[發(fā)明專利]電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)線纜串擾的快速預測方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210077055.3
• 申請日: 2012-03-21
• 公開（公告）號: CN102608466A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設計）人: 李茁;劉亮亮;顧長青;曹明慧
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 艾中蘭

技術領域：

本發(fā)明涉及一種快速預測方法，尤其涉及一種對電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)中線纜串擾問題的快速預測方法。

背景技術：

現(xiàn)代飛機中的各個系統(tǒng)正朝著多電化和全電化方向發(fā)展，機載電氣系統(tǒng)和設備在平臺中的智能化分布并通過物理布線實現(xiàn)電氣系統(tǒng)之間的互聯(lián)，成為影響最終飛機質量和可靠性的關鍵步驟。作為各類電氣設備的連接紐帶，線束自身的電磁兼容問題嚴重影響著整機的電磁兼容性。在過去很長一段時間里，機載電氣線路設計的重要性未得到充分重視，一系列因線路設計缺陷導致的重大航空事故時有發(fā)生，使得各家航空公司對飛機的電磁兼容性要求不斷提高，各國科研機構在相關領域都投入了大量的人力物力，已成為飛機設計工作中不可缺少的關鍵一環(huán)。

2007年，美國聯(lián)邦航空局(FAA)對聯(lián)邦航空條例(FAR)的第25部做了重大修正，在原有7大分部的基礎上新增加了第H分部——電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)(Electrical?Wiring?Interconnection?System，簡稱EWIS)，它將以往分散于各個系統(tǒng)中的電氣布線互聯(lián)系統(tǒng)的設計要求單獨歸納成部，規(guī)定了與飛機電氣線路設計相關的內容，包括安裝在飛機任何區(qū)域的各種電線、布線器件以及它們的組合、兩個或多個預制端接點間傳輸的數據和信號的電性能等等。目前，EWIS規(guī)范是商用飛機適航認證流程的一個部分，所有商用飛機必須經過認證。對某一型號的飛機，如波音777或空客A380，會有針對飛機型號的EWIS認證，對單獨的某架飛機，也會有相應的認證。美國聯(lián)邦航空管理局，歐洲航空安全局(Europe?Aviation?Safety?Agency：EASA)以及歐洲聯(lián)合航空署(JAA)都已應用了EWIS法規(guī)。

在國內，民用和軍用飛機中電氣互聯(lián)布線需按照《HB6524-91飛機電線、電纜電磁兼容性分類及布線要求》進行設計，受限于安裝空間以及缺少有效的計算機仿真工具，技術人員一般僅能憑經驗設計，這對簡單的布線系統(tǒng)是有效的。然而，對于大型客機中的復雜布線系統(tǒng)，由于缺少足夠的設計依據，傳統(tǒng)的設計方法往往會導致某些線纜內部或線束間電磁干擾嚴重，最終導致設計失敗。目前，我國正在進行的大飛機項目，目標是研制具有我國自主知識產權的C919大型客機，作為適航取證申請人——中國商飛公司計劃2014年實現(xiàn)大型客機首飛，2016年取得中國民航局型號合格證及相關證件，最終通過中國民航局取得歐美適航當局的適航批準，其中EWIS是必不可少的一個重要認證部分。為嚴格按照EWIS法規(guī)進行電氣互聯(lián)系統(tǒng)設計，有效輔助設計員在設計初期階段對電性能、故障模式進行有效仿真分析，使設計工作有據可依，縮減設計周期，提高設計成功率，降低設計費用。但是，真實大型客機中電氣系統(tǒng)繁多復雜，布線又受到安裝空間的嚴格限制，線束中的線纜數目少則十幾根多則成百上千根，當線纜數目到達一定量級時傳統(tǒng)的MTLN方法效率太低，無法滿足實際分析需要。同時，不同飛機的布線又各不相同，顯然要想對EWIS中復雜線束的串擾分析做進一步研究，必須發(fā)展一種更高效的算法，在不影響分析精度的同時極大提高仿真效率，為EWIS復雜線束的電氣仿真提供高效可靠的分析手段。

上世紀60年代以來，國外在簡單線纜串擾方面的研究已經取得了一些成果并應用到實際工程中，其中主要方法有：集總參數電路模型法、多導體傳輸線法、電磁場數值方法，如時域有限差分法FDTD、矩量法MoM等，這些方法從電磁場理論出發(fā)，結合數值計算技術，嚴格考慮傳輸線上傳輸的橫電磁波、橫電波(TE波)以及橫磁波(TM波)，在相當寬的頻率范圍內，其計算精度都非常高，但該方法分析步驟較為繁瑣，計算量大，在求解復雜電大尺寸模型時無能為力。國內關于線纜線束串擾的研究大部分都是基于準靜態(tài)假設的多導體傳輸線方法，也有采用全波分析與多導體傳輸線理論相結合的方法。