Badania EMC w aplikacjach militarnych

O szczególnym znaczeniu EMC w przypadku urządzeń wchodzących w skład uzbrojenia i sprzętu wojskowego nikogo nie trzeba przekonywać – każda anomalia działania urządzenia może mieć bardzo poważne konsekwencje. Czy ta szczególna dbałość o jakość ma swoje odzwierciedlenie w normach dotyczących urządzeń przeznaczonych dla wojska?

Na wstępie warto zaznaczyć, że kraje o dobrze rozwiniętym przemyśle zbrojeniowym posiadają własne systemy norm obowiązujących na terenie danego kraju. W Polsce są to dokumenty opracowane i publikowane przez Wojskowe Centrum Normalizacji i Jakości Kodyfikacji. Są to zarówno dokumenty opracowane od podstaw przez jednostkę certyfikującą bądź odpowiedniki norm zagranicznych (tłumaczenia). Tak jest chociażby w przypadku norm kompatybilności elektromagnetycznej 0 NO-06-A200/A500 lub NO-A-STANAG 4370, które to są odpowiednikami norm zagranicznych (odpowiednio MIL-STD 461F oraz STANAG 4370). Podejście takie jest uzasadnione – ujednolica bowiem metody i kryteria oceny urządzeń dla większej ilości krajów, co ma niebagatelne znaczenie w przypadku sojuszy militarnych. Dla akredytowanych laboratoriów badawczych taka sytuacja jest bardzo wygodna - przepisy akredytacyjne mówią, że jeżeli norma jest tłumaczeniem normy zachodniej – a polska norma jest w zasadzie jej odwzorowaniem 1 do 1, zarówno pod względem kryteriów oceny odporności, jak sposobu przeprowadzania prób - to naprawdę akredytacja laboratorium jest ważna zarówno na bazową normę, jak i na jej przetłumaczony odpowiednik.

Jaką drogę musi przejść w laboratorium urządzenie zanim trafi na wyposażenie armii? Poza EMC, jakie jeszcze są kluczowe aspekty badań?

Każdy produkt ma swoją indywidualną ścieżkę, która wynika z dokumentów standaryzacyjnych. Dokumenty, które zostały opracowane na potrzeby Sił Zbrojnych w Polsce, pokazują sposoby odbioru urządzeń, opisują ich drogę weryfikacji i walidacji od prototypu po seryjnie produkowane urządzenia końcowe. W zależności od typu urządzenia, przepisy szczegółowo definiują jakie badania ma przejść, w jakiej kolejności, w ilu egzemplarzach itd.

Podobnie ma się rzecz w przypadku urządzeń powszechnego użytku, które w zależności od zastosowania mają wymagania, które muszą spełniać. Można tu mówić o normach zharmonizowanych, które definiują wyrób poprzez jego parametry mechaniczne, odporność na drgania, wpływ czynników zewnętrznych czy klasę temperaturową, ale również określają szczegółowe kryteria przyjęcia / odrzucenia dla poszczególnych badań. W przypadku militariów jest podobnie, co oznacza, że urządzenie przypisane jest do konkretnej klasy (mechanicznej, klimatycznej, pod względem kompatybilności elektromagnetycznej), która definiuje parametry odporności na wszelkiego rodzaju narażenia.

Od lat specjalnością Radmoru jest łączność. Jaką drogę w Waszym laboratorium muszą przejść środki łączności wojskowej?

Zacznijmy od tego, iż urządzenia łączności, podobnie jak inne urządzenia produkowane na potrzeby sił zbrojnych mają cały szereg wymagań, dotyczących wytrzymałości mechanicznej, wytrzymałości środowiskowej, szczelności, wymagań kompatybilności elektromagnetycznej itp. Niektóre z norm dotyczących badań, jak na przykład norma MIL-Standard 461F, przedstawiają metody badawcze, dedykowane specjalnie dla radiostacji i innych środków służących łączności. Testy urządzeń łączności są bardziej skomplikowane i długotrwałe, biorąc pod uwagę fakt, iż radiostacja może być urządzeniem pracującym w szerokim spektrum częstotliwości, najczęściej pracującym w kilku trybach, z których każdy musi być szczegółowo zbadany.

Dodatkowo, istnieją także inne dokumenty standaryzacyjne, które opisują wymagania które muszą być spełnione, aby radiostacja mogła być dostarczona do polskiej armii.

Czy w militariach bada się każdy jeden egzemplarz urządzenia?

W naszej branży sytuacja jest dokładnie taka sama, jak w przypadku kontroli i weryfikacji urządzeń cywilnych. W odniesieniu do badań prototypu, z oczywistych względów są to pojedyncze egzemplarze. Natomiast sposób wykonywania badań urządzeń produkowanych seryjnie jest nieco inny. Owszem, przeprowadzana jest stuprocentowa kontrola urządzeń, ale jest to już sfera zarezerwowana dla innych obszarów aktywności firmy, w szczególności mam tu na myśli kontrolę jakości. W jej ramach przeprowadzana jest pełna kontrola, chociaż ze względów organizacyjnych jej zakres może być ograniczony. Zgodnie z przyjętymi procedurami kontroli jakości, w laboratorium testowana jest określona próbka z partii produkcyjnej, a badania wykonywane są zgodnie z programem badań, często uwzględniającym np. również testy kompatybilności. 

