導(dǎo)語(yǔ)：運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器高強(qiáng)輻射場(chǎng)研究一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀(guān)點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢(xún)客服老師，歡迎參考。

摘要：隨著技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代航空器中電氣和電子系統(tǒng)的應(yīng)用越來(lái)越多，航空器安全飛行與著陸對(duì)這些系統(tǒng)的依賴(lài)性越來(lái)越強(qiáng)，而空間的高強(qiáng)輻射場(chǎng)環(huán)境日益嚴(yán)酷，在提高系統(tǒng)性能的同時(shí)，也帶來(lái)了高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)問(wèn)題，因此，航空器的高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)也變得日益重要。本文介紹了國(guó)內(nèi)外高強(qiáng)輻射場(chǎng)適航條款的情況，對(duì)相應(yīng)的適航要求進(jìn)行了解析，提出符合性驗(yàn)證思路及方法建議，可為其他旋翼航空器的高強(qiáng)輻射場(chǎng)防護(hù)提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：旋翼航空器；高強(qiáng)輻射場(chǎng)；適航

從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，隨著電子和電氣系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，電磁波和輻射對(duì)航空器的影響開(kāi)始日益顯現(xiàn)。1967～2000年，先后有幾架飛機(jī)和直升機(jī)受到影響發(fā)生事故，事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，事故原因包括機(jī)載高度表顯示錯(cuò)誤、槳葉伺服機(jī)構(gòu)失效、通信系統(tǒng)受到干擾，這幾起事故均是因?yàn)殡娮与姎庀到y(tǒng)受到了電磁波和輻射的影響，使得航空器墜毀或者受到了不同程度的損壞，由此可見(jiàn)，電磁防護(hù)對(duì)航空器的重要性。高強(qiáng)輻射場(chǎng)（HighIntensityRadiatedField,HIRF）是在單位面積的輻射能量比較高的一種電磁輻射。這種電磁輻射除了會(huì)對(duì)人身產(chǎn)生影響，還會(huì)影響航空器電子電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行，對(duì)航空器而言，HIRF環(huán)境一般是由雷達(dá)、無(wú)線(xiàn)電、電視和其他地面、水面或者空中的射頻發(fā)射機(jī)發(fā)射的能量造成的。雖然HIRF沒(méi)有對(duì)早期的航空器形成明顯的危害，但是由上述幾起事故可以看出，在20世紀(jì)70年代末期設(shè)計(jì)的民用航空器包括了關(guān)鍵飛行電子控制系統(tǒng)，電子顯示以及發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)的運(yùn)行在HIRF環(huán)境中更容易受到有害影響，從而影響航空器的安全飛行和著陸。近年來(lái)，由于以下原因?qū)@些系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)的必要性已經(jīng)顯著提升：（1）航空器持續(xù)安全飛行和著陸需要對(duì)電子和電氣系統(tǒng)承擔(dān)的功能有更大的依賴(lài)；（2）設(shè)計(jì)航空器時(shí)由于采用復(fù)合材料引起電磁屏蔽的減弱；（3）由于不斷增加的數(shù)據(jù)總線(xiàn)或處理器運(yùn)算速度，更高密度的集成電路和板塊和更敏感的電子設(shè)備使得電子電氣系統(tǒng)越來(lái)越容易受到HIRF的影響；（4）使用頻率的擴(kuò)展，尤其高于1千兆赫（GHz）；（5）由于無(wú)線(xiàn)電傳輸裝置的數(shù)目和能量的增加引起的更嚴(yán)重的HIRF環(huán)境；（6）實(shí)踐證明，一些航空器暴露在HIRF環(huán)境下的負(fù)作用。因此，HIRF已經(jīng)成為影響現(xiàn)代航空器安全運(yùn)行的一個(gè)重要因素。本文首先梳理了HIRF的相關(guān)適航規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)HIRF的相關(guān)適航規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)HIRF的適航要求進(jìn)行了解析，探討了運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器的HIRF適航符合性驗(yàn)證思路及方法。

