航空器高强度辐射场防护及环路电阻测试仪介绍

【摘要】现代航空器机载设备中电子电气元件参数（如输入电压、电流、功率）的降低，使得航空器电子电气系统经受电磁干扰的能力下降。在受到高强度辐射时，机载系统的功能会受到严重影响。另外，航空器结构中更多的采用复合材料，这种低电导率的复合材料屏蔽性能很差，使得电子电气系统更多的暴露在外部电磁环境中。由此，高强度辐射场防护相关适航条款及维修方案应运而生，其基本条件就是要求执行关键功能的每个电子和电气系统必须设计和安装成：当航空器暴露于高强度辐射环境下，确保执行关键功能的这些系统的运行和运行能力不会受到不利的影响。

【关键词】高强度辐射场；环路电阻测试仪；雷击

一、波音飞机手册中关于HIRF的描述

1、飞机上的屏蔽线和屏蔽层都被搭接到了飞机的结构上（即接地）。当飞机不断的处于极端的压力和温度条件下如潮湿、电击、震动等时，屏蔽系统的性能就会降低。

2、电缆或线束的屏蔽层是保护飞机关键系统免受雷击或高强辐射场危害的重要部件。环路电阻测试仪LRT可以用来测试飞机线束电缆的屏蔽层和屏蔽连接。主要工作模式是环路电阻测试和结点电阻测试。

二、HIRF防护原理

闪电在飞机外表产生电流，在外表或结构的结点产生电压。电流流动产生电磁场使得这些电流耦合或连接到飞机的线路。飞机表面产生的这些电磁场，能够损伤电气设备或间接导致其故障。另外，一些湿气进入后会产生腐蚀，通过金属和其他元素（如氧气、水、盐、液压油等）之间的化学反应，会降低电气接地的性能。氧气和水的存在会在连接面形成氧化物，氧化物是绝缘的，能够限制电流的流动。逐渐的会增加连接处的阻值。时间长了就会彻底切断电气连接。这样子就会导致对地电阻的增加，闪电或射频电流对内部线路的耦合会加大。能够缓解这种损害的方法就是采用屏蔽、电子设备的接地以及线路的内部连接。这样，闪电或HIRF产生的电流流经电子设备的外壳到地而不经过内部电路。通过电缆屏蔽的使用，外壳延伸至互相连接的线路，也就是说屏蔽是接地的外壳。

雷击发生时，一定数量的电流必须导入地来减小间接耦合到内部线路的电流数量。如果屏蔽电路的阻值升高，则导入地的电流数就会减少，设备内部损害就会增加。测量屏蔽电阻直接的指示出将要达到的电压等级，和允许建立的测试极限。监控这个阻值，维护人员可以判断屏蔽保护内部线路的能力。任何的阻值增加都会指示出电路存在问题。例如结点有腐蚀或有硬件设备（电接头、电子设备等）的松动。当这个阻值达到一定的等级，维护人员必须采取纠正措施，通常是清洁受影响的结点，紧固松脱的连接或更换电缆。

三、LRT原理和特性

LRT测试仪是用来测量抗干扰线束和同轴电缆的屏蔽阻值。LRT也用来测量组合结点或单个电连接/结点的阻值。对于低电阻的屏蔽测量，最初的方法是脱开电缆接头，使用欧姆表测量屏蔽的阻值。而LRT不需要脱开电接头，非常快速，可确保整个电路的完好性。

1、基本组成：

LRT包括四个元件：一个电流驱动coupler，一个电流感应coupler，结点探头和仪表组件（包括LRT电池和处理器）。LRT用一个环绕的探头，给屏蔽产生一个电压值，用另外一个探头测量流动的电流值。即驱动coupler产生环路的电压，感受coupler感受环路的电流值。

2、环路故障隔离：

一旦发现屏蔽的电阻值超过允许值，必须隔离和解决故障。维护人员可以断开有问题的电缆，使用毫欧表进行搭接测试，此时电缆的接头必须拆下。然而，这一步有可能将腐蚀也隔离出来，这样电缆也会表现为工作状态良好，我们就发现不了出问题的地方。当电缆重新装回飞机，继续受到腐蚀，继而潜在的对飞机造成危害。LRT可以允许维护人员在电缆在位的情况下测试存在的不良的连接。由于很多电缆很难拆除和接近，LRT也能帮助我们不移动电缆就可以定位故障。

3、结点模式（Joint mode）：

为了排除故障的环路，使用结点模式。这个模式不再是测量环路的电压值和电流值，而是测量穿过结点的结点电压和环路电流值。给出了结点电压和环路电流值，和测量环路电阻相同的原理，我们可以测出结点的阻值。结点电压值的测量是通过一对结点探针测量的。在放置两个couplers到线束并且执行了环路测量后，维护人员将LRT电门置于JOINT MODE，然后放置结点探针到你需测量的结点处。只要结点探针连接好，结点测试就开始。通过测量环路中的结点，维护人员可以发现坏的结点，而不需要拆除电缆。

4、自感应特性：

LRT能够感受到coupler未充分闭合引起的读数错误。这可能是（1）coupler的钳口有东西挡住导致其不能完全闭合，（2）维护人员将coupler放置在看不到的地方，导致coupler夹住螺钉或硬物。LRT能够探测到上述情况的发生，并及时以LRT显示屏显示一个错误信息来提醒维护人员不要读到一个错误读数。LRT也能在结点模式探测到读取读数前是否连接好joint探针。

5、安全特性：

波音设计的LRT也可以用于一定危险的区域，例如加油的飞机。安全特性包括给coupler增加串联电阻；给电池增加串联电阻来限制现行故障；在高压电路减小电容量。LRT也能够在油箱内部使用来做搭接测试。

四、LRT的测量方法

1、环路电阻测量

1）将两个耦合器夹住被测量线束，要确保在测量线束的测量点，耦合器的夹子里不包含地线。确保两个耦合器至少有4英寸的间隔。

2）按压任意耦合器上的START按钮，开始环路电阻测试，确保每个耦合器上的LED灯变为绿色，此时记录下显示窗上的阻值。

2、结点电阻测量

提示1：被测量的结点必须包含在LOOP模式下所测试的屏蔽系统中。即环路电流必须流经所测结点。

提示2：在结点阻值测试前，必须执行环路阻值测试。

a、将模式电门放置到JOINT位置，确保两个结点探针上的LED灯为红色

b、一个探针连接到飞机结构、LRU、接头插座、接头支架或接头BACKSHELL等靠近被测结点1英寸以内的地方。另一个探针连接到靠近被测试的结点1英寸以内的地方。当探针的两个LED灯由红色变为绿色时，结点阻值测试开始，记录下显示窗上的阻值。

综述

在过去，商业飞机制造和运营产业没有将电缆屏蔽作为一项测试要求。近几年才逐渐广泛得到重视，但是一直受其测试成本和测试难度的困扰。波音LRT测试设备的产生不仅大大降低了测试成本，也降低了测试的难度，更提高了操作安全性，是一项非常重要的科技成果。

参考文献

[1]波音飞机维护手册AMM

[2]波音飞机标准施工手册SWPM

[3]Boeing AERO magazine NO.10