飞机闪电间接效应数值仿真分析

为进一步提高飞机对雷电间接效应的防护能力,依据SAE-ARP5412和5416等相关标准的规定,利用基于传输线矩阵法的数值仿真技术,对某小型客机进行了大电流脉冲注入测试方法的建模仿真。分析了闪电以不同路径击中飞机时机身表面电流密度、舱室内外的瞬变电磁场分布以及内部电缆的耦合情况。仿真和计算分析表明,该方法可有效模拟闪电击中飞机时的闪电间接效应,给出闪电电磁脉冲(LEMP)经机身孔洞缝隙耦合而在舱体内形成的场分布特征和线缆耦合规律,为进一步研究飞机对闪电间接效应的防护提供了基础。

飞机雷电间接效应仿真与研究

为了分析雷电对飞机的间接效应,采用基于传输线矩阵法的电磁仿真软件CST,对某小型纯金属机身飞机进行大电流脉冲注入仿真。具体仿真分析注入不同雷电流模型,雷电以3种路径击中飞机时,飞机的表面电流分布、舱内外不同部位的瞬态磁场分布以及内部不同类型电缆的耦合情况。仿真结果表明,飞机表面电流分布与雷击路径有关,与雷电流模型无关;飞机内部电缆耦合情况受雷电流参数影响较大;且不同类型电缆有不同的耦合表现;飞机各部位的磁场强度随雷电流幅值增大呈线性增长,舱内机箱上的磁场强度是机身外部磁场强度最大值的0.29%。

飞机结构雷电防护试验符合性验证

简要阐述了飞机结构雷电防护验证试验的种类、主要试验参数和试验规范,并具体介绍了复合材料平尾、整体油箱口盖、复合材料翼梢小翼和复合材料方向舵等飞机典型结构件的雷电防护试验方案设计。

航空领域雷电标准分类及解读

综述了国内外航空领域现行雷电标准的发展及现状。首先,介绍了国内外航空领域主要雷电标准及其制定机构。其次,解读航空领域雷电标准的关注内容,按照五种不同类型进行了分类,分别是环境标准、要求标准、实验方法标准、防护与设计标准和管理标准,并对有关直接效应试验和间接效应试验的标准进行了整理。最后,通过分析部分国内外雷电标准的现状,总结了航空领域雷电标准的发展脉络。

高速磁浮列车线缆雷电间接效应的耦合特性研究

磁浮列车与传统轮轨列车相比,磁浮列车由于没有接触网的防护,容易受到直接雷击,雷电流通过车体时产生强烈的瞬态电磁辐射,导致车内线缆上产生感应电压、感应电流。利用CST微波工作室分析在雷电流作用下,高速磁浮车的线缆类型、线缆屏蔽层接地方式、线缆位置,以及多路径击穿条件下对线缆感应电压和感应电流耦合特性的影响,此外,为了验证模拟的正确性,搭建高速磁浮列车线缆耦合实验平台。研究结果表明:线缆贴近车体位置布线、双绞线的选用以及屏蔽线缆双端接地的方式能够有效抑制磁浮列车内部线缆耦合电流,同时降低导向/制动电磁铁和导向/制动轨之间的电压击穿阈值,也能减小耦合电流,整个研究对磁浮列车雷电间接效应防护奠定了基础。

整机雷电间接效应防护试验的若干技术探讨

整机雷电间接效应防护试验是民用飞机为取得适航证所必须开展的试验项目。针对整机级间接效应试验,给出扫频测试和电流脉冲测试两种试验方法和系统,并对两种试验方法的区别以及整机级试验的导体回路设计和数据处理技术等进行详细介绍,对国内自主开展整机雷电间接效应试验具有一定的指导作用。

关于DO160中雷电间接效应试验的探讨

讨论了RTCA-DO160第22部分“雷电感应瞬变敏感度”中雷电间接效应试验应力未覆盖实际电磁环境的问题。从飞机遭受雷电直击附着场景与飞机外部电磁场向内部传播的主要耦合机制、以及对金属或复合材料飞机内部设备产生的雷电间接效应——接口或电缆束上感应电压和电流等方面进行了分析论证,并且给出了优化建议。

飞机雷电间接效应试验方法

通过对雷电与飞机相互作用耦合机理的深入研究和对各相关标准的分析,对飞机雷电间接效应的试验方法做了深入解析,指出了试验中的难点重点;基于标准试验要求,研制了一套用于雷电间接效应测试的模拟器,测试结果证明了输出波形和性能与标准的符合性。

雷电间接效应试验与标准解析

本文对RTCA/DO-160G标准第22节内容进行了解析,分析了重点要素,也对试验方法按类做了分析,并结合一些试验实践情况给出细节建议,有助于飞机和机载设备设计人员和电磁兼容试验人员理解标准要求、规划设计指标、开展测试验证。

民用飞机雷电间接效应防护设计与适航验证

基于雷电耦合机理的分析,提出了飞机雷电间接效应防护的设计原则、设计流程和设计过程中应考虑的细节。针对系统受雷电间接影响失效等级的不同,研究了不同等级系统雷电间接效应防护的验证流程,介绍了飞机级验证和系统级验证中不同的验证方法,尤其是重点阐述了缩比模型雷电分区试验、全机雷电间接效应试验和相似性分析等方法。随着民用飞机受雷电间接效应的危害日益凸显,本文将会对我国民用飞机雷电间接效应防护设计和适航取证起到一定的借鉴作用。

对DO160中雷电电缆束试验方法的探讨

针对RTCA-DO160第22部分中电缆束的试验波形不全面问题,讨论分析了雷电在金属或复合材料飞机内部屏蔽或非屏蔽电缆束上感应各种电压和电流的情况、标准中电缆束试验方法的若干不足之处、一些试验相关重要概念和细节,并给出了对应的补充、完善建议。

雷电电缆束试验限制电压的计算模型及试验验证

在对飞机设备进行有效的雷电试验前,对电缆束感应电压的合理预判不仅可有效校验试验结果,也可减小被试设备的损坏概率及程度。为此从电缆束试验基本原理和雷电瞬态与电缆束间的相互作用出发,根据耦合路径建立电缆束响应计算模型,并通过试验验证计算模型的准确性。

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。

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。

基于机载电子设备的雷电间接效应防护及试验研究

本文从对雷电间接效应对飞机及机载电子的危害、国内外标准对设计以及试验方法进行研究。提出关于机载电子设备的雷电防护措施,并对该防护措施进行了雷击试验验证,验证结果显示,增加雷电防护措施能够明显降低间接雷电对机载电子设备的危害。随着现代飞机对通过不断研究并更新机载电子设备的防雷措施和方法,试验方法和测试技术,不断提高机载电子设备防雷能力。