飛機電纜敷設標準與電磁兼容性分析

馬漢英

摘要：電纜在飛機上合理的敷設路徑、排列間距是飛機在航空系統(tǒng)中電磁兼容性的一重要環(huán)節(jié)，同時也是減少線束中電線、電纜及設備間的電磁耦合的有效手段。本文主要通過對電線、電纜的分類特性及布線要求進行了介紹，從而淺析電線、電纜敷設標準與電磁兼容性的影響。

關鍵詞：飛機；電纜敷設；電磁兼容性

引言

隨著世界經濟全球化和航空技術的飛速發(fā)展，飛機航空系統(tǒng)中將增加大量的現(xiàn)代電子設備，同時電子設備功率日益加大，連接的各種網(wǎng)絡也越來越復雜，這必然導致它們在其周圍空間產生的電磁場電平的不斷增加，因此，我們在電纜敷設路徑、排列方面要格外提高設計要求，要盡可能降低電磁耦合，使敏感線遠離干擾源，否則會因電磁干擾及電磁兼容的問題影響飛機分系統(tǒng)和設備性能降低，甚至影響飛行安全。

一、電纜敷設的要求

1.1電纜（含電線）的選擇

飛機電線電纜的選擇應主要針對飛機的設計要求，充分考慮每根電線電纜干擾或敏感特性，適應的電氣負載、環(huán)境溫度及成捆的線束、防護管和其它纏包物的熱影響，使導體不超過額定工作溫度。電壓、電流、環(huán)境溫度、機械強度、磨損、柔韌性、氣壓高度和極端的環(huán)境等要求，是設計在選擇電線、電纜時應考慮的典型因素。同時導體退化因素也要考慮，在電線線芯的選擇上通常采用鍍層為錫、銀、鎳等材料的銅導體，部分飛機也采用鋁制導體作為導線的線芯。

1.2線束

飛機線束之間的電磁兼容是電子電氣系統(tǒng)設計必須考慮的重要因素，通常線束敷設工藝要求排列和走向應合理、順直，避免交叉與扭曲及急劇彎曲，以保障每束線中導線之間干擾降到最低。

1.3電氣負載線

容易干擾其它導線，而不易被干擾的交、直流配電線，不包括主電源饋電線。此類線需單獨成束，隔離敷設，通常不屏蔽，可與接地線扭絞以減少磁場感應。

1.4隔離敷設

為了提高飛機飛行的安全性， 現(xiàn)代飛機重要系統(tǒng)大多采用冗余度設計。這些控制系統(tǒng)如飛控、發(fā)動機布線應與其他布線隔離敷設。在不同的線路和路線中的布線隔離應避免將重要功能置于同一路線中。如果著火或過熱導致局部布線損壞，這種物理隔離能夠防止所有重要接線被毀。某些關鍵的接線，像發(fā)動機功率饋線、火災探測與滅火接線、液壓關斷電磁閥接線不能出現(xiàn)電纜折斷，以保證完整性并防止斷路和插接器出現(xiàn)電弧。敏感信號線應不與輻射功率的電纜并排布設，敏感信號線也需屏蔽， 以防止不必要的信號干擾。

二、電纜敷設的電磁兼容性設計分析

電氣設備按電磁兼容性要求在成品廠進行設計后，機上設備之間的電纜敷設將是影響飛機系統(tǒng)電磁兼容性的一個重要因素。由于電子設備及傳輸信號的種類很多，布線不當將造成很大的電磁干擾。電纜是傳輸信號的重要途徑，同時也給干擾信號通過耦合進入系統(tǒng)提供了載體，大多數(shù)導線間的電磁耦合發(fā)生在同一束電纜中。

2.1電線特性分析

飛機上使用的電線種類很多，而且各自的特點也不相同，只有清楚了解它們的特性才能很好地對電纜敷設進行設計。根據(jù)電纜自身結構區(qū)分，下面介紹幾種典型的電纜線：

扭絞線：扭絞是電線交叉的一種形式。在飛機上常采用扭絞所具有的平衡結構來控制電纜敷設引起電磁干擾信號的感性耦合。

屏蔽線：電纜間的耦合主要是近場耦合，電纜屏蔽是減少耦合的一種有效辦法。對于感性耦合，屏蔽的機理主要是依靠高導磁材料所具有的小磁阻起磁分路作用，也就是由屏蔽體為磁場提供一條低磁阻通路，使屏蔽層內部空間的磁場大大減弱。因此，可用高導磁材料把干擾源散發(fā)的磁通與感應回路隔離開來，并能把部分通向感應回路的交鏈磁通反射掉。

