【摘 要】
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高强度辐射场(HIRF)环境对飞机安全飞行产生的威胁不可忽视,电磁波耦合进入机体形成的电磁场则会干扰内部电子设备,甚至可能造成设备失灵。本文针对飞机真实的栅格式排气孔模型,建立含孔结构的特征模型和飞机模型,研究HIRF环境中频率为10 k Hz~2 GHz的电磁耦合效应。研究成果为HIRF效应评估或预设计提供了数据支持和理论依据,为飞行器此类电磁效应问题的解决提供一种有效手段,可以极大的提高研发效
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高强度辐射场(HIRF)环境对飞机安全飞行产生的威胁不可忽视,电磁波耦合进入机体形成的电磁场则会干扰内部电子设备,甚至可能造成设备失灵。本文针对飞机真实的栅格式排气孔模型,建立含孔结构的特征模型和飞机模型,研究HIRF环境中频率为10 k Hz~2 GHz的电磁耦合效应。研究成果为HIRF效应评估或预设计提供了数据支持和理论依据,为飞行器此类电磁效应问题的解决提供一种有效手段,可以极大的提高研发效率及降低成本。主要研究内容及成果分为以下三部分。第一部分研究了特征模型的孔缝耦合效应。针对含栅格式排气孔的腔体模型和平板模型,研究不同电场极化角度和模型材料属性的电场分布规律和屏蔽特性。结果表明:频率越高,电磁波透射进入腔内发生的电场增强现象越明显,对HIRF信号的屏蔽效果越差。90°极化屏蔽效能低于0°极化,但中低频时两种极化方式的谐振频率相同,这说明极化方式只改变屏蔽效果,不改变谐振点的位置。对比腔体模型和平板模型的谐振频率,发现腔体谐振占据主导。将模型金属蒙皮材料改为复合材料,发现复材的电导率达到一定值,能够达到和金属同等的屏蔽效果。第二部分研究了特征模型的场-孔缝-线缆耦合效应。在含栅格式排气孔的腔体模型中添加线缆,研究线缆长度、类型、排布方式和孔缝尺寸对线缆耦合的影响。结果表明:增加单个栅格孔尺寸比增加栅格孔个数更能影响线缆的感应电流和电压。当频率低于腔体最低谐振频率时,线缆越长,感应电流和电压越大。即使改变线缆的布线方式,若相对长度一样感应电流也不变,且相对长度越大,感应电流越大。第三部分仿真研究系统模型的电磁耦合效应。建立了简化飞机模型,在发动机内添加线缆,并在不同舱室设置测试点,对不同频率和辐照下的屏蔽特性和负载感应做出研究。结果表明:频率越高测试位置的屏蔽效能越低,飞机内封闭性较差的舱室对HIRF信号的屏蔽效果差。发动机内部线缆会受到电磁波影响产生感应电流和电压,离栅格孔越近的线缆感应电流和电压值越大。
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