基于CE102/RE102的航空发动机控制器EMC问题诊断与一体化滤波解决方案研究

 

摘要：针对航空发动机燃滑油泵用控制器电磁兼容性（EMC）试验项目CE102和RE102，根据设备的特点，从设计要求、滤波电路设计和结构设计几方面进行了一体化滤波组件的总体方案设计。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体化滤波组件并不能使设备一次性通过电磁兼容性的全部试验项目考核，根据实际工况进行试验摸底测试，对未通过的试验项目的超标点进行分析与定位后，确定其原因是由于电路设计中无Y电容去泄放共模干扰，计算选用的共模电感的电感量偏小所致。结果表明：通过采取增加共模电感量和输出线屏蔽的措施和在设备输入端加装一体化滤波组件，消除或减小了其在电源线和信号线上产生的传导干扰，使试验项目顺利通过。

关键词：电磁兼容性；一体化滤波组件；燃滑油泵；控制器；航空发动机

一、航空发动机控制系统集成化发展

1.1 航空发动机控制系统的集成化发展趋势

随着航空工业的迅速发展，对小型发动机系统的要求越来越高，迫使发动机系统中各设备均需要进行小型化设计，结构简单是未来先进航空发动机重要的发展方向。中国发动机已经进入全新的发展阶段，面临着严峻的挑战，必须大力发展发动机数字电子技术。传统的发动机系统包含发动机控制器、燃油泵驱动器、燃滑油泵、发动机、油路、旁路调节器和温度传感器七部分。为落实小型化需求，将发动机控制器与燃滑油泵驱动器进行了电路与结构的整合，合二为一。结构整合后虽然具有小型化的优点，但是若内部结构规划不合理会带来电磁干扰问题，二者的整合对电磁兼容的要求非常高。

在航空发动机热管理与润滑系统中，滑油泵作为核心动力附件，其性能直接关联到整机的可靠性、推重比与燃油经济性。传统电驱式滑油泵多沿用工业液压系统的“离散式”架构，即电机、泵体、控制器与传感器之间通过刚性管路与线束连接。这种设计模式不仅导致系统体积冗余量超过40%，严重挤占本就紧凑的发动机短舱空间，更在性能层面暴露出结构性缺陷：一方面，流量输出被动追随发动机转速，在低速滑行或怠速工况下易引发润滑边界干涸风险，而在高速工况下则因溢流损失造成能量浪费，系统综合效率长期徘徊于40%至60%区间；另一方面，离散架构限制了传感与控制的融合深度，系统无法依据实时油温、负载及磨损状态进行闭环自适应调节，难以匹配新一代高推重比发动机对热管理精细化、智能化的严苛需求。

在此背景下，探索电驱式航空滑油泵的深度集成化设计与全工况能耗优化，已成为提升飞行器综合性能的关键技术突破口。集成化并非简单的物理堆叠，而是基于系统工程思维，通过材料革新、流道重构与电子学融合，将功能分散的部件凝聚为一个高密度智能执行单元。集成化设计的核心在于消除冗余界面，实现功能的高度聚合。

航空发动机引入多电技术作为其新特征，优化了系统多元能量架构，显著提升了系统可维护性和可靠性，是目前多电航空研究领域的核心组成部分。随着发电系统从百千瓦级跃升至兆瓦级，高功率、高集成度的多节点配电系统以及包括大功率泵类作动类等装置在内的用电系统共同构成了复杂的多电控制系统。该系统具有多节点及动静态变化叠加的特征，面临着不同应用环境中的挑战。

电动静液作动器（EHA）作为现代高精度运动控制领域的革命性技术，正深刻重塑航空航天作动系统的格局。它摒弃了传统液压系统庞大的中央泵站、冗长的管路和易泄漏的阀控结构，将伺服电机、双向柱塞泵、紧凑阀组、执行机构、油箱、过滤器和传感器高度集成于一个模块化单元，实现了“机电液深度一体化”。其核心在于泵控容积式调速：高响应伺服电机接收指令，精确控制旋转方向与转速，直接驱动双向柱塞泵。泵的旋转方向决定油液流向，转速线性控制输出流量，从而精准调控负载的运动方向、速度与位置。现代先进航空发动机的燃油计量、滑油流量调节等关键功能，对作动器的精度、响应速度、可靠性和功率密度要求极高，EHA凭借其集成化、高效能和电传控制优势，成为实现这些功能的理想选择。

