SJ/Z 21568-2020
Руководство по проектированию электромагнитной совместимости специальной авиационной миссионной электронной системы (Англоязычная версия)
- Стандартный №
- SJ/Z 21568-2020
- язык
- Китайский, Доступно на английском
- Дата публикации
- 2025
- Разместил
- Professional Standard - Electron
- Последняя версия
- SJ/Z 21568-2020
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
SJ/Z 21568-2020, «Руководство по проектированию электромагнитной совместимости электронных систем специального назначения для воздушных судов» — это руководящий технический документ для электронной промышленности, выпущенный Государственным управлением по науке, технологиям и промышленности Министерства национальной обороны и официально вступивший в силу в августе 2020 года. Этот стандарт был предложен Китайской корпорацией электронных технологий (CETC) и курируется Четвёртым научно-исследовательским институтом электроники Министерства промышленности и информационных технологий. Основными организациями-разработчиками являются Научно-исследовательский институт электроники CETC, Десятый научно-исследовательский институт и Двадцать девятый научно-исследовательский институт.
Электронные системы специального назначения для воздушных судов, являясь важнейшим компонентом современных авионик, включают в себя разнообразное электронное оборудование, включая радары, каналы связи, радиоэлектронную разведку и системы управления. Они выполняют такие важные задачи, как обнаружение, отслеживание и обработка разведывательной информации в сложных электромагнитных условиях. Проектирование электромагнитной совместимости (ЭМС) системы напрямую связано с эксплуатационной эффективностью и безопасностью полетов.
Анализ определений основных терминов
Глава 3 стандарта четко определяет ключевые термины, закладывая основу для понимания последующих технических требований:
Термины Точки определения Значение применения Специальная электронная система воздушного судна Совокупность электронных систем, оборудованных для выполнения определенных миссий Четкие границы системы и функциональные требования Электромагнитная совместимость (ЭМС) Состояние сосуществования оборудования в общей электромагнитной среде Цели проектирования и основа приемки Запас прочности Разница между порогом чувствительности и фактическим уровнем помех (дБ) Количественные требования к запасу прочности конструкции Электромагнитные помехи Электромагнитная энергия, которая нарушает или ухудшает работу оборудования Негативные эффекты, которые необходимо подавить
Система целей проектирования ЭМС на системном уровне
В разделе 4.1 стандарта определены семь целей проектирования, образующих полную систему целей проектирования ЭМС:
Самосовместимость: в различных тактических и технических условиях система, подсистемы и оборудование могут работать нормально и достигать внутренней совместимости. Это самое основное требование к проектированию, гарантирующее, что электронное оборудование не будет мешать друг другу при одновременной работе.
Совместимость с окружающими условиями: В пределах рабочей области система имеет возможность адаптироваться к различным электромагнитным средам и быть совместимой с внешней электромагнитной средой. Специальные самолеты часто должны выполнять миссии в сложных электромагнитных условиях поля боя и должны быть способны противостоять внешним помехам.
Гарантия безопасности: Во время работы системы система не должна представлять опасности для боеприпасов, топлива, оборудования или персонала внутри или снаружи системы. Это основное требование к проектированию ЭМС, особенно для специальных самолетов, оснащенных системами вооружения и топлива.
Совместимость по спектру: Анализ спектра системы и проверка совместимости по спектру проводятся для обеспечения совместимости в распределении и использовании частот. Благодаря научному планированию и управлению частотами избегаются помехи в совмещенном и соседнем канале.
Защита от сильного излучаемого поля: Система имеет определенный уровень защиты от сильного излучаемого поля, способная противостоять сильным электромагнитным угрозам, таким как преднамеренные электромагнитные помехи (IEMI).
Требования к запасу безопасности: Электромагнитная совместимость системы имеет определенный запас безопасности, оставляющий проектный запас на неопределенности при фактическом использовании.
Специфические требования пользователя: Другие требования пользователей и организаций управления более высокого уровня по электромагнитной совместимости должны быть выполнены, демонстрируя гибкость и применимость стандарта.
