民航通信导航系统中的防雷接地技术

时间：2024-05-04

文/季正宇

1 雷电对民航通信导航系统的危害

雷电是一种自然现象，其破坏性较大，尤其是对精密电子设备的危害更大。通信导航系统是民用航空中不可或缺的重要组成部分之一，直接关系到飞机的飞行安全性，一旦通信导航系统发生故障问题，将会造成极其严重的后果。近年来，民航的通信导航台站中引入大量的通信设备，由此虽然使通信导航的整体性能获得大幅度提升，但由于这些通信设备采用的都是集成度较高的微电子电路，致使其对雷电脉冲较为敏感，如果发生雷击，在浪涌的作用下，会导致设备过压损坏，进而对通信可靠性造成影响，不利于飞机的安全飞行。当雷电击中民航通信导航台站所在的建筑物时，会引起过电压，并经由通信电缆入侵到台站内的通信导航设备当中，这样便会导致导航系统故障。因此，为最大限度地减轻雷电对民航通信导航系统的影响，必须采取合理可行的防雷接地技术措施，提高系统的耐雷水平。

2 民航通信导航系统中的防雷接地技术措施

2.1 综合防雷技术措施的运用

民航通信导航系统的重要性决定了防雷接地保护的必要性，为进一步提升系统的整体耐雷水平，可以采取综合防雷技术措施。

2.1.1 全向信标的防雷

在民航通信导航系统中，全向信标（DVOR）是不可或缺的重要设备之一，也是比较容易遭受雷击损坏的设备。因此，必须运用合理可行的技术措施，提高DVOR 的防雷效果。根据相关规范的规定要求，全向信标应当在地面架设避雷针，以此作为接闪器，避雷针的数量应当不少于三根，每根避雷针的保护范围即以避雷针为直径的球体，这样三根避雷针便可以对整个天线场进行有效地保护。如果发生雷击，避雷针会对雷电流进行吸引，并通过接地引下线，将雷电流泄放到大地当中，从而达到防雷的目的。需要特别注意的是，当DVOR 与测距设备合装时，应当使测距设备的天线处于避雷针的保护范围之内，以免测距设备的天线遭受雷击波及到DVOR。

2.1.2 DME 的防雷

DME 是距离测量系统的简称，其也被称之为测距机，是国际民航组织批准的近程导航系统，其构成情况如图1所示。

鉴于DME 系统在民航通信导航中的重要程度，必须采取有效的防雷技术措施，提升其耐雷水平，从而减少并避免雷击故障的发生。

（1）电源系统防雷。针对DME 的电源系统可以运用如下防雷措施：在电源系统上加装氧化锌避雷器，之所以选用这种类型的避雷器主要是因为其采用的是氧化锌压敏电阻及非线性电阻片，当遭受雷击时，外部电压升高，电阻会随之下降，由此可对电源系统起到有效的保护。此外，对于DME 设备的供电系统，可以采取分级保护的方法，借此来使能量逐级释放，通过对瞬态过电压的阶段性控制，使雷击产生的能量可以及时释放。

（2）信号线防雷。可将避雷器加装在DME 设备的遥控接口位置处，运用分流入地技术，对信号线的运行安全性提供可靠保护，具体做法如下：采用串联的方法将避雷器与接地线及室外导线进行连接，当雷电流侵入导线时，避雷器便会发挥出防雷的作用，使电阻快速下降，这样一来雷电流便会分散流入大地，保证了DME 系统中地面设备的安全性。

2.2 运用屏蔽与等电位连接技术

2.2.1 屏蔽技术

在通信导航系统防雷中，屏蔽是一种较为简单且有效的技术措施，通过对电缆进行屏蔽处理，能够对雷击产生的电磁脉冲干扰进行抑制。由于民航通信导航系统中有很多电缆都是在露天环境内布设，从而增大了雷击的可能性，如果电磁脉冲侵入电缆后，会对连接的通信设备造成影响。故此，可对电缆采取电磁屏蔽保护。进入通信机房的电缆需要进行屏蔽处理，并在屏蔽层的两侧进行可靠接地。

2.2.2 等电位连接技术

通信导航机房内的所有设备均应当进行等电位连接，将带电的金属以SPD（浪涌保护器）和汇流排进行连接，不带电的金属则可以导线与汇流排进行连接，并将汇流排进行接地，从而使所有通信设备达到等电位的状态，以此来对雷击尽心防范。对于高频通信导航台，可以采用M 型共用结构，并遵循就地处理的原则。为使等电位连接的作用得以最大限度地发挥，应当确保连接质量。

2.3 加大防雷接地的检查力度

图1：民航DME 架构示意图

为确保防雷接地在民航通信导航系统中的保护作用能够充分发挥，必须保证防雷接地的运行可靠性。因此，需要做好防雷设备的检查工作。可对天线的电缆进行定期检查，看其是否与相应的插座有效连接，接插是否牢固；对天线的平衡进行检查，看不平衡变换电缆是否全部接好，有无缠绕或是扭曲的现象，是否全部处于天线的支架杆内；对天线的电离片及短路片进行全面检查，看是否全部调整至台站的频率范围内；对天线的馈线系统进行检查，看是否与机房内的相关设备进行连接；对所有避雷器进行检查，看运行是否正常；对接地线进行检查，看是否牢固可靠，特别是要加强对接地网的检查，对接地电阻值进行测量，看是否在标准规定的范围内，即小于1Ω。