复材设备舱段雷电间接效应仿真与试验评估

为了分析雷电对舱体的间接效应,采用电磁仿真软件CST和传输线矩阵方法,对典型舱体进行大电流脉冲注入仿真计算,并与试验数据进行对比分析。研究了不同幅值的雷电流在复合材料舱体的传输过程中,舱体的表面电流分布、舱体内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部单线电缆的耦合情况。仿真与试验结果表明,复合材料舱体上产生的电流主要集中分布于舱体的金属框架,舱体表面电流密度比较小,表面电流密度分布与电流幅值大小无关;舱体各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,复合材料舱体对低频磁场的屏蔽能力较弱;舱体中心的线缆感应电流小于其它处的线缆,舱体中心电磁环境最好。

某系留气球的雷电电磁仿真

对某系留气球的瞬态雷电电磁环境及其球载雷达电子设备的雷电感应特性进行了电磁仿真研究。应用EMA3D电磁仿真软件及针对几种典型避雷索雷击附着方式,仿真分析了该系留气球的主要雷电电磁场分布演化特性和规律,并研究了相关典型球载设备互联电缆的雷电瞬态电磁响应特性,获得了典型雷电间接效应数据。从仿真结果看,搭载于气球副气囊挂架上的电子设备处的瞬态雷电磁感应强度达到了10 Gs(1Gs10-4T)左右,变化率约5 Gs/μs左右。挂架上各典型屏蔽电缆的屏蔽层雷电感应电流则在1~100 A之间不等,但各电缆的感应电流其波形模式却较为单一。比较于飞机雷电防护标准-RTCA DO-160F标准,球载电缆其特征雷电响应波形模式为少,且波形特征时间参数有一定差别。分析表明,对开展球载电子设备防护设计和试验而言,直接采用飞机雷电防护标准可能并不完全合适,应进行恰当的波形修订和裁剪。

地下通信电缆雷电感应过电压的仿真计算

为了探究地下通信电缆感应过电压在各种环境里改变情况,选取VC++研发界面,把计算结果与真型测试结果展开比较,最后得到的电场强度与线路过电压计算结果与检测内容符合,以及分析了仿真结果,希望对于减少相关过电压带来帮助。

直升机电子设备舱瞬态雷电感应磁场特性

飞机雷电电磁效应特性和耦合规律是飞机雷电间接效应防护设计和分析的重要依据。为此,通过采用电磁仿真和雷电实验相结合的方法,对某型直升机电子设备舱雷电感应磁场分布特性和变化规律进行了研究,探讨了设备舱主要雷电电磁耦合机制和效应参数,并比较、剖析了仿真和实验结果的差异。结果表明:不考虑缝隙耦合,设备舱雷电感应磁场呈周壁强、中部弱的空间分布规律,磁场矢量呈磁力线从设备舱侧壁穿透并扩散进入的分布形态,且强度朝内急速衰减降低;电阻降低能显著加强电流重新分布效应,加速并加强电流和磁场分布和扩散;在约2 m?蒙皮电阻设置下,当遭受雷电流分量A雷击时,设备舱内壁感应磁场高达25 mT,但在100~200 mm范围急速降至6 mT以下,中部磁场降至约2~4 mT;蒙皮由铝合金设为碳纤维,设备舱重新分布时间常数由7 ms加快至7μs,1 MHz的磁场扩散强度增加超过1个量级;设备舱缝隙耦合的共振频率在100 MHz以上,未能观察到振荡波形结构,共振作用并不显著。对比实验,仿真可较好复现窗口区的磁场分布形态和约2~15 mT的磁场量值,但尚需谨慎处理较次要的耦合效应以提高精度。

含复合材料蒙皮和框架结构的复杂系统雷电直接效应防护方法浅析

民用航空飞机大量采用复合材料作为其蒙皮和框架结构,导致雷电防护设计和验证难度大。本文针对此类复杂对象雷电直接效应防护工作提出一种通过整体简化模型进行雷电流路径仿真,采集局部电流,对局部结构的精细化仿真分析和试验验证相结合的雷电直接效应防护方案,并对仿真可信度进行评估。可极大减小验证周期、降低研发和验证成本。

1000 kV特高压交流变压器端口宽频等效电路模型

准确计算雷电过电压对特高压交流输电系统的绝缘配合设计具有重要意义。但是由于特高压交流变压器结构复杂,目前尚缺乏有效的雷电过电压仿真模型,导致雷电过电压计算结果不准确。针对此问题,以现场测量得到的阻抗宽频特性为基础,利用矢量匹配法,建立了特高压变压器不考虑过电压传输特性的单端口模型与考虑过电压传输特性的双端口模型。在现场利用信号发生器与功率放大器测量了特高压变压器的时域响应特性,对比仿真结果与实测结果,证明了所建模型可以较好地等效特高压交流变压器在雷电过电压下的特性。

航空四芯线缆雷电耦合特性仿真与试验分析

针对航空四芯线缆的雷电耦合特性,将仿真分析与试验验证相结合,采用电磁仿真软件建立整机内置四芯线缆模型,依据SAE ARP 5412设置雷电激励,参照RTCA DO-160 G第22章,搭建四芯线缆雷电耦合试验平台,开展航空四芯线缆雷电耦合仿真与试验。研究了雷电进入机身内部的耦合方式、不同雷电波形的作用效果、不同的雷电电流幅值、芯线不同的端接状态等对四芯线缆雷电耦合特性的影响。研究结果表明,四芯线缆雷电耦合仿真与试验结果的时频特性趋势一致性好、但幅值存在差异。在无芯线串扰时,四芯线缆中短路芯线的雷电感应电流峰值大、上升速度快,应注重短路芯线所连接设备的雷电防护;当芯线间存在串扰时,四芯线缆中短路芯线引入的串扰大,能够抑制四芯线缆雷电感应电流。