Процесс проектирования полного жизненного цикла
В разделе 4.3 стандарта подчеркивается, что работы по проектированию ЭМС должны выполняться на протяжении всего жизненного цикла системы, а процесс проектирования делится в соответствии с этапом разработки системы:
Этап проектирования схемы: Проведение анализа требований ЭМС и предварительного проектирования, а также разработка плана ЭМС и спецификаций проекта.
Этап инженерной разработки: Проведение подробного проектирования ЭМС, включая прогностический анализ, оценку моделирования и проверку испытаний.
Этап развертывания производства: Разработка плана ЭМС для производственной системы, управление технологическим процессом и проведение испытаний на соответствие стандартам качества ЭМС.
Этап эксплуатации и технического обслуживания: Разработка плана испытаний на основе требований пользователя к циклу технического обслуживания и ремонта, а также постоянный мониторинг и контроль состояния ЭМС системы.
Стандарт предлагает три цикла проверки проекта: Цикл проверки работоспособности - квалификации условий, цикл эксплуатационных испытаний - завершения полевых работ и цикл оценки, улучшения и модернизации в процессе эксплуатации, образующие замкнутый механизм совершенствования конструкции.
Подробное объяснение ключевых технических требований
5.1 Анализ электромагнитной совместимости системы
Проанализируйте функции системы, производительность, боевые технические показатели и среду эксплуатации в общих требованиях к разработке для подтверждения целей и задач ЭМС. Ключевые задачи включают в себя:
Сбор и анализ электромагнитных параметров: проведение сбора и анализа электромагнитных параметров специального авиационного оборудования и подсистем, проведение имитационного тестирования компонентов и создание полной базы данных электромагнитных характеристик.
Подтверждение профиля электромагнитной обстановки: анализ электромагнитной обстановки, в которой, как ожидается, будет работать электронная система миссии, подтверждение профиля электромагнитной обстановки и предоставление реалистичной экологической основы для проектирования.
Разработка рабочих критериев совместимости: уточнение рабочих критериев совместимости для каждого устройства и подсистемы, определение запасов безопасности для каждого типа оборудования и формирование количественных проектных показателей.
Создание матрицы взаимосвязей помех: проведение анализа воздействия помех на электронную систему миссии, создание матрицы взаимосвязей взаимных помех между излучающими и чувствительными источниками и определение основных путей помех.
Исследование использования спектра: анализ рисков и затрат на реализацию требований электромагнитной совместимости для системы, изучение проблем использования спектра и оптимизация распределения частотных ресурсов.
5.2 Прогнозирование и оценка электромагнитной совместимости системы
Моделируйте и прогнозируйте проблемы риска ЭМС системы и используйте инструменты анализа компьютерного моделирования для моделирования и прогнозирования ключевых характеристик РЧ, которые влияют на общее состояние ЭМС системы:
Содержание прогноза Технические показатели Требования к моделированию Характеристики излучения антенной схемы Диаграмма направленности, усиление, уровень боковых лепестков Использование реальной 3D-модели Изоляция между антеннами Потери при передаче, связь Точный выбор алгоритма Характеристики порта радиочастотного канала Согласование импеданса, возвратные потери Соответствующая сегментация модели Ключевые показатели ЭМС системы Предельное напряжение, запас прочности Приоритет полноволнового алгоритма Требования к моделированию включают в себя: использование реалистичной модели для обеспечения точных результатов; выбор подходящего алгоритма на основе проблемы; единицы сегментации модели менее одной десятой минимальной длины волны для анализа; определение приоритетов полноволнового алгоритма; и уточнение числовых соотношений между чувствительными источниками, источниками излучения и путями помех.
5.3 Требования к количественному распределению показателей
Стандарт определяет иерархическую систему требований к показателям:
Требования на уровне оборудования: Требования к кондуктивным излучениям, кондуктивной чувствительности, излучаемым излучениям и излучаемой чувствительности, указанные в GJB151, должны быть выполнены.
Требования на уровне системы: Они должны соответствовать требованиям GJB1389 и GJB8848 по запасам безопасности, внутренней электромагнитной совместимости в системе, внешней электромагнитной среде РЧ, контролю электростатического заряда, опасностям электромагнитного излучения, электрическому соединению и совместимости спектра.
