一种新型飞机全机高强度辐照试验方法技术

本发明专利技术公开了一种全新的“飞机全机高强度辐照试验方法”，以“外部电磁环境对飞机产生的电磁效应，和飞机的功能性能对电磁应力的响应”为基点，提出确定飞机对不同外部电磁应力产生等价效应和响应的方法，以若干环绕飞机表面导线作为传感器，实测低电平辐照场下的飞机壳体表面电流在环线中的感应电流，再利用由高低电平之间的线性关系外推高电平辐照场对应的感应电流，将与外推所得感应电流等量值注入环线，在飞机壳体产生与辐照场同样的表面感应电流分布，让飞机处于等价的电磁应力之下，完成高强度辐照试验。发明专利技术方法以“路”替代“场”，以注入电流耦合方式替代电磁辐照耦合方式，显著提高试验效率、降低了试验费用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电磁兼容性试验领域，尤其涉及飞机全机高强度辐照试验的新方法， 即飞机表面环线电流注入技术。
技术介绍
在预定的外部电磁环境下飞机必须能够全性能正常兼容工作。因此要求在飞机研发、定型过程中，进行飞机全机高强度电磁辐照试验，以验证其符合性。但目前的实际情况是还没有工程设施可以完整开展此类试验。在飞机全机高强度辐照试验中，传统试验方法是把宽带高功放HPA输出的射频能量经天线以自由空间平面行波形式，均勻照射于飞机，并在此电磁应力条件下监测飞机的工作状态是否符合相关规定要求。其技术本质是飞机壳体在外加电磁应力作用下形成的表面感应电流，通过飞机门窗、壳体孔缝，蒙皮多种途径透射耦合到飞机内部形成二次辐射； 对机内系统/设备再通过场-线/场-壳耦合(电场、磁场、远场、近场、感应场)、线-线/ 线-壳/壳-壳耦合(电容性、电感性、电导性、公共阻抗、公共地电流)、以及电路导线上的传导耦合，干扰敏感的器件，最终影响飞机整体工作状态。辐照试验中天线发射的能量只有较小部分照射在受试件上，且其中大部分又被反射掉，最终作用与受试件中敏感元器件的能量只是很小一部分，所以费效比极其低下。另外，开展飞机高强度辐照试验所需的场地设施，产生高能量电磁场的特大功率放大器一般需要数百上千万人民币的投入；高能量电磁辐射对试验人员的健康、生命的威胁以及对周围电磁环境的污染是必须重视的问题；进行一次高强度辐照试验的费用也高达十几万至数百万。目前我国国防口电磁兼容试验领域，设备/分系统级EMC试验已开展得比较充分， 但平台/大系统级EMC试验相对严重滞后，尤其是高强度辐照试验由于条件限制几乎是空白，越发影响制约了我国武器装备的研发、列装进程。因此需要一种替代试验，来进行飞机全机高强度辐照试验。
技术实现思路
针对现有飞机全机高强度辐照试验中，试验应力产生代价大、受试件操作受限、 试验结果重复性较差、试验费效比低下等难以克服的技术、经济、安全层面的问题，本专利技术的目的在于提供一种操作性强的新型飞机全机高强度辐照试验方法，使工程上得以开展试验，并提高试验效率、降低成本。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的一般说来，外界电磁场能量通过以下4条路径进入受试件内部①穿透飞机蒙皮把干扰传播至受试件内；②通过孔、缝把干扰二次辐射至受试件内；③通过外部电缆把干扰耦合传导进入受试件内；3④经天线把干扰直接耦合进入受试件内；进入受试件内部的干扰再继续以下列方式影响敏感元器件二次辐射耦合到内部设备机箱和互联电缆上；导线或电路上感应的干扰直接传播、耦合至元器件上。在二次辐射下，内部机箱壳体表面和外接电缆中都将产生感应电流，壳体表面感应电流进一步由上面①、②路径耦和进入设备内部，外接电缆中感应电流进一步由上面③ 路径耦和进入设备内部。所以无论在平台/系统/设备/部件哪种级别的电磁敏感度试验中，都可以把受试件看作一个黑盒子(这里不考虑天线，实际试验时可接假负载)，任何外部电磁应力对它的影响都将也只能经其物理边界------壳体、对外接口从而互连电缆(含电源线)以某种形式(辐射或传导)耦合进入内部，形成最终效应。机壳表面孔洞、缝隙等任何不连续性都将阻断表面感应电流产生二次辐射，进一步在内部器件壳体、导线上感应出干扰电流；互连电缆中的感应电流则通过连接器插针直接流入内部接口电路。