1.2 航空电子设备电磁兼容性研究现状

为了保证设备能在有电磁干扰的环境下可靠地运行和工作，电磁兼容性成为航空电子设备一个非常重要的性能指标，电磁兼容性试验的考核也越来越受重视。在现有的研究中，佘云峰等采用多导传输线理论对控制系统线缆在电磁辐照下的骚扰电压进行数值分析，并在全尺寸发动机模型上进行了试验验证，表明控制系统线缆电磁耦合仿真方法能够有效模拟线缆在电磁照射下的骚扰电压，为控制系统线缆防护设计和试验提供参考。何锦涛结合发动机电磁环境仿真结果对电子控制器的电磁防护技术开展了研究，分析了雷击瞬态电磁效应的产生原理和发动机数控系统的电磁脉冲耦合作用机理，介绍了三种电磁场数值计算方法和常用电磁防护策略。鲁亮结合电子控制器的工作特点进行了电磁干扰分析，在此基础上给出了机箱电磁兼容设计的对策，对于通过机箱进出电缆进行传播的传导干扰，采用转折频率法设计了EMI电源滤波器，完成了滤波器从指标获取、结构选取到拓扑分析、参数计算的整个设计流程。Das等针对机箱上的缝隙，引入了导电橡胶来对其进行电磁泄漏抑制，用导电橡胶制成的导电衬垫可以较大地减小屏蔽机箱上孔缝所带来的电磁泄漏。

在航空发动机电子控制器的高强辐射场干扰及防护方面，研究表明高强辐射场可耦合进入电子控制器内部，在谐振频率处电场强度显著增加。通过在电子控制器内部安装吸波材料进行仿真，结果表明吸波材料可以有效抑制谐振电磁干扰。由于舰载机的电子控制器采集信号数量较多、种类繁杂，在电子控制器端的信号极易互相耦合、引入干扰，因此需要对电子控制器电磁兼容量级进行提升，对电子控制器的优化设计主要分为接地、滤波、雷电防护、屏蔽防护和其他几个方面。

随着航空业向混合动力和全电推进系统方向发展，管理电磁干扰对于确保安全性和可靠性至关重要。多电控制系统正面临着电磁兼容建模分析与抑制方法等方面的关键技术挑战。硬件抗干扰设计采用高质量线缆传输、系统完整性屏蔽、低阻抗接地平面、高效电磁隔离和精确滤波等技术，软件抗干扰设计采用数字滤波算法处理传感器信号、设计鲁棒的控制算法、自适应滤波算法、故障检测和诊断算法等，可提高系统的抗干扰能力。

以上研究大多针对电磁仿真分析、线缆屏蔽、选用新型屏蔽材料方面开展分析，对于输入信号连接器与滤波器的一体化设计存在欠缺。本文正是在这一研究背景下，针对航空发动机燃滑油泵用控制器的电磁兼容性问题，从一体化滤波组件的角度开展深入研究。

 

二、综合控制器构造及工作原理

2.1 综合控制器的系统组成

综合控制器是集成发动机控制、燃油泵电机驱动、滑油泵电机驱动的重要控制设备。其功能是接收上位机指令信号和飞行信息，处理整流变换装置提供的频率信号和开关量信息。内部嵌入式发动机控制软件对发动机进行综合控制，内部嵌入式燃滑油泵控制软件对燃油泵和滑油泵进行驱动和控制，两种软件通过内部串行接口进行数据交换、协调工作。

综合控制器控制燃油泵运转实现燃油增压和计量，从而控制发动机的燃油油量，调节发动机工况；控制滑油泵运转实现滑油增压和计量，从而控制供给发动机的滑油油量，实现发动机润滑功能。这种将发动机控制器与燃滑油泵驱动器进行电路与结构整合的设计方案，虽然具有小型化的显著优势，但也对电磁兼容性提出了极高的要求。

 

2.2 综合控制器的工作原理

综合控制器的工作原理可以从以下几个层面进行深入解析。

在信号处理层面，综合控制器需要接收来自上位机的指令信号和飞行信息，这些信号通常包括模拟量信号、数字量信号和频率信号等多种类型。同时，控制器还需要处理整流变换装置提供的频率信号和开关量信息，这些信号包含了发动机运行状态的关键参数。由于采集信号数量较多、种类繁杂，在控制器端的信号极易互相耦合、引入干扰。因此，信号调理电路的合理设计对于保证信号的完整性和准确性至关重要。