Jakie znaczenie ma dla klienta fakt posiadania przez laboratorium odpowiedniej akredytacji?

W obecnym czasie nieposiadanie przez laboratorium akredytacji stanowi istotne obciążenie, ponieważ wszelkiego rodzaju jednostki, zajmujące się dopuszczeniem towarów na rynek, posiłkują się wyłącznie badaniami, które są wykonane w akredytowanych laboratoriach. Akredytacja stanowi ponadto potwierdzenie przez jednostki zewnętrzne kompetencji posiadanych przez laboratorium, a to jest kluczowy aspekt w przypadku sprzętu dostarczanego na potrzeby polskiej armii.

Laboratorium badawcze Radmor od 16 lat posiada akredytację Polskiego Centrum Akredytacji w zakresie kompatybilności elektromagnetycznej, ale też testów środowiskowych, testów mechanicznych, testów szczelności itp. Od 2020 roku posiadamy także akredytację w zakresie Obronności i Bezpieczeństwa, udzieloną przez Wojskowe Centrum Normalizacji Jakości i Kodyfikacji. Zakres akredytacji OiB jest zbieżny z akredytacją udzieloną przez Polskie Centrum Akredytacji, oczywiście w odniesieniu do norm dedykowanych sprzętowi Wojskowemu. Od roku 2024 roku mamy również uznanie Polskiego Rejestru Statków, czyli jednostki certyfikującej urządzenia montowane na statkach. 

Czy z Państwa doświadczenia wynikają jakieś kwestie związane z EMC, na które projektanci aplikacji militarnych powinni zwrócić szczególną uwagę?

Ilość wyzwań stojących przed projektantem zależy oczywiście od stopnia złożoności projektowanego urządzenia. Należy zauważyć, że najwięcej wykonywanych przez nas badań dotyczy emisji. Częstym przypadkiem jest zbyt duży poziom emisji niepożądanych, generowanych przez wczesne iteracje produktów, co ma zazwyczaj związek z nieodpowiednim ekranowaniem tychże wyrobów.

Jeżeli urządzenie finalnie może być umieszczone w metalowej obudowie, to wyzwania są stosunkowo mniejsze, wystarczy wykryć i usunąć szczeliny przez które promieniowanie może opuszczać obudowę. Natomiast jeżeli z jakiś względów obudowa musi być wykonana z tworzywa sztucznego, urządzenie koniecznie trzeba zaekranować już na poziomie tworzenia PCB. Bywa to czasem bardzo trudne, zwłaszcza jeżeli płytka jest bardzo upakowana i jest na niej mało miejsca. Najtrudniejsze do ekranowania są urządzenia, które mają niewielki wymiar i ograniczone możliwości manewrowania bądź wymiany elementów.

Podstawową zasadą w kontekście zagadnień EMC jest zwracanie szczególnej uwagi na zagadnienia kompatybilności już na etapie projektowania. Znacznie uciążliwsze, jak nie niemożliwe, jest niwelowanie niedociągnięcia na późniejszych etapach. Jest to oczywiście istotne wyzwanie dla inżynierów, jednak obserwujemy, że wiedza projektantów w tym zakresie ewidentnie się pogłębia.

Należy zwrócić uwagę na spełnienie wymagań dotyczących kompatybilności elektromagnetycznej w kontekście współdziałania wielu urządzeń, pracujących w tym samym środowisku. W ostatnich latach pojazdy wojskowe stały się bardzo skomplikowanym środowiskiem pod względem EMC, są naszpikowane różnymi systemami emitującymi sygnał, umieszczonymi bezpośrednio obok siebie. Można powiedzieć, że EMC stało się tak naprawdę elementem stanowiącym przewagę na polu walki.

Jak Państwa zdaniem powinna wyglądać praktyka współpracy inżyniera z laboratorium, tak aby przyniosła najlepszy rezultat w procesie rozwoju produktu?

Jeśli kompatybilność urządzenia nie zostanie sprawdzona już na etapie modelu, czy prototypu, może to zaowocować sytuacją, w której produkcja seryjna zostanie cofnięta do producenta, celem wykonania przeróbek, co może być wręcz rujnujące dla przedsięwzięcia. Natomiast prowadzenie badań kompatybilności od początkowych faz powstawania urządzenia, pozwala wyeliminować niedociągnięcia projektu już od najwcześniejszych etapów.

Bardzo budującym faktem jest to, iż nasi klienci najczęściej pracują z nami od podstaw, czyli od pierwszych iteracji projektowanych urządzeń. Po szeregu testów inżynierskich wprowadzają kolejne poprawki, a dopiero po zakończeniu etapu badań inżynierskich przystępują do testów certyfikujących w pełnym zakresie (badań akredytowanych). Coraz częściej widzimy takie partnerskie podejście inżynierów, co niewątpliwie jest owocem upowszechniania się wiedzy w zakresie kompatybilności.

 Zapraszamy na nasze nowe wydarzenie, Hardware Forum 2026, 14-15 maja 2026. Zapisz się już dziś i skorzystaj z oferty early bird:

Zdjęcia dzięki uprzejmości firmy Radmor SA