Обработка особых случаев: Для сложного оборудования, такого как высокомощные радары и мощные широкополосные глушители, если текущая технология затрудняет выполнение требований стандарта, стандарт может быть соответствующим образом адаптирован на основе результатов прогностического анализа и условий использования для обеспечения работоспособности и эффективности конструкции.
5.4 Проектирование управления спектром
Электромагнитная совместимость системы достигается за счет унифицированного планирования и управления такими параметрами, как рабочая полоса частот, метод модуляции и режим работы каждого устройства в электронной системе:
Принципы планирования частот: Соответствующие рабочие полосы и частоты должны выбираться на основе всестороннего рассмотрения таких факторов, как техническая архитектура системы, тактические и технические требования к производительности и характеристики распространения информации. Анализ совместимости: Проанализируйте полосы частот и частоты существующих и планируемых радиосистем в отделе пользователя, чтобы обеспечить совместимость между вновь разрабатываемым оборудованием и существующим оборудованием. Избежание помех: Избегайте перекрытия частот и постарайтесь не допустить, чтобы две подсистемы, работающие в одной и той же области, имели одинаковые или смежные рабочие частоты. Рассмотрите различные формы помех, такие как гармонические помехи и интермодуляционные помехи. Защитные меры: Устройства, использующие одни и те же или смежные полосы частот, должны иметь минимальную защитную полосу пропускания, временную изоляцию или пространственную изоляцию.
5.5 Проектирование запаса прочности
Проектирование запаса прочности в основном учитывает неопределенность аппаратного обеспечения системы и принимает меры изоляции по слоям в соответствии с путем связи распространения электромагнитной энергии:
Тип оборудования Требование к запасу прочности Область применения Ключевое функциональное оборудование ≥6 дБ Радиолокационные, коммуникационные, навигационные, боевые командные и другие подсистемы Электродетонатор (критичный для безопасности) ≥16,5 дБ Электродетонатор для обеспечения безопасности системы Другие электродетонаторы ≥6 дБ Некритичное для безопасности электродетонирующее устройство Оборудование общего назначения ≥3 дБ Оборудование и подсистемы безопасности, бытовые и другие 5.6 Проектирование компоновки
Проектирование компоновки антенн: Сократите количество антенн; используйте результаты моделирования для разумного расположения антенн; выберите антенны с сильной направленностью и низкими боковыми лепестками; не допускайте прямого облучения чувствительных приемных антенн основным лучом мощных передающих антенн.
Проектирование компоновки оборудования: Расположите оборудование по зонам на основе его электромагнитных характеристик; относительно сосредоточьте оборудование в одной подсистеме; держите чувствительное оборудование подальше от высоковольтного и сильноточного оборудования; и примите защитные меры для чувствительного оборудования в зонах с сильным излучением.
5.7 Конструкция усиления электромагнитного экранирования
Электромагнитное экранирование кабины: сократите количество дверей, окон и проемов; экранируйте и герметизируйте движущиеся части; изолируйте мощное оборудование; сформируйте непрерывную проводящую поверхность (сопротивление постоянному току ≤ 10 мОм) на металлических переборках; убедитесь, что экраны кабелей и металлические трубы правильно заземлены.
Электромагнитное усиление оборудования: примите полностью герметичную металлическую конструкцию; установите ограничители и фильтры на передней части высокочувствительных приемников; используйте меры фильтрации на выходах передатчиков; и пропустите линии электропередач через фильтры.
Электромагнитное экранирование кабелей: экранированные линии устанавливаются отдельно и заземляются с обоих концов; убедитесь, что экран надежно соединен с металлическим корпусом; подключите экраны проводника и коаксиального кабеля к разъему; используйте экранированные витые пары для сигналов низкого уровня.
5.8 Конструкция электромагнитной защиты
Защита персонала: Защитите боевой и наземный персонал от сильного радиочастотного излучения, электромагнитных импульсов и других опасностей. Энергия электромагнитного излучения в каждой точке не должна превышать предельных значений, указанных в GJB5313.
