電磁環(huán)境因素對艦載武器裝備可靠性的影響分析及對策

陳 猛

（中國人民解放軍第四八零六工廠軍械修理廠，寧波 315834）

艦載武器裝備的電子信息化程度不斷提高，在一定程度上推動了艦載武器裝備的智能化、自動化發(fā)展，但是，受制于電子設備對電磁信號的敏感特性，從而導致在復雜電磁環(huán)境下，艦載武器裝備的可靠性明顯降低。基于這一原因，電磁干擾被視作影響艦載武器裝備性能的元兇之一，強化艦載武器裝備對復雜電磁環(huán)境的適應性就成為艦艇武器裝備設計過程中需要重點考慮的內(nèi)容。

1 電磁環(huán)境兼容性概述

所謂電磁環(huán)境兼容性，是指某一研究對象能夠在特定電磁環(huán)境中保持其原有功能和狀態(tài)的能力，電磁環(huán)境兼容性越強，則該對象在復雜電磁環(huán)境中的可靠性也就越高。

通常來講，電磁環(huán)境兼容性的研究需要同時滿足三個要素，其分別為電磁干擾源、敏感設備、耦合通道，缺少任何一個要素，則電磁環(huán)境兼容性的研究也就失去了其意義。首先，電磁干擾源有兩種類型，一種是自然因素引起的電磁干擾，如雷電、太陽風暴等，另一種則是人為因素制造的電磁干擾，如高頻通信電磁波、電子干擾機等；其次，敏感設備是指一些工作狀態(tài)受空間電磁信號影響較為明顯的設備，其主要是由于電磁感應原理所導致的感應電流與感應電壓存在；最后，耦合路徑主要包括傳導耦合干擾和輻射耦合干擾，傳導耦合干擾是指干擾信號在相連網(wǎng)絡中的持續(xù)傳遞，而輻射耦合干擾則是通過電磁感應的方式對敏感設備形成干擾。

2 電磁環(huán)境對艦載武器裝備可靠性的影響

在實際應用過程中，受艦艇內(nèi)、外電磁環(huán)境的影響，以及艦載武器裝備的電磁環(huán)境適應性的不同，從而導致其可靠性也有所差異。因此，關于電磁環(huán)境對艦載武器裝備可靠性的影響就需要具體問題具體分析。

2.1 艦載武器裝備點火電路失效

對于大多數(shù)艦載武器裝備來說，擊發(fā)按鈕已經(jīng)由早期的機械式擊發(fā)轉變?yōu)殡姄舭l(fā)，因此，可靠的點火開關與電路設計就成為艦載武器裝備成功擊發(fā)的關鍵。然而，在復雜電磁環(huán)境下，點火電路中電子元器件的性能會受到不同程度的影響，繼而導致艦載武器裝備點火電路失效，無法正常擊發(fā)。

2.2 艦載武器裝備內(nèi)部電磁干擾現(xiàn)象

對于某些艦載武器裝備，其內(nèi)部電路較為復雜，除低功率交流電、直流電以外，也會使用到大功率交流電，因此，由此帶來的電磁干擾也不容忽視。以帶有伺服電機的交流控制系統(tǒng)來說，伺服電機工作過程中會形成強大的電磁場，內(nèi)部控制系統(tǒng)中的電子元器件均會受到不同程度的電磁干擾，尤其是一些感性元件所形成的感應電動勢，存在削弱控制系統(tǒng)電流的可能，因此，艦載武器裝備內(nèi)部電磁干擾問題也成為艦載武器裝備電磁兼容性設計過程中需要考慮的問題之一。

2.3 高頻耦合干擾

艦載雷達與通信裝備是高頻耦合干擾的主要干擾源，尤其是大功率雷達、通信設備開機后，外部空間的電磁信號強度瞬間升高，分布于外部空間的艦載武器裝備則極易受到多種路徑下的高頻耦合干擾，并直接或間接影響到艦載武器裝備的可靠性。