1適航條款及解析

1.1國(guó)內(nèi)外HIRF防護(hù)適航條款。美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）于2006年2月1日了規(guī)章制訂建議公告（NPRM）（71FR5553）。該NPRM包括對(duì)促進(jìn)本次規(guī)章制訂的HIRF相關(guān)事件的描述。最終通過(guò)討論，新增29.1317高強(qiáng)輻射場(chǎng)（HIRF）防護(hù)條款，并在29部增加附錄E增加HIRF環(huán)境和設(shè)備HIRF測(cè)試水平的要求。中國(guó)交通運(yùn)輸部在2017年4月1日頒布了《運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器適航規(guī)定》（CCAR-29-R2），新增了第29.1317條高強(qiáng)輻射場(chǎng)（HIRF）保護(hù)，在此之前，國(guó)內(nèi)運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器的HIRF防護(hù)經(jīng)驗(yàn)十分有限，部分型號(hào)參考FAR29.1317制定了HIRF防護(hù)的專(zhuān)用條件。1.2HIRF防護(hù)適航條款解析。29.1317條款規(guī)定了三類(lèi)不同程度影響旋翼航空器安全的電子電氣系統(tǒng)（分別稱(chēng)為關(guān)鍵系統(tǒng)、重要系統(tǒng)、一般系統(tǒng)）的HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)要求及驗(yàn)證要求。旋翼航空器關(guān)鍵系統(tǒng)、重要系統(tǒng)、一般系統(tǒng)的界定可按照29.1309要求，由整機(jī)功能危險(xiǎn)分析（FHA）確定。（1）條款（a）提到的電氣和電子系統(tǒng)是指經(jīng)系統(tǒng)安全性評(píng)估確認(rèn)為A級(jí)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在功能失效后會(huì)妨礙航空器繼續(xù)安全飛行和著陸；條款（b）提到的電氣和電子系統(tǒng)是指經(jīng)系統(tǒng)安全性評(píng)估確認(rèn)為B級(jí)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)在功能失效后會(huì)嚴(yán)重降低航空器或者飛行機(jī)組對(duì)不利運(yùn)行條件的應(yīng)對(duì)能力；條款（c）提到的電氣和電子系統(tǒng)是指經(jīng)系統(tǒng)安全性評(píng)估確認(rèn)為C級(jí)的系統(tǒng)，這些系統(tǒng)功能失效后會(huì)降低航空器或者飛行機(jī)組的不利運(yùn)行條件的應(yīng)對(duì)能力；經(jīng)系統(tǒng)安全性評(píng)估確認(rèn)為D或E級(jí)的系統(tǒng)，可以不考慮本條款的要求。（2）附件E對(duì)旋翼航空器電氣和電子系統(tǒng)的HIRF環(huán)境以及設(shè)備測(cè)試水平做出了具體要求。（3）條款中“功能不會(huì)受到不利影響”，即表示系統(tǒng)在條款要求的HIRF環(huán)境中功能一直要保持正常，不允許有瞬態(tài)的功能喪失，通常這種情況下，可以采取系統(tǒng)備份的方式，保證主系統(tǒng)受影響后，備份系統(tǒng)也能正常運(yùn)行。同理，“系統(tǒng)不受不利影響”即表示系統(tǒng)在條款要求的HIRF環(huán)境中不允許有瞬態(tài)的喪失。