在控制算法层面，综合控制器内部嵌入了两套独立的控制软件。发动机控制软件负责对发动机进行综合控制，包括燃油计量、工况调节等核心功能；燃滑油泵控制软件负责对燃油泵和滑油泵进行驱动和控制。两套软件通过内部串行接口进行数据交换和协调工作，确保发动机与燃滑油泵之间的协同运行。这种双核控制架构要求软件之间具有良好的通信实时性和数据一致性。

在功率驱动层面，综合控制器需要驱动燃油泵电机和滑油泵电机运转。设备中使用的电源模块的开关频率为300 kHz，燃滑油泵电机驱动频率为16 kHz。功率开关动作产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。导通瞬间，线圈产生很大的涌流，并在线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压；断开瞬间，由于线圈的漏磁通，电路中形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。高频脉冲产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射，而当负载电流变化时也会产生电流尖峰信号。高的di/dt产生磁场耦合，电容、功率开关组成的环路与产品电源线、电源内部电路及电源与参考地之间的寄生电容形成的共模环路之间发生磁耦合，感应出共模电流。这些电磁干扰问题正是综合控制器电磁兼容设计需要重点解决的核心矛盾。

在电源管理层面，综合控制器需要将输入的直流电源转换为内部各功能模块所需的不同电压等级的电源。DC/DC隔离模块是实现电源转换的关键部件，但同时也是重要的电磁干扰源。隔离模块造成EMI问题的辐射源有两类：交变电场（高阻）和交变磁场（低阻）。隔离模块具有很低的节点和环路，磁场辐射也称为差模辐射，由其内部小型电流环路中的高频电流造成，而电场辐射也称为共模辐射，由设备内部长导线或与之连接的电缆的高频位移电流造成。开关电源产生的辐射EMI通常为30～200 MHz，对应的波长为1.5～10 m。

2.3 综合控制器的电磁兼容性需求

综合控制器设备的电磁兼容与结构的电磁泄漏和电连接端口的传导密切相关。它们既是电磁干扰发射路径，又是设备内部电路单元的敏感路径。机箱为屏蔽结构，孔、缝的电磁泄漏可以得到有效的控制。端口增加一体化滤波组件重点解决电磁兼容性CE102、RE102试验项目。一般电连接端口的干扰传导是主要的电磁兼容问题，端口设计一体化滤波组件是有效抑制电连接端口的线缆干扰的EMI措施。

根据产品特点，重点针对电磁兼容性CE102和RE102试验项目进行针对性一体化滤波组件设计。参照GJB 151B-2013《军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求和测量》标准中CE102的基本限值，28V的限值曲线为基本限值，270V的限值曲线是在基本限值的基础上放宽10dB。该产品的RE102要求选取其中固定翼内部小于25m的限值。

CE102项目为10 kHz～10 MHz电源线传导发射，其主要考核电子设备通过电源线（包括回线）以传导或辐射的方式对外造成干扰。正线、负线分别测试均要满足要求。RE102电磁兼容试验项目为10 kHz～18 GHz电场辐射发射，其主要考核电子设备通过壳体、电缆向外辐射电场是否符合要求，以防止对其他灵敏接收设备产生干扰。根据GJB 151B-2013标准要求，测试要求最大频率上限测试到1 GHz或EUT最高工作频率的10倍，取最大者，该测试频率取上限1 GHz。

 

三、一体化滤波组件设计

3.1 总体方案设计

一体化滤波组件包含电源线滤波器、信号线滤波器。电源滤波器的作用不仅能够满足电磁兼容标准中对传递发射和传导敏感度的要求，而且对抑制设备产生较强的干扰也起到一定的效果。电源滤波器是一种低通滤波器，允许直流或工作电流通过，禁止较高的电磁干扰电流通过；同时，电源滤波器的作用又是双向的，既防止设备本身的电磁干扰，又防止电源线上的干扰进入设备。

由于设备中使用的电源模块的开关频率为300 kHz，燃滑油泵电机驱动频率为16 kHz，其谐波干扰也为低频信号，因此，设计一体化滤波组件的电源滤波器基本单元采用低通滤波电路，其可抑制高于传输信号频率的EMI干扰，对频率较高的干扰信号有较大的衰减。

