳統(tǒng)機械或機電控制系統(tǒng),已逐漸被先進的數(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)代飛機上低導電性的復合材料應用增多,使得飛機對外部電磁環(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試驗的相關法規(guī)標準

       ? RTCA DO-160:國內(nèi)外認可的航空機載設備試驗標準

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

HIRF試驗的應用和方法

       試驗應用范圍: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、隨機相位且強電場的復雜電磁環(huán)境進行輻射敏感       度試驗,更加接近實際應用的情況,更能反映電子信息設備全面的抗干擾特性,為電子信息設備進行復雜電磁環(huán)境驗證提供條件。

混響室法HIRF試驗步驟

      步校準:場均勻性確認

       混響室中不布置樣品和輔助設備,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。校準僅使用步進攪拌模式。


       第二步校準:載荷確認


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


      第三步測試:抗擾度測試

       混響室中布置樣品和輔助設備,樣品上電,實現(xiàn)典型工作狀態(tài)。根據(jù)上一步校準得到的線性關系,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的功率。測試使用連續(xù)攪拌模式或者步進攪拌模式。

廣電計量HIRF試驗解決方案

       廣電計量于2016年開始建設HIRF高場強混響室,測試頻率為100MHz-18GHz,設計尺寸依據(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積累和沉淀,可滿足包含雷電感應瞬態(tài)敏感度、電源輸入、感應信號敏感度等在內(nèi)的一系列航空機載試驗需求。

服務案例

       ? 承擔C919 A / 級系統(tǒng)級HIRF試驗,是國內(nèi)按DO-160G開展的民用飛機系統(tǒng)級HIRF試驗,開啟了國產(chǎn)飛機以系統(tǒng)為載體進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、間接雷電效應試驗、電源特性試驗等全套的航空機載檢測服務。

       ? 承擔ARJ21機載設備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AG600飛機30余款產(chǎn)品的電磁兼容試驗,為世界在研水陸兩用飛機成功首飛提供技術保障。

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