Применение электромагнитного экранирования в аэрокосмической отрасли

ОнЭтМагнитное экранирование, также известное как электромагнитная совместимость (ЭМС), означает, что электронное устройство не создает помех другим устройствам и не подвергается их влиянию. Принцип его действия основан на поглощении и отражении. Электромагнитная совместимость, как и знакомая нам безопасность, является одним из важнейших показателей качества продукции.

1：Типы электромагнитного экранирования

Электромагнитное экранирование обычно делится на три типа: электростатическое экранирование, статическое магнитоэкранирование и экранирование высокочастотных электромагнитных полей.

1.1：Электростатическое экранирование:Проводник достигает состояния электростатического равновесия в электростатическом поле. В состоянии электростатического равновесия напряжённость внутреннего электрического поля проводника везде равна нулю. Согласно теореме Гаусса, при наличии электрического поля в проводнике будет происходить направленное движение зарядов до тех пор, пока электрическое поле не станет равным нулю. Проводник заключён в замкнутую металлическую оболочку, а защищаемая область помещена внутрь этой оболочки, чтобы внешнее электростатическое поле не могло воздействовать на предметы внутри оболочки. Например, в электронных устройствах часто используются металлические оболочки для экранирования внешних электростатических помех, обеспечивающих нормальную работу внутренних цепей устройства.

1.2：Статическое магнитоэкранирование:Статическое магнитоэкранирование в основном предназначено для работы в условиях постоянных магнитных полей. Поскольку магнитная проницаемость ферромагнитных материалов значительно выше, чем у других материалов, например, воздуха, при прохождении внешнего магнитного поля через экранирующий слой, согласно закону Ома магнитной цепи, большая часть магнитных силовых линий будет следовать за ферромагнитным материалом с высокой магнитной проницаемостью и редко проходить через экранированную область, что обеспечивает эффект экранирования магнитного поля. В некоторых прецизионных приборах статическое магнитоэкранирование используется для предотвращения влияния внешних магнитных полей, таких как геомагнитное поле, на результаты измерений.

1.3：Электромагнитное экранирование:В случае переменных электромагнитных полей, при падении переменного электромагнитного поля на металлический экран, согласно закону электромагнитной индукции, на поверхности металла возникает индуцированный ток. Этот индуцированный ток, согласно теореме о петле Ампера, создаёт вторичное электромагнитное поле, направленное противоположно исходному электромагнитному полю. Согласно принципу суперпозиции, два электромагнитных поля накладываются и компенсируют друг друга, тем самым ослабляя напряжённость электромагнитного поля, проникающего в экран. Эффективность экранирования в основном зависит от таких факторов, как проводимость, магнитная проницаемость и толщина экранирующего материала. Например, в области связи, для предотвращения помех сигнала, линия связи экранируется электромагнитно для обеспечения стабильной передачи сигнала.

 2：Применение в аэрокосмической отрасли

 2.1：Системы связи:

В аэрокосмических аппаратах коммуникационное оборудование играет решающую роль и обычно требует электромагнитной экранирующей защиты. Системы связи сверхвысокой частоты (ОВЧ), высокочастотной частоты (ВЧ) и спутниковой связи (SATCOM) и т. д. принимают и передают слабые радиочастотные сигналы. В сложной электромагнитной среде, такой как самолет, при отсутствии электромагнитного экранирования легко возникают электромагнитные помехи от другого электронного оборудования. Например, работающий двигатель, электродвигатель и другое оборудование самолета генерируют электромагнитное излучение, которое мешает приему и передаче сигнала коммуникационным оборудованием, что приводит к снижению качества связи или даже к ее прерыванию.

Сильные электромагнитные импульсы, возникающие при полёте в атмосфере Земли, могут создавать помехи не только электронному оборудованию самолёта, но и самому самолёту. Слой электромагнитного экранирования блокирует эти помехи и обеспечивает чёткость и стабильность принимаемых и передаваемых коммуникационным оборудованием сигналов.

Более того, само коммуникационное оборудование также может генерировать электромагнитное излучение, влияющее на работу другого чувствительного электронного оборудования, поэтому электромагнитное экранирование может играть двустороннюю защитную роль.