2符合性驗(yàn)證思路及方法建議

中國(guó)民用航空局（CAAC）2006年頒布了《航空器高強(qiáng)輻射場(chǎng)（HIRF）保護(hù)要求》（AC-21-1317），按照該咨詢(xún)通告的要求，29.1317條款的建議驗(yàn)證思路如下：2.1確定要評(píng)估的系統(tǒng)。結(jié)合整機(jī)功能危險(xiǎn)性分析和分系統(tǒng)功能危險(xiǎn)性分析，梳理確定需要進(jìn)行HIRF評(píng)估的關(guān)鍵系統(tǒng)和重要系統(tǒng)。針對(duì)不同等級(jí)的系統(tǒng)，由于適航規(guī)章對(duì)其有不同的防護(hù)要求，因此，應(yīng)該完成的試驗(yàn)也不相同。A級(jí)系統(tǒng)通常需要完成整機(jī)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)及設(shè)備級(jí)試驗(yàn)，而B(niǎo)級(jí)和C級(jí)系統(tǒng)通常只需要完成設(shè)備級(jí)試驗(yàn)。2.2建立適用的HIRF環(huán)境。CCAR29-R2附錄E規(guī)定了旋翼航空器的外部HIRF環(huán)境I、II、III。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)旋翼航空器暴露在HIRF環(huán)境中時(shí)，外部HIRF能夠穿透航空器，在內(nèi)部形成一個(gè)射頻環(huán)境，使得內(nèi)部的電氣和電子系統(tǒng)受到HIRF的影響。（1）A級(jí)系統(tǒng)。A級(jí)系統(tǒng)的內(nèi)部HIRF環(huán)境是由航空器對(duì)HIRF環(huán)境Ⅰ、Ⅱ的衰減決定的。衰減是針對(duì)不同航空器和不同區(qū)域特定的，應(yīng)通過(guò)整機(jī)級(jí)試驗(yàn)、分析或相似性來(lái)建立。A級(jí)系統(tǒng)應(yīng)完成設(shè)備級(jí)試驗(yàn)及整機(jī)級(jí)試驗(yàn)，對(duì)顯示系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，還需進(jìn)行系統(tǒng)綜合臺(tái)架試驗(yàn)。（2）B級(jí)系統(tǒng)。B級(jí)系統(tǒng)應(yīng)完成設(shè)備級(jí)試驗(yàn)，適用于HIRF設(shè)備級(jí)測(cè)試水平1、2。（3）C級(jí)系統(tǒng)。C級(jí)系統(tǒng)應(yīng)完成設(shè)備級(jí)試驗(yàn)，適用于HIRF設(shè)備級(jí)測(cè)試水平3。2.3HIRF符合性驗(yàn)證方法。通常HIRF的符合性驗(yàn)證會(huì)采用試驗(yàn)室試驗(yàn)和分析/計(jì)算的方法。2.3.1試驗(yàn)室試驗(yàn)。試驗(yàn)室試驗(yàn)包括整機(jī)級(jí)、系統(tǒng)級(jí)和設(shè)備級(jí)試驗(yàn)。（1）整機(jī)級(jí)試驗(yàn)。整機(jī)級(jí)試驗(yàn)的兩種主要方法是低電平耦合試驗(yàn)和高電平試驗(yàn)。低電平耦合包括測(cè)量機(jī)身的衰減并確認(rèn)綜合系統(tǒng)臺(tái)架試驗(yàn)電平以反映測(cè)量的內(nèi)部HIRF環(huán)境。高電平設(shè)備場(chǎng)照度試驗(yàn)包括使用與適用的外部HIRF環(huán)境相等的試驗(yàn)電平照射旋翼航空器。（2）系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)。對(duì)于A(yíng)類(lèi)系統(tǒng)，應(yīng)在綜合系統(tǒng)臺(tái)架上進(jìn)行輻射和傳導(dǎo)射頻敏感性試驗(yàn)室試驗(yàn)：（a）試驗(yàn)室集成系統(tǒng)試驗(yàn)的安裝細(xì)節(jié)應(yīng)該類(lèi)似于機(jī)上的安裝；（b）系統(tǒng)級(jí)HIRF環(huán)境試驗(yàn)時(shí)被測(cè)試的系統(tǒng)應(yīng)該一直處于工作狀態(tài)，同時(shí)需要驗(yàn)證所有工作模式下系統(tǒng)的運(yùn)行情況；（c）根據(jù)系統(tǒng)安全評(píng)估和適當(dāng)?shù)腍IRF規(guī)定，為系統(tǒng)定義適當(dāng)?shù)暮细?不合格準(zhǔn)則；（d）測(cè)試電平的選擇應(yīng)根據(jù)整機(jī)試驗(yàn)確定的內(nèi)部HIRF預(yù)期環(huán)境。（3）設(shè)備級(jí)試驗(yàn)。在建立對(duì)設(shè)備HIRF抗干擾度的置信水平之前，可采用RTCA/DO-160第20節(jié)的方法進(jìn)行集成系統(tǒng)的輻射和傳導(dǎo)射頻敏感度的試驗(yàn)室試驗(yàn)。在以往型號(hào)合格審定的過(guò)程中，一般針對(duì)A類(lèi)系統(tǒng)，設(shè)備級(jí)HIRF試驗(yàn)并不是強(qiáng)制的，可以選擇進(jìn)行以支撐集成系統(tǒng)的HIRF試驗(yàn)。RTCA/DO-160中對(duì)設(shè)備試驗(yàn)等級(jí)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定，B級(jí)系統(tǒng)采用1或者2級(jí)設(shè)備HIRF試驗(yàn)，C級(jí)系統(tǒng)采用3級(jí)設(shè)備試驗(yàn)。2.3.2分析/計(jì)算。一般分析/計(jì)算會(huì)采用仿真分析和相似性分析的方法。（1）仿真分析。仿真分析在現(xiàn)代航空器的設(shè)計(jì)中應(yīng)用越來(lái)越多，通常這種分析方法會(huì)在航空器設(shè)計(jì)之初采用，用于及早發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在的一些缺陷。美、歐一些航空強(qiáng)國(guó)在HIRF的防護(hù)設(shè)計(jì)中普遍采用了仿真分析軟件，而我國(guó)航空器HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)的仿真分析水平與其相比還有很大差距。（2）相似性分析。在已有的旋翼航空器型號(hào)的基礎(chǔ)上，對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)或者改型時(shí)，可以采用相似性分析的方法對(duì)HIRF的防護(hù)效果進(jìn)行評(píng)估。采用相似性分析時(shí)，應(yīng)該對(duì)原型機(jī)和改進(jìn)或改型后的機(jī)型的數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比，保證采用相似性分析后得出的結(jié)果是可信的，能夠用來(lái)表明符合性。2.4驗(yàn)證對(duì)HIRF合格審定要求的符合性。當(dāng)試驗(yàn)結(jié)果表明，HIRF環(huán)境下的系統(tǒng)和設(shè)備線(xiàn)束上的射頻電流低于測(cè)試等級(jí)時(shí)，可以認(rèn)為符合HIRF防護(hù)的合格審定要求。

