由電磁兼容引起的機載無線電羅盤不定向問題分析

楊鏑

摘要：電磁干擾引起機載的無線電羅盤不定向問題展開分析，闡述了電磁環境、電磁干擾源、傳播途徑、電磁兼容對策等。

Abstract： This paper analyzes the problem of non-orientation of airborne radio compass caused by electromagnetic interference， and expounds the electromagnetic environment， electromagnetic interference source， propagation path and electromagnetic compatibility countermeasures.

關鍵詞：無線電羅盤；常見故障；不定向；排故方法；電磁兼容

Key words： radio compass；common fault；non-orientation；troubleshooting method；electromagnetic compatibility

中圖分類號：V241.6 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0251-02

0 引言

隨著軍機電子技術發展和自動化水平的提高，在飛機有限的空間內電氣、電子設備布置密集，且設備發射的功率大，接收機的靈敏度高，天線電譜擁擠，致使電磁干擾引起的電子設備疑難故障越來越多，直接關系到設備的維護和飛機性能的發揮。這就要求承制單位嚴格按照要求生產、檢驗產品，在生產過程中反復實驗；機務人員在維護過程中要高度重視電磁兼容問題，提高排故能力，確保作訓任務的完成。因此，研究電磁兼容引起無線電羅盤不定向故障，具有重要的意義。

1 系統的組成、工作原理

本系統主要由羅盤接收機、座艙控制盒、垂直天線放大器、環形天線、環形電纜、垂直電纜、垂直天線、機上連接電纜組成（如圖1）。

工作原理：無線電羅盤是機載無線電導航設備之一，它能使飛機按地面臺（導航臺或廣播電臺）進行導航，連續自動地指示出飛機相對于地面臺的航向角。羅盤控制盒開機時，控制盒控制羅盤接收機開機自檢，自檢正常時控制盒將顯示PASS以表示自檢正常，否則將顯示故障代碼，自檢對羅盤接收機和控制盒自檢，無信號。自檢通過后調整控制盒頻率盒工作狀態可接收到導航臺的信號，并能準確定向，收聽導航臺識別音。無線電羅盤工作狀態有自檢、羅盤和收訊，能夠實現導航臺的遠近自動轉換功能。

2 無線電羅盤故障現象及排故方法分類

2.1 不定向、不收訊、開機不自檢

這種故障也叫羅盤不工作，當控制盒上的照明燈亮時，主要檢查直流供電及直流保險絲。當控制盒上的照明燈不亮時，主要檢查羅盤交流供電及交流保險絲是否正常。這種故障可更換接收機及控制盒來判斷。

如自檢不正常，可根據控制盒上的故障代碼判斷其位置，故障可集中在接收機、控制盒和控制盒到接收機之間電纜及供電電纜。

2.2 不收訊、不定向、開機通過自檢

開機通過自檢表明座艙控制盒功能正常。該故障（包括定向不正常及收訊不正常）主要檢查環匹配、垂直天線放大器、垂直天線及接收機到環匹配器連接的電纜，還需檢查垂直電纜。也可以用長鐵絲分別接觸射頻電纜頭，正常時應有收訊，定向不一定正常。

2.3 不定向、收訊正常、自檢正常

此故障應分定向擺動大、定向角度大、不定向。對于擺動幅度大需檢查垂直放大器、匹配器、羅盤接收機和環天線及電纜，還需檢查無線電羅盤各接地點連接情況。定向角度偏大的故障應重點檢查環匹配器，環天線及環電纜，垂直放大器和環匹配器之間的高頻電纜。不定向問題需檢查環匹配器和羅盤接收機以及羅盤接收機到匹配器之間低頻電纜。

2.4 座艙控制盒自檢通過正常，收訊不正常但定向正常

定向正常時可以認為羅盤系統已能正常工作，無收訊時可能是接收機無音頻輸出或音頻輸出電纜中斷，定向正常。

2.5 單個頻率點不能工作

本系統在單個頻率點不能工作，其它頻率點都工作正常時，斷定為成品故障或接地不好或干擾。干擾形式分為傳導干擾和輻射干擾，來源分為機外干擾和機內干擾。當出現機上機內干擾時，使用頻譜儀、電流鉗等檢測電磁兼容設備對故障問題進行定位處理。

2.6 系統遠近臺不能自動轉換

羅盤遠近臺自動轉換控制盒需在自動狀況下，同時滿足以下三個條件，才可完成遠近臺自動轉換。①羅盤工作在遠臺，指示方位在一定角度。②飛機起落架方下。③機載信標機能接收信標臺發出的信號。如能滿足上述條件但不能實現遠近臺的自動轉換，羅盤控制盒或電纜可能有問題。近臺轉遠臺只需定向方位超過正負XX度。

當以上各種故障出現時，首先應看能否收到導航臺的信號以及自檢是否正常，如能收到導航臺信號，聽到導航臺識別音，不管定向好壞，只要自檢正常無故障代碼可基本判斷接收機和控制盒無故障，如有故障代碼，可根據故障代碼判斷其位置。

3 具體問題分析及排除情況

通電檢查故障時發現，屬于單個頻率點不定向，其他頻率點定向正常。認為是成品件有問題或者是受到干擾或者系統搭地好，但由于故障時有時無，給排故工作增加了難度，排故時需長時間通電驗證。

