Hävittäjien sähkömagneettinen yhteensopivuus
Suntila, Nikolas (2023)
2023
Tieto- ja sähkötekniikan kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Computing and Electrical Engineering
Informaatioteknologian ja viestinnän tiedekunta - Faculty of Information Technology and Communication Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2023-05-28
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305256149
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202305256149
Tiivistelmä
Elektroniikan määrä sodankäyntiin suunnitelluissa kulkuneuvoissa on lisääntynyt huomattavasti, ja kulkuneuvojen sähkömagneettisella ympäristöllä on siten suurempi vaikutus niiden toimivuuteen. Sähkömagneettisen yhteensopivuuden eli EMC:n rooli on merkittävä myös moderneissa hävittäjissä, koska niiden toimintakyky on melkein täysin riippuvainen sähköisten järjestelmien toimivuudesta. Tässä työssä tutkitaan hävittäjien EMC-suunnittelua ja -testausta sekä elektronista sodankäyntiä.
Työssä tutustutaan sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen selvittämällä ensin, mitä sähkömagneettiset häiriöt ovat ja miten ne kytkeytyvät elektronisiin piireihin. Työn esittelemät neljä häiriökytkeytymistapaa ovat keskeisimpiä kohteita elektronisen laitteen EMC-suunnittelussa, minkä takia niihin perehdytään tarkemmin. EMC-suunnittelua ohjaavia sääntöjä ja standardeja tuodaan esille siviilimaailman laitteisiin liittyen, minkä jälkeen siirrytään sotilaskäyttöön tarkoitettujen laitteiden standardeihin. Hävittäjän EMC-suunnittelun selvityksessä keskitytään aikaisemmin esiteltyihin neljään häiriökytkentään. Työssä tarkastellaan niiden roolia hävittäjissä sekä miten näitä häiriökytkentöjä voidaan välttää sähkömagneettisen yhteensopivuuden edistämiseksi. Suunnittelun lisäksi työssä tehdään katsaus hävittäjien EMC-testaukseen, jossa käydään läpi erilaisia käytössä olevia testausmenetelmiä sekä laite- että systeemitasolla.
Työn lopussa tarkastellaan hävittäjien toimintaa elektronisessa sodankäynnissä, jossa sähkömagnetiikkaa hyödynnetään aseena sekä puolustusmenetelmänä hävittäjien välisessä vaikutuksessa. Hävittäjän elektronisen sodankäynnin järjestelmästä selvitetään sen kolmen eri osa-alueen eli tukitoimien, puolustautumisen ja vastatoimien tarkoitusta.
Oikeanlainen maadoitus ja suojaus ovat tärkeimpiä seikkoja hävittäjän EMC-suunnittelussa johtuvien ja säteilevien häiriökytkentöjen välttämiseksi. Nykyaikaisten komposiittimateriaaleista valmistettujen hävittäjien maadoitusta ei voida hoitaa hyödyntämällä runkoa sen huonon johtavuuden takia. Tämän takia maadoitus on toteutettu muilla menetelmillä. Komposiittirungon suojaus säteilyltä on metallirunkoon verrattuna heikompaa, minkä takia nykyaikaisissa hävittäjissä on käytössä erilaisia metalleihin perustuvia suojauspinnotteita. EMC-testit hävittäjille ovat kattavat sekä laite- että systeemitasolla. Niissä todetaan sähkömagneettinen yhteensopivuus ulkoisten häiriönlähteiden, luonnonilmiöiden sekä hävittäjän itsensä kanssa. Hävittäjien sähkömagneettiset ominaisuudet kehittyvät nopeaa tahtia, mutta etenkin uusimpien viidennen sukupolven hävittäjien kyvyt ovat tarkasti salassa pidettävää tietoa, varsinkin elektronisen sodankäynnin kannalta.
Työssä tutustutaan sähkömagneettiseen yhteensopivuuteen selvittämällä ensin, mitä sähkömagneettiset häiriöt ovat ja miten ne kytkeytyvät elektronisiin piireihin. Työn esittelemät neljä häiriökytkeytymistapaa ovat keskeisimpiä kohteita elektronisen laitteen EMC-suunnittelussa, minkä takia niihin perehdytään tarkemmin. EMC-suunnittelua ohjaavia sääntöjä ja standardeja tuodaan esille siviilimaailman laitteisiin liittyen, minkä jälkeen siirrytään sotilaskäyttöön tarkoitettujen laitteiden standardeihin. Hävittäjän EMC-suunnittelun selvityksessä keskitytään aikaisemmin esiteltyihin neljään häiriökytkentään. Työssä tarkastellaan niiden roolia hävittäjissä sekä miten näitä häiriökytkentöjä voidaan välttää sähkömagneettisen yhteensopivuuden edistämiseksi. Suunnittelun lisäksi työssä tehdään katsaus hävittäjien EMC-testaukseen, jossa käydään läpi erilaisia käytössä olevia testausmenetelmiä sekä laite- että systeemitasolla.
Työn lopussa tarkastellaan hävittäjien toimintaa elektronisessa sodankäynnissä, jossa sähkömagnetiikkaa hyödynnetään aseena sekä puolustusmenetelmänä hävittäjien välisessä vaikutuksessa. Hävittäjän elektronisen sodankäynnin järjestelmästä selvitetään sen kolmen eri osa-alueen eli tukitoimien, puolustautumisen ja vastatoimien tarkoitusta.
Oikeanlainen maadoitus ja suojaus ovat tärkeimpiä seikkoja hävittäjän EMC-suunnittelussa johtuvien ja säteilevien häiriökytkentöjen välttämiseksi. Nykyaikaisten komposiittimateriaaleista valmistettujen hävittäjien maadoitusta ei voida hoitaa hyödyntämällä runkoa sen huonon johtavuuden takia. Tämän takia maadoitus on toteutettu muilla menetelmillä. Komposiittirungon suojaus säteilyltä on metallirunkoon verrattuna heikompaa, minkä takia nykyaikaisissa hävittäjissä on käytössä erilaisia metalleihin perustuvia suojauspinnotteita. EMC-testit hävittäjille ovat kattavat sekä laite- että systeemitasolla. Niissä todetaan sähkömagneettinen yhteensopivuus ulkoisten häiriönlähteiden, luonnonilmiöiden sekä hävittäjän itsensä kanssa. Hävittäjien sähkömagneettiset ominaisuudet kehittyvät nopeaa tahtia, mutta etenkin uusimpien viidennen sukupolven hävittäjien kyvyt ovat tarkasti salassa pidettävää tietoa, varsinkin elektronisen sodankäynnin kannalta.