3結(jié)語(yǔ)

隨著航空電子工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,電子電氣系統(tǒng)逐步取代了傳統(tǒng)的機(jī)械電子產(chǎn)品,現(xiàn)代航空器的安全運(yùn)行和著陸離不開(kāi)電子電氣系統(tǒng)，旋翼航空器與固定翼飛機(jī)相比，飛行高度低，更容易受到HIRF環(huán)境的干擾。本文梳理了國(guó)內(nèi)外HIRF防護(hù)適航條款的頒布和使用情況，對(duì)運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器的HIRF要求進(jìn)行了解讀，提出了符合性驗(yàn)證思路及驗(yàn)證方法建議，為后續(xù)其他機(jī)型開(kāi)展HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證提供了一定的技術(shù)支持。目前，我國(guó)在運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證方面經(jīng)驗(yàn)十分不足，由于相應(yīng)的適航條款頒布的時(shí)間較晚，還沒(méi)有一架運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器進(jìn)行過(guò)完整的HIRF設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證，與國(guó)際水平相差巨大。因此，后續(xù)對(duì)運(yùn)輸類(lèi)旋翼航空器的HIRF防護(hù)設(shè)計(jì)和適航驗(yàn)證還需要進(jìn)一步的研究與實(shí)踐。

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作者:黃書(shū)雅 單位:中航工業(yè)直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所