①采用串件的方法，更換羅盤系統的垂直天線放大器、接收機、控制盒、環形天線、垂直天線、環匹配器等成品。

②檢查電纜線芯與防波套有無搭接情況。無異常，對電纜用替代法，垂直高頻電纜從機外連接環匹配器至天線放大器；換環形天線和匹配器之間的電纜，更換羅盤系統在座艙內的電纜。將背鰭、前設備艙打開，把固定羅盤系統電纜的卡子全部松開，并對電纜重新敷設。

③考慮到有可能是外部環境、其他設備對羅盤系統有干擾，把問題飛機和其他飛機放在一起對比通電。更換電源車，排除電源車干擾。不接地面電源車，機上蓄電池直流供，機上應急交流供電。

④對系統所有成品件及成品電纜接地點打磨處理，看羅盤垂直天線放大器的接地線和機體阻值較大是否達到要求。

⑤羅盤系統工作需要27V直流電和115V交流電。外接電纜和可顯示方位的控制盒從座艙W413電纜的X428插頭處直接引直流27V、交流115V給系統單獨供電，以此可以判斷故障。

⑥機上設備對無線電羅盤產生干擾。接通機上電源，單獨開無線電羅盤和飛行指示器的斷路器和控制盒；關閉其他用電設備，只有無線電羅盤路器閉和，當供電時，通過座艙W413電纜，為幾個設備供電，斷開座艙內與之相關的連接器，斷開接線柄，把塔康、信標等設備斷電。

通過上面的排故工作，可以推斷出干擾羅盤的這個設備，在機上總電門打開時（各個斷路器斷開的情況下）就可以加上電，該設備屬于機上電源電網部分。使用頻譜儀進行檢測，用電流鉗卡在垂直天線放大器的27V直流電纜上，頻譜儀上顯示出接收到某頻率的信號波形。在其他有問題飛機上檢查，測出兩個干擾源。使用接收天線在飛機周圍檢測，也檢出干擾，信號是在低頻段和高頻段之間漂移。這說明羅盤遠臺不定向的故障現象時有時無，因為干擾源的頻率是在不斷變化，干擾信號在沒有打開機上交流電時就會出現。判斷干擾設備是由直流27V供電。機上直流供電的設備發生干擾，依次斷開直流斷路器，用頻譜設備檢查干擾信號，依次拔出第一、二、三、四、五、六直流匯流條上的斷路器，干擾源依舊存在。按照線路查找，直流電是從左右中心匯流條分別接多個慣性熔斷器、各分匯流條、用電設備相連的。依次斷開中心匯流條上熔斷器，觀察頻譜儀上干擾信號是否消失，當斷開C熔斷器時，干擾信號消失，斷定慣性熔斷器C所接的設備是干擾源。C是左側交流供電熔斷器，接三個支路：一是連接交流電源插座；一是連接接左側控制器（左控制器又通過電纜和功率變換器、左交流發電機相連）；一是連接左接觸器。各設備工作情況，控制器內部有開關電源，27V作為控制電源，為各電路提供直流電，同時給機上匯流條轉換接觸器、主接觸器提供27V電源，控制器有可能是干擾源。斷開控制器與慣性熔斷器連接的電連接器，用測頻譜信號設備檢查，源干擾消失。為把故障準確定位，功率變換器和控制器送至電磁兼容實驗室檢測，定位控制器為干擾源，發出強干擾信號，多個頻率點超電磁兼容的國軍標指標。在干擾頻率附近有一強信號，而該場站羅盤遠臺的頻率右恰好是該干擾頻率。不同控制器產生的干擾頻率點不同，存在漂移，導致機載羅盤收到干擾定向不正常，時好時壞。中心匯流條和控制器相連，接通總電源，干擾信號由27V電源線路傳導到其他設備。

在控制器內部電源部分加上濾波器件，把干擾信號過濾掉，裝機通電檢查，故障現象消失。

4 電磁干擾源、傳播途徑及方法

機載電子設備的電磁干擾源主要分三種：一是機載干擾源，機上各種電機、繼電器、開關、微處理器及各種通信導航設備和電氣系統產生的電磁干擾。如電源線產生的低頻弱電磁場；航空計算機和微控制器的時鐘電路、脈沖電路產生的離散量高頻斷續開關信號；通信、導航等系統產生的強功率甚高頻及特高頻信號；分系統的開關電源轉換時產生的恒頻電磁干擾及瞬變電壓的干擾。二是自然干擾源，電磁噪聲及靜電放電或電離層、雨、霧等自然因素引起的電磁干擾。三是人為干擾源。

電磁干擾有三個因素：耦合途徑、敏感器、干擾源。傳播途徑為輻射、傳導干擾。傳導干擾方式是通過導線傳播干擾。輻射干擾方式是通過空間輻射電磁能量形成。輻射干擾通過空間以電磁波的形式傳播輻射。

避免電磁干擾的方法：①對電子設備或電纜做好屏蔽。②在電源線、信號線中安裝濾波器或用隔離變壓器對電源進行交直流變換。③導線、電纜合理布局。④接地良好；搭接良好。

參考文獻：

[1]史孔銀編.抗電磁干擾技術在飛機修理過程中的應用.

[2]周薇編.無線電羅盤定向擺動大的故障分析及排除.

[3]田鵬，金皓，王春雨.機載無線電羅盤定向原理研究[J].科技視界，2014（30）.