这样，原问题就可以简化转换成以下两大类求额定外加辐照电磁波在受试件壳体表面，或互连电缆上产生的感应电流。飞机全机高强度辐照试验的受试件是飞机整体，其物理边界只有飞机壳体，不考虑对外接口及其互联电缆，只需求额定外加辐照电磁波在飞机壳体表面产生的感应电流。 因此，只要对飞机表面环线注入的电流能反映飞机在遭遇入射场辐射时所产生的最大表面感应电流，即注入电流为辐射场感应电流的包络线，就可认为二者等效。本专利技术的基本原理就是以注入电流耦合方式替代电磁辐照耦合方式，通过飞机表面环线注入等价电流，在飞机壳体产生同样的表面电流分布，让飞机处于等价的电磁应力之下，从而使飞机产生同样的响应。显然电流注入技术要比电磁场辐照的效率要高得多。本专利技术的具体方法如下，该方法包括如下步骤1)、将导线在飞机驾驶舱、设备舱重要区域外表面垂直轴线环绕机身；2)、以预设低电平E , low电磁场辐照受试件；3)、测量各表面环线中感应电流I ；4)、重复以上步骤1) 幻对试验全频段扫描测量；5)、测量数据对单位外部辐照场归一化Iei。w/E,lOT ；6)、将归一化测量数据对规范要求的高电平场强进行线性外推I 表high = E外highX I 表 low/E外low7)、保持表面环线位置不变，同时对各表面环线注入步骤6)得到的高电平场强所对应的高电流，实现电流注入对高电平辐照的替代，以完成飞机全机高强度辐照试验。低电平辐照时，在环绕飞机的感兴趣区域外表面敷设若干不同方位导电环线(选择适当导线线径和绝缘层厚度可与飞机表面共同构成特性阻抗约50欧姆的微带线，与端接的测量接收机较好匹配；选择适当环线圈数可相应提高表面环线检测灵敏度及减小注入电流功率电平)，以其作为传感器测量辐照下飞机表面感生电流在环线中产生的感应电流 (理论上用2个相互垂直的表面环线就可全面、完整反映出其与飞机表面电流之间的耦合关系)。4本专利技术提供的操作性强的，利用“飞机表面环线电流注入技术”，替代目前因条件受限无法进行的高难度高强度辐照试验，使工程上得以开展此类试验，并显著提高试验效率、降低试验费用。具体实施例方式下面通过具体实施流程对本专利技术作进一步的详细说明实施例在进行飞机表面环线电流注入替代试验时，需要用实测方法得到辐照场强与注入表面环线电流之间的对应量值关系，即传递函数值，通常是一些数据对。大致分为两步 一是低电平耦合测试LLCT (Low Level Coupling Test)，二是高电平注入试验HLIT (High Level Injection Test)。试验流程为在飞机驾驶舱、设备舱等重要区域垂直轴线环绕机身，或前左(右)后右(左)斜绕机身敷设若干50欧姆导线，先进行低电平辐照，测量各表面环线中的感应电流，得到辐照场强与表面环线中感应电流之间的传输函数。利用高低电平之间的线性关系外推标准要求的高电平辐照场下的表面环线中感应电流，即直接注入电流值。最后保持表面环线位置不变，对表面环线注入上述对应电流值，生成全面模拟替代高电平辐照场下的飞机表面的感应电流分布，让飞机处于等价的电磁应力之下，从而使飞机产生同样的响应。归纳步骤如下1)、在飞机驾驶舱、设备舱等重要区域外表面垂直轴线环绕机身，或前左(右)后右(左)斜绕机身敷设若干50欧姆导线；2)、以预设低电平E , low电磁场辐照受试件；3)、测量各表面环线中感应电流I ；4)、重复以上步骤1) 幻对试验全频段扫描测量；5)、测量数据对单位外部辐照场归一化Iei。w/E外low ；6)、将归一化测量数据对规范要求的高电平场强进行线性外推I 表 high = E 外 high X I 表 low/E 外 low7)、保持表面环线位置不变，同时对各表面环线注入步骤6)得到的高电平能量， 实现电流注入对高电平辐照的替代，完成试验。EMC试验中飞机表面环线电流注入技术的基点在于“外部电磁环境EME (电磁辐射)应力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方愔，李培，侯典国，
申请(专利权)人：中国航空无线电电子研究所，
类型：发明
国别省市：