由于干扰信号有差模和共模两种，因此，电源滤波器需要对这两种干扰都具备衰减的作用。为增强产品电磁兼容的可靠性，一体化滤波组件采取浮地设计，主要选用共模电感和电容进行干扰抑制。当负载电流流过共模电感线圈时，串联在正极上的线圈所产生的磁力线和串联在负极上的线圈所产生的磁力线方向相反，在磁芯中相互抵消，因此即使在大负载电流情况下，磁芯也不会发生饱和。而对于共模干扰电流，共模电感的两个线圈产生的磁场是同方向的，会有较大的电感，从而起到衰减共模干扰的作用。

从抑制干扰的角度来考虑，插入损耗是滤波器重要的指标。插入损耗分为差模插入损耗和共模插入损耗。插入损耗用dB来表示，分贝值越大，说明抑制干扰的能力越强。

3.2 设计要求

一体化滤波组件的设计需要满足以下核心要求：

电气性能要求：滤波器需要在保证设备正常工作所需直流或低频信号通过的同时，有效抑制高频电磁干扰。28V电源滤波采用两共一差电路，假设抑制的插入损耗为60 dB，开关频率300 kHz为超标频率。270V电源滤波采用两共电路，假设抑制的插入损耗为60 dB，开关电源频率300 kHz超标频率。

滤波参数要求：根据式（1）、（2）计算出共模电感总电感量280 mH。因无Y电容致使电感体积比较大。2路电机相线滤波电路为避免影响电机性能，根据工程经验电感量选取为2 mH。

结构空间要求：初步规划28V电源滤波电路需要1个微晶磁环、1个铁氧体磁环、2个铁硅铝磁环。270V电源滤波电路初步规划1个微晶磁环和1个铁氧体磁环。

环境适应性要求：一体化滤波组件需满足航空发动机舱内高温、高振动等恶劣环境条件下的可靠运行要求。

3.3 电路设计

3.3.1 电源线滤波器设计

电源线滤波器的设计是一体化滤波组件的核心内容。根据综合控制器的电源需求，电源线滤波器需要分别针对28V和270V两路供电电源进行设计。

28V电源滤波电路采用两共一差电路拓扑结构。这种结构既能够有效抑制共模干扰，又能够对差模干扰进行衰减。两共一差电路的核心元件包括共模电感、差模电感和滤波电容。共模电感用于抑制共模干扰，其两个线圈分别串联在正极和负极线上，对于共模电流呈现高阻抗，对于差模电流（即正常工作电流）呈现低阻抗。差模电感用于抑制差模干扰，通常串联在正极线上。滤波电容包括X电容（跨接在正负极之间）和Y电容（跨接在电源线与地之间），分别用于抑制差模干扰和共模干扰。

270V电源滤波电路采用两共电路拓扑结构。与28V滤波电路相比，270V滤波电路省略了差模电感，这主要是考虑到270V电源的电压等级较高以及空间限制。然而，两共电路对差模干扰的抑制能力相对较弱，这需要在后续的测试和优化中予以关注。

在滤波器参数计算方面，采用工程经验以及公式计算相结合的方法。根据抑制插入损耗60 dB的要求和开关频率300 kHz的超标频率，通过理论公式计算出共模电感的总电感量。然而，理论计算中存在一个关键的不确定因素：Y电容的参数是根据经验值选取的，这会造成理论计算的不准确性。实际产品中无Y电容，共模干扰就只能通过共模电感来消除。

电机相线滤波电路的设计需要特别注意避免影响电机的性能。由于电机驱动信号本身包含丰富的谐波分量，滤波器在抑制干扰的同时不能过度衰减驱动信号的有效成分。因此，根据工程经验将电感量选取为2 mH，在保证滤波效果的同时，最大限度地减少对电机驱动性能的影响。

3.3.2 信号线滤波器设计

信号线滤波器的主要作用是为了减少空间辐射性的干扰，包括空间辐射进入设备的干扰和设备向外辐射的干扰。信号线电缆和电源线电缆之间很容易发生耦合，尤其是在高频情况下，发生耦合的风险更大。需要对信号电缆进行处理，以使传导干扰达标，当信号电缆上有较强的传导干扰时，还会导致设备的辐射发射超标。因此，通过屏蔽、在接口处使用滤波器来降低信号电缆对电源线的影响，避免耦合现象的发生。

