УДК 537.39

Проблемы электромагнитной совместимости в электрических системах воздушных судов

Изеронуе Тэсси Келечи Джулиусовна – студентка Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Сагитов Дамир Ильдарович – кандидат технических наук, доцент кафедры Систем автоматизированного управления Санкт-Петербургского государственного университета гражданской авиации имени А. А. Новикова.

Аннотация: Данная статья рассматривает важность электромагнитной совместимости (ЭМС) в авиации и ее влияние на безопасность полетов и работоспособность бортовой электроники. Описываются основные факторы, влияющие на ЭМС в авиации, такие как электромагнитные помехи, совместимость оборудования, геометрические особенности самолета, использование радиочастотных устройств и электрические цепи.

Ключевые слова: электромагнитная совместимость, радиопомехи, электроника, авиация, безопасность.

Электромагнитная совместимость (ЭМС) является критическим аспектом безопасности и надежности электрических систем воздушных судов. В авиации, где электроника играет ключевую роль в обеспечении безопасности полетов и комфорта пассажиров, любые нарушения в ЭМС могут привести к серьезным последствиям. В данной статье рассматриваются основные проблемы, связанные с электромагнитной совместимостью в авиационной отрасли, факторы, влияющие на нее, а также методы обеспечения и современные технологии в этой области.

Под электромагнитной совместимостью радиоэлектронных средств понимается способность РЭС одновременно функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных радиопомех, а также не создавать недопустимых радиопомех другим электронным средствам. Электромагнитным помехам приписываются электромагнитные процессы, которые могут ухудшить качество функционирования технических средств, таких как радиоэлектронные средства, электрическая сеть, приборы. Радиопомехи распространяются в полосе частот от единиц герц до тысяч гигагерц. Условно электромагнитные помехи делятся на помехи естественного происхождения, искусственные и шумы. Причины появления радиопомех могут быть внутренними или внешними по отношению к радиоэлектронным системам. Внутренние причины обусловлены действием внутренних шумов передающих каналов и антенных систем. Внешние причины включают в себя внешние радиопомехи естественного и искусственного происхождения. Среди них - электромагнитное излучение от солнца, луны, планет, земной поверхности, а также метеообразований. К помехам искусственного происхождения относятся электромагнитные излучения различных технических устройств и систем, включая радиоэлектронные, а также отражения электромагнитных волн от различных объектов: земли, воды, метеообразований и т.д. Шумовое радиоизлучение вызвано шумами элементов схемы радиопередатчика. Параметрами шумового излучения являются спектральная плотность мощности (напряжения), отношение спектральной плотности мощности (напряжения) к мощности (напряжению) основного излучения, а также частота.

В настоящее время особенно важно снижение уровня шума в системах радиосвязи. Для возбуждения частоты в передатчиках радиосвязи широко используются синтезаторы частоты, включающие автогенераторы, преобразователи, умножители и усилители частоты – устройства, которые непременно сопровождаются шумовыми колебаниями. При этом огибающая энергетического спектра шумов снижается относительно медленно по мере удаления от несущей частоты, а спектральные компоненты шума обладают дискретным характером. Проходя через узкополосный фильтр, выделяющий несущую частоту, сформированную синтезатором частоты, шумовые колебания не только усиливаются в последующем, но их спектр значительно расширяется в результате работы каскадов передатчика, функционирующих в режиме с отсечкой анодного тока. Уровень усиленных шумов превосходит уровень шума, обусловленного работой усилительных каскадов передатчика. Помехи искусственного происхождения могут быть радиотехническими и нерадиотехническими. Первые создаются с целью нарушения работы радиоэлектронных систем, в то время как непреднамеренные радиопомехи представляют собой электромагнитные помехи, вызванные деятельностью радиотехнических и электротехнических устройств.[1]

Факторы, влияющие на электромагнитную совместимость в авиации, включают в себя:

Электромагнитные помехи от радиоэлектронных устройств на борту самолета, таких как радиостанции, радары, системы навигации и связи. Эти устройства могут создавать электромагнитные поля, которые могут воздействовать на другие системы на борту.
Воздействие внешних источников электромагнитных помех, таких как мобильные телефоны, радиостанции, высоковольтные линии электропередачи и другие радиоэлектронные устройства, которые могут находиться поблизости от самолета.
Электромагнитная совместимость систем самолета между собой, например, между системами навигации, связи, управления двигателями и другими системами.
Электромагнитные помехи от вспышек молнии, которые могут возникать при полете в грозу. Молния может создавать сильные электромагнитные поля, которые могут повредить электронику на борту самолета.
Соблюдение стандартов и нормативов по электромагнитной совместимости в авиации, которые разрабатываются для обеспечения безопасной и надежной работы систем на борту самолета в условиях электромагнитных помех.[2]