例如，艦載搜索雷達開機的情況下，艦載武器裝備的獨立搜索雷達則無法正常使用，其主要原因是由于兩種雷達體制相類似，極易形成高頻耦合干擾。

3 艦載武器裝備抗電磁干擾的策略

電磁干擾是針對艦載武器裝備的軟殺傷手段，除應對自身形成的電磁干擾以外，強化艦載武器干擾的電磁兼容性也是提升其戰(zhàn)場適應能力的必然要求。由此，在艦載武器裝備電磁兼容性設計過程中，就需要考慮到不同電磁環(huán)境對其形成的干擾，并采取科學的方法進行處置。

3.1 干擾源的電磁輻射管控

作為電磁兼容性問題產(chǎn)生的三大要素之一，針對干擾源的處理則側重于對其電磁輻射進行有效管控，具體手段包括兩種方式。首先，通過加裝屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)等方式，阻礙電磁輻射的泄漏，降低空間內(nèi)的電磁信號強度；其次，改進艦載武器裝備設計思路，利用若電磁輻射技術取代強電磁輻射技術，如使用交直流轉換器與隔離設備減小噪聲信號產(chǎn)生的電磁干擾。

然而，這里需要注意的是，在進行電磁輻射管控的過程中，對于加裝屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)的處置方式，需要做好接地處理，否則，強電磁環(huán)境會導致屏蔽罩、屏蔽網(wǎng)形成感應電動勢，對艦載武器裝備的可靠性存在著潛在威脅。

3.2 艦載武器裝備電路設計的科學性

電路設計是預防電磁兼容性問題的重要前提，因此，為實現(xiàn)艦載武器裝備電路設計的電磁兼容性，則需要做到以下幾個方面。

第一，印制電路板的設計，需要對模擬電路和數(shù)字電路進行明確區(qū)分。

第二，對于電路設計中的高頻數(shù)字信號線，應當盡量縮短信號線的長度，同時，電路中的主要信號線應當分布于印制電路板的中心位置，且高頻數(shù)字信號線需要與電源線之間采取隔離措施。

第三，電路設計中的地線與電源線應當選擇合適的寬度，隨著電路板印制條寬度的增加，其對應的阻抗隨之減小，在此情況下，電路中的干擾噪聲則明顯減少。

第四，艦載武器裝備電路設計中的電子元器件應當選擇貼片式，避免長管腳在復雜電磁環(huán)境下形成的感應電動勢與感應電流，以確保電子元器件性能的穩(wěn)定。

第五，為隔離來自于電源線的外部電磁干擾，在艦載武器裝備電源接入部分則需要使用濾波電容，以保證供電品質(zhì)達到要求。除此之外，為提升電路的可靠性，對于數(shù)字電路中接近電源端的部分應盡量采用鉭電容，以獲取最低的對地阻抗，使干擾電流能夠順利被隔開。

3.3 切斷艦載武器裝備的電磁耦合路徑

從技術角度分析，艦載武器裝備的電磁耦合路徑較多，對此，主要方法是利用次屏蔽技術和接地技術抑制耦合路徑的形成。首先，根據(jù)艦載武器裝備對電磁環(huán)境的適應性，為其設計滿足要求的金屬屏蔽罩，屏蔽罩的材料、厚度應滿足設計要求；其次，針對艦載武器裝備設計中的接地部分需要嚴格遵守“一點接地”原則，避免“多點接地”在系統(tǒng)內(nèi)部形成接地回路，這是由于接地回路與電磁場切割會再次形成感應電動勢，繼而對艦載武器裝備的可靠性造成影響。

4 結束語

艦載武器裝備的可靠性直接關系到水面艦艇的綜合作戰(zhàn)能力，在艦載武器裝備電子信息化水平不斷提升的同時，強化以抗電磁干擾能力為核心的艦載武器裝備可靠性研究就顯得尤為重要。除現(xiàn)階段普遍使用的次屏蔽技術以外，根據(jù)電磁干擾形成的三要素，還可以從電磁干擾耦合路徑進行著手，優(yōu)化電路設計，從而實現(xiàn)對艦載武器裝備更加全面的電磁防護。