信号线滤波器的参数比较多，其中最难确认的参数是截止频率。与传统滤波器中的截止频率相同，信号线滤波器的截止频率定义为插入损耗为3 dB时的频率。截止频率的选择必须保证滤波器的通带覆盖功能性信号的带宽，保证设备的正常工作，同时最大限度地滤除高频干扰。

信号线滤波器的设计需要综合考虑信号类型、信号频率、信号幅度等多个因素。对于模拟信号，滤波器需要在保证信号完整性的前提下抑制高频干扰；对于数字信号，滤波器需要保证信号的上升沿和下降沿不受过度影响。在实际设计中，通常采用LC低通滤波电路或共模扼流圈来实现信号线的滤波。

3.4 结构设计

一体化滤波组件采取全密封结构设计，内部分腔设计，强弱电进行隔离，此种布局有效的防止电磁耦合。全密封结构可以有效防止外部电磁干扰进入滤波组件内部，同时也可以防止内部产生的电磁干扰泄漏到外部环境。

一体化滤波组件其结构外侧开槽处理，既可以减轻产品的质量，又可以增加组件的散热面积。在航空发动机应用中，重量和散热是两个至关重要的设计因素。开槽处理在保证结构强度的前提下，实现了轻量化和散热性能的双重优化。

滤波组件与综合控制器壳体接触面使用导电密封垫。导电密封垫不仅能够实现机械密封，防止灰尘和湿气进入，更重要的是能够提供良好的电磁屏蔽连续性，防止电磁泄漏。

壳体与上盖板之间开槽用于放置导电密封胶条，既可以增强产品的气密性也可以防止电磁泄漏的现象的发生。导电密封胶条在壳体和盖板之间形成连续的导电通路，消除了可能存在的缝隙，有效抑制了电磁波通过缝隙的泄漏。

 

四、电磁兼容摸底测试

4.1 CE102项目测试结果分析

在电磁兼容摸底测试中，CE102项目的测试结果出现了不合格的情况。通过对整改前CE102测试结果的分析发现，在对数坐标轴低频段出现了有规律频域峰值，峰值倍频间隔为16 kHz，等于控制器的驱动频率。

这一现象的根本原因在于功率开关动作产生的du/dt具有较大幅度的脉冲，频带较宽且谐波丰富。功率开关的负载为感性负载，导通瞬间线圈产生很大的涌流，并在线圈的两端出现较高的浪涌尖峰电压；断开瞬间，由于线圈的漏磁通，电路中形成带有尖峰的衰减振荡，叠加在关断电压上，形成关断电压尖峰。高频脉冲产生更多的发射，周期性信号产生更多的发射，而当负载电流变化时也会产生电流尖峰信号。

高的di/dt产生磁场耦合，电容、功率开关组成的环路与产品电源线、电源内部电路及电源与参考地之间的寄生电容形成的共模环路之间发生磁耦合，感应出共模电流，干扰电流沿DC 28V供电线对外产生辐射发射。由于DC 28V和DC 270V供电端口滤波器滤波能力不足，共模环路产生的辐射耦合到电源线上，沿电源线传导到LISN端，被采集到反馈在频域测试曲线上，导致CE102不合格。

4.2 RE102项目整改前测试结果分析

RE102项目的整改前测试结果显示，在频域对数坐标轴内，出现有规律的倍频间隔为300 kHz的峰值点。在该频率范围内，主要是由DC/DC隔离模块的开关频率及电源芯片所造成。

使用频谱仪配合近场探头，与实验室测试曲线对比，进行设备超标频点捕捉，最终发现干扰是沿着DC 28V电源线带出来的。这一发现表明，DC/DC隔离模块产生的电磁干扰通过电源线传导到了设备外部，并形成了有效的辐射发射。

隔离模块造成EMI问题的辐射源有两类：交变电场（高阻）和交变磁场（低阻）。隔离模块具有很低的节点和环路，磁场辐射也称为差模辐射，由其内部小型电流环路中的高频电流造成。而电场辐射也称为共模辐射，是由设备内部长导线或与之连接的电缆的高频位移电流造成的。开关电源产生的辐射EMI通常为30～200 MHz，对应的波长为1.5～10 m。