В качестве экранирующего материала обычно используется металлическая фольга или металлическая сетка, которая отражает и поглощает электромагнитные помехи, обеспечивая нормальную передачу сигналов в диапазоне частот связи.

При прохождении ионосферы Земли и выполнении космических миссий аэрокосмические аппараты сталкиваются с космическим электромагнитным излучением, таким как солнечные бури. Электромагнитное экранирование может эффективно защитить коммуникационное оборудование, например, линии связи между космическими зондами и центрами управления на Земле. Экранирование обеспечивает точную передачу телеметрических данных и сигналов дистанционного управления, предотвращает потерю или ошибку сигнала и обеспечивает бесперебойную работу космических миссий.

2.2：Навигационная система:

Навигационная система самолета включает в себя инерциальную навигационную систему (ИНС), приемник глобальной системы позиционирования (GPS) и т. д. Электромагнитное экранирование может предотвратить влияние радиочастотных помех (RFI) на навигационное оборудование.

Если взять, к примеру, GPS, то принимаемый ею спутниковый сигнал очень слаб и легко подвергается помехам. Без электромагнитного экранирования электромагнитные помехи, создаваемые другим электронным оборудованием внутри самолёта, могут заглушить сигнал GPS, что снизит точность определения местоположения или сделает его невозможным.

Вблизи аэропорта навигационная система воздушного судна может подвергаться помехам из-за электромагнитных сигналов, излучаемых наземными базовыми станциями связи, радарами и другим оборудованием. Электромагнитные экраны могут снизить эти помехи, позволяя навигационному оборудованию точно принимать спутниковые сигналы и точно рассчитывать местоположение, скорость и положение воздушного судна.

2.3：Система управления:

Компьютеры, датчики, исполнительные механизмы и другие компоненты системы управления полетом требуют электромагнитного экранирования. В качестве примера можно привести электродистанционную систему управления самолетом, которая передает команды управления по проводам. Электромагнитное экранирование может предотвратить передачу ошибочных команд, вызванных электромагнитными помехами. Во время полета самолета электромагнитное излучение, генерируемое таким оборудованием, как двигатель, и внешние электромагнитные помехи могут повлиять на нормальную работу системы управления полетом. Применение технологии электромагнитного экранирования, такой как обмотка троса управления металлическим экранирующим слоем, позволяет эффективно блокировать эти помехи, обеспечивая точное управление системой управления полетом различными рулевыми поверхностями и мощностью двигателя в соответствии с действиями пилота или инструкциями системы автопилота. В аэрокосмической отрасли система управления полетом для многоразовых космических аппаратов более сложна. На этапах запуска и возвращения в плотные слои атмосферы электромагнитное экранирование может обеспечить стабильную работу системы управления полетом в сложных электромагнитных условиях и предотвратить серьезные аварии, такие как потеря контроля над положением самолета в пространстве из-за электромагнитных помех.

2.4：Система мониторинга:

Система предотвращения столкновений (TCAS) и метеорадар (WXR) также нуждаются в электромагнитном экранировании. TCAS должна точно принимать и обрабатывать сигналы транспондеров окружающих воздушных судов для определения риска столкновения. Электромагнитные помехи могут привести к неверной оценке местоположения, высоты и другой информации об окружающих воздушных судах, тем самым выдавая ошибочные инструкции по предотвращению столкновений. Микроволновые сигналы, передаваемые и принимаемые метеорадаром, используются для определения погодных условий. Электромагнитные помехи могут приводить к ошибкам в радиолокационных изображениях, например, к ошибочной оценке сигналов помех как метеорологических целей или к неточному отображению фактического местоположения и интенсивности метеорадаров, что влияет на оценку погодных условий пилотом.

В аэрокосмической отрасли большинству перечисленных выше систем требуется электромагнитная экранировка для обеспечения их нормальной работы и повышения безопасности и надежности полётов. Кроме того, электромагнитная экранировка способствует снижению взаимных помех между устройствами, обеспечивая согласованную и стабильную работу электронных систем самолёта.

Наша компания предоставляет высококачественные электромагнитные экранирующие материалы, который можно настроить. Более подробную информацию можно найти на сайте: https://www.ec3dao.com/

Спасибо за просмотр. Если у вас есть вопросы, не стесняйтесь обращаться к нам. связаться с нами!