某型直升機超短波電臺干擾飛行控制系統故障分析

萬榮根，王曉鵬

(陸航駐景德鎮地區代表室，江西景德鎮 333002)

0 引言

直升機上分系統間的電磁兼容是整機各分系統正常工作的強力支撐，通信分系統和飛控分系統作為直升機航電系統的重要組成部分，如因電磁干擾導致一方出現功能降級或失效，特別是飛控分系統輸出數據異常，將會對飛行安全帶來較大的影響［1］，［2］。2012 年7 月初，飛行員在某型直升機的試飛過程中發現，超短波電臺2在常用頻點發射時，載機飛行控制系統會自動退出，并伴隨有直升機抖動現象。本文對此次超短波電臺干擾飛控系統的故障進行分析，提供了解決措施。

1 故障地面復現

該直升機著陸后，經地面通電檢查發現，超短波電臺2在常用頻點發射時，可明顯聽到橫滾舵機異常響動，飛控報“－YF－”故障并退出。對超短波電臺1進行相同操作，電臺工作正常，未有上述干擾現象。對多架機進行地面通電驗證發現:超短波電臺2發射時對飛控系統均有不同程度的干擾。將該電臺進行串件后再次檢查，故障依然存在，為電磁干擾問題。

2 原因分析及故障定位

電磁干擾分為傳導干擾和輻射干擾。由于超短波電臺2和飛控系統使用了兩套相互獨立的供電線路，傳導干擾的可能較小，因此很可能是輻射干擾。使用吸收負載代替超短波2上的天線，超短波電臺2在相同頻點發射時，干擾消失，證實了上述推斷。

解決輻射干擾問題，主要有三種途徑:一是抑制干擾源;二是截斷干擾路徑;三是加強敏感體抗干擾能力。由于超短波電臺2在其工作頻點上發射電磁波屬于正常現象，不能簡單地通過抑制干擾源，限制使用干擾頻點的方法加以解決，只能通過截斷干擾路徑，加強敏感體抗干擾能力兩種途徑進行排故。

為有針對性地采取抗干擾措施，需準確找到飛控系統引入電磁干擾的薄弱環節。通過檢查飛控系統的電纜、成附件在機上的實際安裝情況，發現飛控伺服放大器安裝在復合材料地板上，但沒有通過搭接線與機體相連，搭接效果很差。再檢查飛控系統接線圖，其4個串聯電動舵機的3根信號輸入線針腳上均未使用屏蔽線，容易引入干擾。對飛控伺服放大器進行有效搭接，將4個串聯電動舵機的信號輸入線8、22、23針腳改為屏蔽線，并且在伺服放大器的插座上改用濾波插針，對舵機反饋信號線進行濾波后，飛控受干擾現象有一定程度改善，但仍未完全排除。

該型機有兩部超短波電臺，但所用天線的型號和安裝位置均不相同，超短波電臺1天線安裝在尾梁下方，超短波電臺2天線安裝在尾梁上方，如圖1所示。為找到電磁耦合路徑，第一步:將超短波收發機1與收發機2射頻電纜在收發機端進行對調，即超短波電臺1改用上天線，超短波電臺2改用下天線，此時飛機表現為超短波電臺1發射對飛控有干擾，證明干擾源存在于超短波電臺2的射頻電纜和天線上。第二步:因超短波電臺2射頻電纜在尾傳動軸平臺上通過轉接器過孔連接，如圖2所示，此轉接器可能由于電磁泄漏造成干擾;現場提供一套不含轉接器的新電纜在機體外敷設替換超短波電臺2電纜，并使用上天線進行發射，干擾現象仍然存在，證明干擾與此轉接器無關，干擾源定位于上天線。第三步:用下天線直接替換上天線，干擾現象仍在，證明干擾與天線型號無關，而與天線安裝位置有關。通過比對分析，因超短波上、下天線均為全向天線，且安裝位置相近，與飛控系統各附件安裝位置距離也均相當，如果僅是空間電磁輻射造成的干擾，不可能僅僅只有上天線發射存在干擾現象，主機必然存在一條將上天線輻射的電磁能量耦合到飛控系統電路中的通道。

圖1 超短波電臺天線安裝位置示意圖

圖2 超短波電臺2射頻電纜轉接插座

檢查上天線安裝發現:安裝于尾長軸整流罩前后端的兩個編隊燈，通過一束貫穿整流罩的電纜連接;安裝于尾長軸整流罩前端的北斗衛星天線接地線，為一根貫穿整流罩的搭接銅條，與安裝于尾長軸整流罩后端的上天線的搭接銅條相連，北斗衛星天線搭接銅條與編隊燈電纜平行，約1.5m長，如圖3所示。此處很可能是造成電磁干擾的重要因素。經檢查，發現北斗接地銅條與機體間的搭接電阻為138mΩ，大大超過要求值2.5mΩ，未起搭接作用。將尾傳動軸整流罩內北斗接地銅條取消，將后編隊燈線纜微型連接器脫開，并將該線纜抽離超短波電臺2上天線附近，再次試驗發現，干擾現象完全消失。

圖3 尾長軸設備安裝形式示意圖

3 機理分析及解決措施

通過上述分析和檢查可以明確:由于編隊燈線纜未選用屏蔽線，且安裝位置與超短波上天線相近，當超短波電臺2發射時，編隊燈線纜與北斗接地銅條相當于兩個鞭狀接收天線，將強電磁能量耦合吸收，并以編隊燈線纜為通道，將干擾引入機艙內部，由于編隊燈電纜在機艙內部與飛控系統的電纜捆扎在一起，造成了對飛控系統的干擾，是一種典型的因線纜耦合造成的二次輻射干擾現象。為截斷干擾路徑，排除故障，對原故障機采取了以下措施:

1)將后編隊燈電纜由非屏蔽線換成屏蔽線，并做好屏蔽收頭處理;

2)將現有北斗衛星天線接地銅條拆除，從尾長軸前端重新為北斗衛星天線引接地銅條，新銅條長度大大縮短，接地更為可靠;

3)將中、后編隊燈線纜向下平移150mm，盡量遠離超短波2上天線敷設;

4)將超短波電臺2上天線射頻電纜向后平移100mm，遠離北斗搭接銅條。

經試飛驗證，原干擾消除，措施有效。

4 小結

按主機電磁兼容設計要求，將編隊燈等照明系統的線纜劃分為一次電源線，該類導線一般不需要屏蔽，但須采用扭絞形式，并和其它電纜保持間距15cm以上，以降低磁場耦合。該型機實際設計生產過程，基本是按主機電磁兼容設計要求進行的，但因直升機空間的局限性，未能將編隊燈電纜與飛控系統電纜進行有效隔離，從而造成了對飛控系統的干擾，因此在后續機型設計過程中，應嚴格按照電磁兼容設計要求進行，如因其它因素不能完全貫徹的，也應采取相應的補救措施。

此外，雖然一次電源線不需進行屏蔽，但敷設在超短波天線、短波天線等大功率輻射源附件的一次電源線，因其周圍存在強電磁能量，容易將其耦合吸收并沿電纜傳導引入機內，形成二次干擾源，干擾其它設備，因此，敷設在大功率輻射源附件的一次電源線，也應采取屏蔽措施，從而避免引入電磁干擾，減少電磁干擾問題。

［1］姜興杰.電磁兼容設計及其應用［J］.現代電子技術，2011(9).

［2］梁振光.電磁兼容原理技術及應用［M］.機械工業出版社，北京，2007.