通过对RE102测试结果在30 MHz～200 MHz频段和200 MHz～1000 MHz频段分别进行分析可以发现，在不同频段内干扰的分布特征有所不同。在30～200 MHz频段，主要是开关电源的辐射EMI占主导地位；而在200～1000 MHz频段，则可能涉及更多的谐波分量和更高频率的寄生振荡。

 

五、电磁兼容优化与验证

5.1 超标原因分析

综合CE102和RE102的摸底测试结果，超标的主要原因可以归纳为以下几个方面。

共模干扰泄放路径缺失：滤波电共模电感理论计算中参数Y电容是根据经验值选取，会造成理论计算的不准确性，而实际产品中无Y电容，共模干扰就只能通过共模电感来消除。Y电容在滤波电路中起到泄放共模干扰的关键作用，缺少Y电容意味着共模干扰缺乏有效的低阻抗泄放路径，只能依靠共模电感的阻抗来抑制，这大大降低了共模干扰的抑制效果。

共模电感量不足：计算选用的共模电感的电感量偏小。理论计算中由于Y电容参数的选取偏差，导致对共模电感量的需求估计不足。实际产品中无Y电容的情况下，需要更大的共模电感量来弥补共模干扰泄放路径的缺失。

滤波电路拓扑结构不完善：270V电源滤波采用两共电路，缺少差模抑制环节，导致对差模干扰的抑制能力不足。虽然两共电路对共模干扰具有一定的抑制作用，但对于差模干扰的衰减有限。

电源线与信号线之间的耦合：通过现场设备连接器外部单独供电线上增加滤波措施，避免了内部信号线和电源线耦合问题。说明在原始设计中，电源线和信号线之间存在电磁耦合，导致信号线上的干扰耦合到了电源线上，或者电源线上的干扰耦合到了信号线上。

5.2 整改措施

针对以上超标原因，制定并实施了一系列整改措施。

增加共模电感量：在DC 28V和DC 270V供电线上各串一级6 mH的共模电感，使用的磁芯为微晶环。通过增加共模电感量，提高了对共模干扰的抑制能力。同时确保磁环不发生饱和，保证在大负载电流条件下共模电感仍然能够有效工作。

优化滤波器截止频率和插入损耗：将低通滤波器的截止频率≤16 kHz，插入损耗≥60 dB。通过降低截止频率，使滤波器能够更有效地抑制高于16 kHz的干扰信号；通过提高插入损耗，增强了对干扰信号的衰减能力。

增加电源线屏蔽：对一体化滤波组件28V和270V的输出线进行屏蔽处理，降低电源线的对外辐射发射。屏蔽层能够有效地吸收和反射电磁波，减少电源线作为天线向外辐射电磁能量的可能性。

增加滤波措施：通过现场在设备连接器最外端单独供电线上增加滤波措施，避免了内部信号线和电源线耦合问题。在连接器端增加滤波，可以在干扰进入或离开设备的关键位置进行有效抑制。

使用导电布进行屏蔽处理：使用导电布进行屏蔽处理，有效地降低了干扰电流沿电源线引起的对外辐射发射。导电布具有良好的导电性能和柔韧性，可以方便地对线缆进行包裹屏蔽。

更换微晶磁芯：将电源线电路中的微晶磁芯进行更换，加大电感量，同时确保了磁环不发生饱和。更换磁芯不仅增加了电感量，还可能改善了磁芯的频率特性，使其在更宽的频率范围内具有更好的抑制效果。

5.3 优化后测试结果

将整改措施落实到滤波组件之后，将其装回产品，重新进行CE102和RE102试验项目的测试。

在CE102测试方面，为提高电磁兼容的可靠性，CE102测试曲线与基准曲线相比，预留了14 dB的余量。这意味着设备在CE102项目上不仅满足了标准要求，还具有充足的裕度，能够适应不同测试环境和批次产品之间的差异。

在RE102测试方面，RE102测试曲线与基准曲线相比，预留了10 dB的余量。同样表明设备在RE102项目上具有良好的电磁兼容性能，能够满足GJB 151B-2013标准的要求。

测试结果表明，通过采取增加共模电感量和输出线屏蔽的措施和在设备输入端加装一体化滤波组件，消除或减小了其在电源线和信号线上产生的传导干扰，使试验项目顺利通过。

 

