高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计

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1、第40卷第4期2010年7月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．40No．4Jlll．2010高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计田龙，刘广荣(中国航空计算技术研究所，陕西西安710068)摘要：航空电子电气系统暴露于高强度辐射场(HIRF)环境下的误动作与工作失效等灵敏度问题，严重影响了飞行器的安全系统。因此，研究HIRF对飞机安全的影响就变得十分有必要。详细介绍了美国联邦航空局和中国民航适航部门在适航认证方面的相关标准及法规。以及设计者如何设计出符合HIRF认证标准的航空电子电气系统。关键词：高强度辐射场(HIRF)；电磁兼容；适航中

2、图分类号：TN973．3文献标识码：A文章编号：1671．654X(2010)04．0104—04引言高强度辐射场(HighIntensityRadiatedFields，HIRF)表征的是一种电磁环境场或电磁干扰现象。由于射频通信及其他电子技术的飞速发展造成的高强度辐射场(mRF)对电磁环境产生了极大影响。为了提高飞机的可靠性、经济性和可维修性，现代飞机越来越多地使用了先进的数字式电子、电气设备和系统，先进的数字式系统更容易受高强电磁辐射的影响，严重时将导致功能的丧失和混乱，对飞行器的安全运行造成巨大的的威胁。同时，航空器结构中更多地采用复合材料，以减少或替代铝合金的使用，复合材料

3、的低电导率特性使其提供的屏蔽性能很差，进而使得电气和电子系统更多地暴露于外部电磁环境。各种飞行器就工作运行在这种高强度辐射场环境中。一方面，电磁环境持续恶化，干扰源数量、能量持续增加；另一方面机载航电设备自身经受电磁干扰的能力又伴随新技术、新材料的出现面临新的挑战。我国在高强辐射场领域的研究还处于起步阶段，积极吸收借鉴其他国家在该领域已取得的研究成果，逐步制定完善符合我国国情的适航准入政策以及试验鉴定标准；并积极进行高强度辐射场防护设计领域的研究就显得十分有意义。1制定符合我国国情的的适航审定政策1．1国外现行合格审定政策为了统一航空器合格审定政策以满足不断增长的合格审定需求，FAA

4、出版了公告文件N8110．7l——《运行在HIRF条件下的航空器合格审定指南》。在最终正式标准颁布之前，为运行在HIRF环境下的航空器的合格审定设定了具体、同一的指导建议及标准要求。1．2国内合格审定政策发展现状中国民航(CAAC)和国内其他适航当局还不能准确定义或控制航空器使用过程中将会暴露于HIRF的能量水平，尚无条件完全独立地制定符合中国国情的可用于航空器合格审定的航空器外部HIRF环境要求。为了统一航空器合格审定政策以满足不断增长的合格审定需求，中国民用航空总局航空器适航审定司参考FAA文件N8110．71，颁布了《航空器高强辐射场(HIRF)保护要求》咨询通告，详细规定了H

5、IRF保护合格审定程序。通告要求航空器必须具有足够的HIRF保护能力，以防止执行关键功能的航空电子系统和电气系统因直接或间接的HIRF作用造成器件损坏和功能中断进而导致灾难性事故。2一种适合中国国情的设备级产品的HIRF试验室测试实现在我国现行的相关标准规范中，机载航电设备在实施电磁兼容性试验过程中，遵循GJBl51A一97及GJBl52A一97相关规定。但由于我国在环境试验及适航认证等方面和国外发达国家相比还存在较大差距．反映在电磁兼容性试验环节，在相关标准规定中并未收稿日期：2009．10—29作者简介：田龙(1976一)，男，陕西西安人，工程师，研究方向为机载二次电源设计。20

6、10年7月田龙等：高强度辐射场环境下电子设备的防护与设计·105·直接涉及HIRF相关测试内容；目前我国还没有能够完整进行HIRF试验，并具备相应资质的鉴定试验室环境。但依照国外发达国家的相关工作惯例，在实施HIRF试验过程中，可以遵循RTCA／DO一160标准，该标准目前已完善升级至E阶段。2．1设备分类用于系统或设备的分类必须在飞机的内部RF环境已知的条件下选择。如果没有在设备使用说明书中指定设备类别，设备的生产厂商应该依据预计的安装位置、暴露程度和使用来设计、试验和鉴定出的设备的类别等级。为了协助设备生产厂商为设备和连接导线选择合适的试验限制，RTCA／DO一160标准对设备分

7、类进行了详细定义。2．2试验方法在RTCA／DO一160E中，对HIRF试验测试规则及方法进行了明确规定。从中我们可以看到，HIRF试验归根结蒂是一项敏感度试验，包括辐射敏感度和传导敏感度。我国现行军标GJBl51A一97及GJBl52A一97中的RSl03及CSll4与之在实验方法上相同，仅是在实验强度及约束条件方面存在差距。3HIRF防护设计HIRF防护归根结蒂是一项电磁兼容防护课题，最终可归结于辐射敏感度(RS)和传导敏感度(cs)范畴。电磁兼容专业