同軸電纜：它是非平衡電線，具有均勻的特性阻抗和較低的損耗，廣泛用于高頻信號的傳輸。其差模干擾可分成兩部分：一是場對電纜的干擾，使電纜表層產生干擾電流；二是由于電纜的轉移阻抗使表面電流轉換為差模電壓，作用在放大器或邏輯電路的輸入端，經過這一過程使外界的干擾電平得到較大幅度的衰減。

2.2電線電磁兼容性的分類與布線要求

飛機上不同種類的電纜敷設通道不同，隨著飛機設計要求的不斷提高，飛機上電纜安裝密度增大，根據(jù)電線、電纜干擾特性和用途主要分為一次電源線（I類）、二次電源線（II類）、控制線（III類）、低電平敏感線（IV類）、隔離線（V類）和系統(tǒng)布線（VI類）。

一次電源線是與交流電動機、照明系統(tǒng)等電氣負載連接的交流電源線和直流電源線。這類電線一般不需要屏蔽，可采用扭絞形式，以降低磁場耦合，和其他電線要保證有15cm的間距。

二次電源線指電子、儀表與電源的布線，傳輸5KV以內的二次直流電壓的電線也屬此類，一般可采用扭絞非屏蔽線，以使輻射或感應磁場的耦合降到最低，但對射頻敏感的放大器供電線，則需屏蔽。除與一次電源線外，此類線的敷設應與其它線之間保證有7.5cm的間距。

連接到短時間工作的設備和部件的電線為控制線，它與電源線之間要有15cm的間距，與其它電線應有7.5cm的間距。敏感設備所使用的電線電纜為低電平敏感線，需要屏蔽處理，以避免外部電磁場的干擾和內部電磁場的輻射。

2.3電纜敷設的需求

在機上敷設電纜時，由于空間等條件的限制，布線可能無法滿足理想的間距要求，但應限制在一定的范圍內，以滿足電磁兼容性的要求。在機上安裝電纜時，需注意以下幾點：

a）接收設備高頻電纜和發(fā)射設備高頻電纜應在機身頂部和下部相對安裝；

b）導線組在機身左右側平行安裝；

c）電纜通過減輕孔前、后應保持一定的間距；

d）電源線不與敏感線和隔離線捆扎在一起；

e）連接器最好采用同類電線，隔離線、敏感線不應和電源線、控制線共用連接器；

f）信號線和其回線應安置在相鄰插針上；

g）輸入、輸出信號線不應捆扎在一起；

h）交流供電線和其它電纜、高電平控制線和低電平敏感線應分開固定。

2.4電纜敷設的接地要求

接地是電子設備工作中必須采取的技術措施。接地設計對各種干擾的影響是很大的，因此在電磁兼容領域中，接地技術至關重要，其中包括接地點的選擇、電路組合接地的設計和抑制接地干擾措施的合理應用等。接地為電路提供零電位參考點，并為干擾電壓提供低阻抗通路，使系統(tǒng)達到穩(wěn)定工作的目的。屏蔽接地可取得良好的電磁屏蔽效果，達到抑制電磁干擾的目的。一個接地系統(tǒng)的有效性，取決于減少接地系統(tǒng)的電位差和地電流的程度。一個不成功的接地系統(tǒng)，往往使這些雜散寄生阻抗的電壓、電流耦合到電路、分系統(tǒng)或設備中去，從而減弱屏蔽效度。在接地時，要求接地線具有較小的電阻和電感，并且要短、粗或離開地面要低。改變接地線的截面形狀，可改變它的射頻阻抗。在截面積相同時，扁平電纜的射頻阻抗比圓形的要低，其相鄰導體間分布電容要小，可減少傳輸線間的耦合和串擾，所以它是較好的高頻接地線，同時，它也適合低頻線路，接地線的長度應小于四分之一波長（λ），線的長度則要看通過接地線的電流大小，以及允許在接地線上產生的電壓降而定。如果電路對電壓降很敏感，則接地線長度不得超過0.05λ，如果不敏感接地線可到0.15λ。

三、結束語

隨著飛機上用電設備的增加，機上電纜安裝數(shù)量增多，電纜的布線也變得更加困難，電磁兼容環(huán)境越來越差，設備間發(fā)生信號干擾的幾率越來越高，進而影響飛機安全。所以，在飛機上布置電纜時，一定要考慮電磁兼容性設計，根據(jù)飛機自身結構情況來設計電纜通道、接地方式以及接地點，從而減少設備間的干擾，提高飛機的飛行安全。

參考文獻：

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