六、结论与展望

6.1 研究结论

本文针对航空发动机燃滑油泵用控制器的电磁兼容性问题，从一体化滤波组件的角度开展了系统的设计研究，主要得出以下结论。

其一，在设备的连接器输入端口增加滤波器组件的措施可以为其它设备提供一种参考借鉴的思路。解决电磁兼容问题除了在板级进行适当的EMC处理之外，重点还需要在连接器输入部件进行滤波处理。连接器端口是电磁干扰进出设备的主要通道，在端口处进行有效的滤波处理，可以从源头上控制电磁干扰的传播。

其二，未经过电磁兼容测试而选用市面上通用的滤波器基本无法满足电磁兼容试验项目。通用滤波器虽然具有一定的滤波效果，但难以针对具体设备的干扰特征进行优化。需要对产品进行EMC的正向设计，从产品设计初期就考虑电磁兼容性问题，这样才能使产品获得好的EMC性能和高的性价比。

其三，多数研发人员在研发阶段只注重功能的实现，并未对电磁兼容性的传导发射、辐射发射做特殊的处理，导致由于尺寸空间的限制在设备定型阶段电磁兼容整改措施无法落实，造成研发任务失败的情况发生。建议在方案设计阶段将滤波器所需要的空间进行预留，以保证后续电磁兼容整改措施有足够的空间落实。

其四，一体化滤波组件的设计需要采用“设计-测试-优化”的迭代方法。通过采用工程经验以及公式计算滤波器参数的方法设计的一体化滤波组件并不能使设备一次性通过电磁兼容性的全部试验项目考核。需要根据实际工况进行试验摸底测试，对未通过的试验项目的超标点进行分析与定位后，再进行针对性的优化设计。

其五，共模干扰的抑制是一体化滤波组件设计的核心难点。Y电容在共模干扰抑制中具有不可替代的作用。在无法使用Y电容的应用场景中（如浮地设计），需要通过增加共模电感量、优化磁芯材料、增加屏蔽等措施来弥补共模干扰泄放路径的缺失。

6.2 未来展望

随着航空发动机多电化、智能化程度的不断提高，泵用控制器的一体化滤波组件设计将面临新的挑战和机遇。

在集成度方面，随着发动机控制器与燃滑油泵驱动器的进一步深度融合，未来的综合控制器将集成更多的功能模块。更高程度的集成意味着更复杂的电磁环境，对滤波组件的性能要求也将更高。需要在更小的空间内实现更强的滤波效果，这对滤波元件的选型、布局和工艺都提出了更高的要求。

在新材料应用方面，高性能复合材料在航空滑油泵领域的应用为滤波组件的轻量化设计提供了新的思路。连续碳纤维增强聚醚醚酮基热塑性复合材料等先进材料具有轻质、高强、耐高温等优异性能。将这些材料应用于滤波组件的壳体设计中，可以进一步减轻重量、提高散热性能。

在智能滤波方面，随着电力电子技术和数字控制技术的发展，未来的滤波组件可能不再局限于无源滤波电路。有源滤波、数字滤波等技术的引入，可以使滤波组件具有自适应、可配置的能力，根据不同的工作状态和干扰特征动态调整滤波参数，实现更优的滤波效果。

在仿真与设计方法方面，电磁兼容建模分析方法的发展将为滤波组件的设计提供更强大的工具。通过建立精确的电磁仿真模型，可以在设计阶段就对滤波组件的性能进行预测和优化，减少对实物测试的依赖，缩短研发周期、降低研发成本。

在标准与规范方面，随着GJB 151B-2013等军用标准的不断完善和更新，对航空电子设备的电磁兼容性要求将越来越严格。滤波组件的设计需要紧跟标准的发展趋势，在满足当前要求的同时，为未来更严格的要求预留足够的设计余量。

综上所述，航空发动机泵用控制器一体化滤波组件设计是一项涉及电磁学、材料学、结构力学、热力学等多学科交叉的复杂工程。通过系统的理论分析、精细的电路设计、合理的结构布局和充分的试验验证，可以有效地解决综合控制器的电磁兼容性问题，为航空发动机控制系统的可靠运行提供有力保障。

&注：文章部分内容来源于【作者边学良，曹宽，张振华，贾雨庆.航空发动机泵用控制器一体化滤波组件设计】，文章内使用的图片部分来源于公开网络获取，仅供参考使用，配图作用于文章整体美观度，如侵权可联系我们删除，如需了解公司相关产品信息，可官网留言，谢谢！