Защита оборудования: Защитите электронное оборудование от сильного радиочастотного излучения и других опасностей. Энергия электромагнитного излучения в различных точках установки оборудования не должна превышать предельных значений, указанных в GJB151. Оборудование в открытых зонах должно быть спроектировано так, чтобы противостоять выгоранию.
5.9–5.14 Другие ключевые технологии
Сюда также входят подробные технические требования к проектированию источника питания, проектированию соединения и заземления, проектированию кабельной разводки, проектированию фильтрации, проектированию молниезащиты и проектированию электростатической защиты, которые вместе составляют полную систему проектирования ЭМС.
Рекомендации по внедрению и передовой опыт
Оптимизация процесса проектирования
Рекомендуется использовать подход проектирования «сверху вниз», начиная с требований на уровне системы и постепенно разбивая их на требования на уровне подсистем и устройств, чтобы обеспечить координацию и согласованность на всех уровнях проектирования.
Создать механизм проверки проекта ЭМС, организовав экспертные обзоры на ключевых этапах, таких как схематическое проектирование, предварительное проектирование и детальное проектирование, чтобы оперативно выявлять и устранять потенциальные проблемы.
Интеграция моделирования и тестирования
Полностью используйте технологию компьютерного моделирования для проведения прогностических оценок на ранних стадиях проектирования, чтобы сократить расходы на последующее исправление. В то же время подчеркивайте важность физических испытаний и проверки, получая реальные данные ЭМС посредством полевых испытаний в закрытых и открытых помещениях.
Создайте базу данных ЭМС для сбора данных об электромагнитных характеристиках оборудования и подсистем, обеспечивая поддержку данных для последующей разработки моделей.
Контроль качества на протяжении всего процесса
Внедряйте контроль качества ЭМС на протяжении всего процесса, от проектирования и производства до эксплуатационного обслуживания, чтобы гарантировать реализацию замысла проекта в реальном изделии.
Создайте механизм оценки воздействия изменений для проведения оценки воздействия ЭМС для любого изменения проекта с целью предотвращения проблем ЭМС на системном уровне, вызванных локальными изменениями.
Развитие команды талантов
Усильте обучение специалистов по ЭМС для повышения осведомленности и возможностей проектировщиков в области ЭМС. Создайте междисциплинарную группу проектировщиков ЭМС, чтобы гарантировать, что требования ЭМС во всех профессиональных областях будут полностью учтены.
Значение для применения и перспективы стандарта
Выпуск и внедрение SJ/Z 21568-2020 обеспечивает научное и стандартизированное техническое руководство по проектированию электромагнитной совместимости электронных систем специальных воздушных судов и имеет важное прикладное значение:
Повышение уровня проектирования: благодаря систематическим методам и требованиям проектирования повышается уровень проектирования ЭМС электронных систем специальных воздушных судов, что снижает риски разработки, вызванные проблемами ЭМС.
Снижение затрат на разработку: благодаря достаточному раннему прогностическому анализу и оптимизации конструкции снижаются затраты на последующее исправление и проверку испытаний, тем самым повышая эффективность разработки.
Обеспечение эксплуатационной эффективности: гарантия того, что специальные воздушные суда могут нормально выполнять свои задачи в сложных электромагнитных условиях, повышая боевую эффективность и живучесть системы.
Содействие технологическому развитию: содействие разработке и применению Технологии проектирования ЭМС и содействие углублённым исследованиям и инженерной практике в смежных областях.
В связи с быстрым развитием электронных технологий и усложнением условий боевых действий, проектирование электромагнитной совместимости электронных систем специальных воздушных судов столкнётся с новыми вызовами и требованиями. В будущем необходимо продолжать уделять внимание применению новых технологий и материалов, а также постоянно совершенствовать и актуализировать соответствующие стандарты и требования для обеспечения надёжной технической поддержки при разработке специальных воздушных судов.
SJ/Z 21568-2020 Ссылочный документ
- GJB 72A-2002 Терминология электромагнитных помех и электромагнитной совместимости
SJ/Z 21568-2020 История
- 2025 SJ/Z 21568-2020 Руководство по проектированию электромагнитной совместимости специальной авиационной миссионной электронной системы