Нарушение электромагнитной совместимости в авиации может привести к различным проблемам, которые могут оказать негативное влияние на безопасность полетов, надежность работы систем и оборудования на борту самолета. Некоторые из основных проблем, вызванных нарушением электромагнитной совместимости, включают в себя:

Перекрестные помехи (interference): Нарушения электромагнитной совместимости могут привести к возникновению перекрестных помех между различными системами на борту самолета. Это может привести к неправильной работе электронных устройств, сбоям в системах управления или связи, что может создать опасные ситуации во время полета.
Неправильное функционирование систем навигации и связи: Нарушения электромагнитной совместимости могут вызвать неправильную работу систем навигации и связи на борту самолета. Это может привести к потере связи с диспетчерским центром, ошибкам в навигационных данных или даже потере ориентации самолета.
Повреждение электроники и оборудования: Сильные электромагнитные поля, вызванные нарушениями электромагнитной совместимости, могут повредить электронику и оборудование на борту самолета. Это может привести к выходу из строя систем управления, аварийному отключению электричества или другим серьезным последствиям.
Потеря данных и ошибки в системах: Нарушения электромагнитной совместимости могут вызвать потерю данных, ошибки в работе автоматических систем управления или другие проблемы, которые могут привести к непредвиденным ситуациям во время полета.
Угроза безопасности полетов: Все вышеперечисленные проблемы, вызванные нарушением электромагнитной совместимости, могут представлять угрозу для безопасности полетов и здоровья пассажиров и членов экипажа.[3]

Современные технологии и разработки в области управления электромагнитной совместимостью направлены на обеспечение надежной работы электроники и оборудования в условиях сильных электромагнитных полей, которые могут возникать как на борту воздушных судов, так и на земле. Некоторые из ключевых технологий и разработок в этой области включают в себя:

Электромагнитная защита: Разработка и применение специальных материалов, экранирование, фильтров и других устройств для защиты электроники от воздействия электромагнитных полей. Это позволяет уменьшить вероятность возникновения перекрестных помех и повреждения оборудования.
Электромагнитная совместимость в проектировании: Интеграция требований по электромагнитной совместимости в процесс проектирования новых систем и оборудования. Это позволяет изначально учесть факторы, влияющие на электромагнитную совместимость, и предотвратить проблемы еще на стадии разработки.
Электромагнитная совместимость в испытаниях: Разработка специальных методик испытаний, аппаратуры и программного обеспечения для проверки соответствия электромагнитной совместимости стандартам и требованиям. Это позволяет выявлять проблемы и устранять их еще до выпуска продукции на рынок.
Активное управление помехами: Использование специализированных алгоритмов и технологий для активного управления электромагнитными помехами в реальном времени. Это позволяет минимизировать воздействие помех на работу систем и обеспечивать стабильную работу оборудования.
Развитие стандартов и нормативов: Постоянное совершенствование стандартов и нормативных документов в области электромагнитной совместимости, чтобы отражать последние технологические достижения и требования безопасности.[4]

Электромагнитная совместимость играет ключевую роль в обеспечении безопасности и надежности авиационных систем. Понимание и учет всех факторов, влияющих на ЭМС, является необходимым условием для успешного функционирования бортовой электроники и обеспечения стабильности полетов. Специалисты по электромагнитной совместимости продолжают разрабатывать новые технологии и методы, чтобы минимизировать воздействие электромагнитных помех на работу авиационных систем и обеспечить высокий уровень безопасности в воздушном пространстве.

Список литературы

Стукалов С.Б. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных систем. - 1-е изд. - Москва: Московский государственный технический университет ГА, 2019. - 64 с.
Рябов А. В., Алексеев А. Е. Вопросы обеспечения помехоустойчивости систем авиационной радиосвязи в условиях радиоэлектронного конфликта // Информатика: проблемы, методы, технологии Материалы XXII Международной научно-практической конференции им. Э.К. Алгазинова.. – 2022.
Проблема электромагнитной совместимости судового электротехнического и электронного оборудования // Pandia URL: https://pandia.ru/text/77/443/658.php (дата обращения: 28.03.2024).
Иванов, В. А. План обеспечения электромагнитной совместимости при проектировании радиоэлектронного средства / В. А. Иванов, Н. В. Сотникова. — Текст : непосредственный // Технические науки: проблемы и перспективы : материалы I Междунар. науч. конф. (г. Санкт-Петербург, март 2011 г.). — Санкт-Петербург : Реноме, 2011. — С. 165-167. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/2/85/ (дата обращения: 29.03.2024).

Интересная статья? Поделись ей с другими: