电磁防护设计在飞机上的应用
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作者: 宋云霞 刘世群 蔡辉
摘 要 电磁防护设计用于消除电磁辐射场对人员和设备的危害，提高飞机在复杂电磁环境下的安全性、可靠性。本文简单介绍了电磁防护设计的原理、方法和电磁防护材料的分类。
关键词 电磁防护；飞机；设计
中图分类号V22 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）116-0173-02
0 绪论
随着现代电子战飞机的发展，任务系统的发射功率越来越大，作用距离越来越远，对飞机其他系统及人员的影响就越来越严重，因此电磁防护性能对载机安全性、可靠性方面显示出越来越重要的的作用。
1 电磁辐射危害初步分析
电磁辐射场对人员和设备的安全性危害“看不见、摸不着”，其危害性不容易被人们认识。电磁辐射造成的瞬时过电压不仅会引起机载电子系统中的敏感元器件暂时故障或永久性损害，甚至还会引起机载人员生理机能的暂时或永久性损伤。现就飞机任务系统电磁辐射初步分析，电磁辐射可能危害在如下几个方面：
1）超量的电磁辐射对人体有害，系统设计中应考虑人员的电磁防护问题；
2）燃油和其它易燃物在强电磁环境下可能发生危险，系统设计中要采取有效措施，尽量避免发生危险；
3）强电磁能会危害部分结构、系统装置、部品器件的非金属零部件、绝缘材料的物理特性、系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；
4）电磁辐射会直接造成部分元器件及电子电气设备的物理损坏。系统设计中应分析可能的危害，采取有效措施避免发生危害；
5）强电磁辐射可能危及飞机发动机的系统装置、危及发动机的非金属零部件、电子电气设备等，造成部分系统装置、部品期间的失效或损坏。系统设计中应分析电磁辐射可能的危害，采取措施避免发生危害；
6）机上部分设备的自毁装置、信号弹等在强电磁场环境中，可能接受传导发射或辐射发射能量而意外引爆。故系统设计中应分析可能的危害，采取适当措施避免发生意外引爆。
2 电磁防护设计
2.1 电磁防护定义
电磁防护是利用连续导电材料减少电磁场向机体内指定区域穿透，控制电磁波由辐射源经泄露途径向飞机各指定舱室传导和辐射传播。
飞机结构电磁防护设计是基于电磁波传播特性采取的结构设计措施。对一个完整的导电连续体，可以阻挡外部电磁波的辐射进入或大大降低辐射进入的强度，对内部的人员或设备就不会造成安全问题。但飞机因使用和制造要求，存在大量的活动门、窗、结构缝隙、电介质结构等，这些部位就是通过电磁波辐射进入的通路，通过这些辐射进入的电磁波，当能量达到一定强度时，就会危害到舱内人员安全和设备的正常工作。
2.2 电磁防护原理
电磁防护原理就是对非导电连续结构采取必要的设计措施，阻断电磁辐射从一个区域进入另一个区域的通路，或通过降低辐射进入的强度，达到满足人员安全和设备安全可靠工作的目的。
2.3 电磁防护材料和要求
为保证人员安全，驾驶舱、工作舱、休息舱的电磁环境应满足一定的安全限值。
电磁防护材料选择的原则是使用标准、导电性材料，或则使用铁磁性材料；在选择时主要考虑的是材料的机械性能而不是铁磁特性。通常选择的电磁防护材料为以下几种：
1）金属丝网
材料通常为蒙乃尔合金、铍铜、镀锡铜丝等。屏蔽材料在低频电磁波时较高、高频时屏蔽效能较低，一般是用在1GHZ以下的环境。
2）导电布
是以纤维布经过前置处理后施以电镀金属镀层使其具有导电性能的导电纤维布。一般使用镍包铜的镀层顺序（镍―铜―镍）制成，其表面电阻小于0.08Ω/sq，最佳屏蔽电磁波频率范围为100KHZ～3GHZ，屏蔽效能大于60dB，对高频电磁波屏蔽效果不理想。
3）硅脂导电胶
利用硅脂的高粘性和金属颗粒的高导电性结合而成，是一种室温固话的导电胶，固化后形成一个易弯曲且有弹性的导电连接头或密封垫。
硅脂导电胶包括72-00002、72-00192/00139、50-02-1030-0000、72-00236、72-00035、TP-SAS-200-0251等牌号。
4）导电布衬垫
由镀有铜镍等导电织物包覆不导电的泡沫棉制成，屏蔽性能可超过95～120dB，具有导电性高，抗腐蚀特性；多背部贴胶，方便安装，对于宽频段电磁波都具有较好的屏蔽性能。但频繁摩擦会损坏导电表层。
5）导电橡胶
导电橡胶是将导电颗粒填料均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触达到良好的导电性能，兼具良好的密封和屏蔽性能。
导电橡胶填料一般包括镍包铜粉填料、铝镀银填料、铜镀银填料、玻璃镀银填料、纯银填料等。
6）导电腻子
导电腻子由四种填有玻璃银或铜镀银微粒的单组分树脂组成。用于提高结构接口、孔缝和空隙的完整性，填实较大范围的。使用安全性较高、耐腐蚀性强、最大屏蔽效能可达100dB。
导电腻子包括72-00005、72-00014、72-00151、72-00202等牌号。
2.4 机体结构电磁防护设计
在飞机的电磁防护设计过程中，要求对内部隔框、地板、顶棚等进行电磁防护设计。飞机内部电磁防护设计主要用于防止内部辐射源或泄漏源辐射进入工作舱或设备舱，对人员或设备造成辐射危害。对内部辐射场的防护，通常由隔框、地板、机身壁板、顶棚、纵向墙等机身结构组成电磁屏蔽线，将电磁辐射场控制在电磁屏蔽线内。
由于舱内空间有限，设备多，电缆铺设密集，内部辐射场对全机的电磁干扰难以排除，为降低电磁辐射设计难度，应考虑采取以下措施来提高人员或设备电磁辐射安全性设计要求：
1）设计合理的屏蔽线；
2）设置屏蔽舱。若有多个发射机，尽可能将发射机集中布置后设计屏蔽舱，再对屏蔽舱采取电磁防护设计，以降低电磁防护设计难度，降低电磁防护设计成本，减轻电磁防护设计重量；
3）在管接头、接缝、通过孔处，采用屏蔽材料包扎，以封堵辐射能量泄露。
2.5 电磁防护设计存在的技术问题
电磁防护设计在飞机结构中存在以下几方面的技术问题：
1）飞机电磁防护设计是关系到飞机在复杂电磁环境下的安全性和可靠性的设计技术。在电磁防护设计时，应明确飞机使用剖面的外部辐射场，避免过设计或设计不足；
2）国内还没有能适应飞机电磁防护设计的屏蔽材料，目前所使用的屏蔽材料如导电胶、导电腻子、导电布、导电橡胶板、导电布衬垫、铍铜簧片等很难适应飞机结构耐环境、大间隙、变间隙、空中变形等条件下的适应性要求；
3）现有技术条件下，电磁防护设计缺乏全状态试验验证，难以真实反映飞机结构的防护性能。
3 结论
飞机电磁防护设计在国内外还没有相关技术资料和成熟经验可借鉴，要形成完整成熟的技术体系，还需很多问题去解决。由于电磁辐射危害与电磁防护设计工作的复杂性，对这一方面的问题需要更多的工程技术人员去关注和参与，努力尽快提升我国飞机电磁防护设计技术水平，提高飞机在复杂电磁环境下的适应能力和生存能力。
参考文献
[1]郎为民译.电磁屏蔽.原理与应用.北京机械出版社.
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