舰船雷电环境研究

现有的文献和标准均未对舰船的雷电环境进行明确的分析和描述,导致进行防护设计和制订标准规范时缺少支撑和依据。基于自然雷电现象和数据,对海洋雷电相关的文献资料进行研究,对比陆地雷电和海洋雷电的差异,分析舰船所处的海洋雷电环境特点及舰船自身对雷电的影响,总结出舰船雷电环境的特征,可作为舰船雷电效应分析、防护设计及标准规范制定的参考依据。

纽扣式雷电分流条对雷达天线罩的传输影响分析

传统的金属雷电分流条难以满足高频雷达天线罩的电磁波传输要求,而纽扣式分流条可以兼顾防雷和电磁波传输。通过仿真和试验对比分析雷电分流条的电磁波传输特性,使分流条电磁波传输性能研究模型化。分析纽扣式分流条的电磁波传输机理,同时研究金属片形状、金属片间距和天线频率对雷达罩电磁波传输性能的影响。结果表明:金属分流条对雷达罩的电磁波传输性能影响严重,合理设计的纽扣式分流条可以有效传输电磁波;纽扣式分流条的金属片形状对电磁波传输影响明显,金属片横向越宽,对电磁波传输影响越大,圆形结构电磁波传输性能最差,窄菱形结构电磁波传输性能最好;纽扣式分流条的金属片间距对雷达罩的电磁波传输影响不大,主要影响其击穿电压;同一形式的纽扣式分流条,天线频率越高,电磁波传输性越差。

飞机雷电初始附着仿真方法研究

应用数值仿真的方法判断飞机雷电初始附着情况,为飞机的雷电分区提供依据。仿真飞机在平板电极和棒电极模拟的雷电环境下的电势分布,通过飞机表面的电势分布大小判断飞机表面尖端部位是否会成为雷电的入点或出点。通过对电势的归一化处理,为整机的雷电初始附着提供统一基准。

碳纤维主梁风电叶片防雷系统的仿真和试验研究

随着风力机装机容量的增加,风力机叶片越来越长也越来越重,要同时满足强度与刚度的要求,最有效的办法是采用碳纤叶片。碳纤维材料自身具有导电性,非常容易引雷而导致叶片发生重大损伤,必须开发出一套专门应用于碳纤维叶片的防雷系统。以某型号风电叶片为研究对象,在理论计算的基础上,通过采用铜网+接闪器组合的方式来提升防雷效果。通过雷电数值仿真和直接雷击试验等方式对防雷设计进行验证。仿真和试验结果表明:该防雷设计可有效引接雷电并保护碳纤维主梁结构,具有良好的防雷效果。

风电叶片新型防雷设计的仿真和试验研究

雷击是风力发电场最严重的安全威胁之一,其中叶片是最容易受雷击的部件,因此优化叶片防雷设计以降低雷击风险是解决安全威胁的重要途径。文章在风电场雷击统计数据和理论计算的基础上,以某型号风电机组叶片为研究对象,通过采用环氧树脂包裹接闪器基座,叶尖内置倒角设计、合理选择叶尖/叶身接闪器布置位置等优化方法以提升防雷效果。通过雷电数值仿真和直接雷击试验等方式对防雷设计进行验证,仿真和试验结果表明:该防雷设计可有效引接雷电并降低叶尖后部的尖端放电风险,绝缘性能优异,具有良好的防雷效果,有较大的实用价值。

武器装备防雷标准体系及应用研究

从国际防雷标准体系的研究入手,梳理了国内武器装备防雷标准的技术来源,对比了不同体系标准在雷电关键参数、标准内容、实际应用等方面的差异,分析了存在的问题,并提出协调与选择应用的建议,可作为各类型装备开展雷电防护工作及后续标准规范制定的参考依据。

基于片段式导流条的机载天线防雷研究

机载天线的雷电防护不可忽略,同时天线罩的透波问题也至关重要。文章设计基于片段式导流条的机载天线雷电防护方案,验证防雷方案的有效性,仿真计算片段式导流条对机载天线罩的透波影响。结果表明:基于片段式导流条的雷电防护方案有效可行,不但可以较好的对雷电进行防护,而且对天线罩的透波影响几乎可以忽略。

军用地面车辆雷电防护试验方法

武器装备的防雷性能越来越受到重视,军用地面车辆的种类很多,涉及多个军种,当前虽然有一些针对特定类型车辆的雷电防护标准,但缺乏试验标准和相对统一的试验方法。从实际地面雷电环境出发,基于雷电效应和装备特点,参考已有的标准及航空装备的试验方法,系统地提出了适用于各类军用地面车辆的试验方法。包括雷电直接效应试验方法和雷电间接效应方法,试验对象包括整车及车载系统/设备,这些方法可用于防护研究及试验考核。

风机叶片雷电引下线雷电流传导仿真分析

雷电引下线是风机叶片防雷系统的组成部分,是雷电流传导的重要结构.建立了引下线通时变雷电流的电磁-热数学模型和物理模型,分析了电流在引下线中的传导机理,雷电流分布有很强的趋肤特性.提出衡量引下线材料利用率的方法,结合温升特性分析了引下线时变电流传导特性.进而计算了不同引下线结构(单芯引下线和多芯引下线)的瞬态电流分布和温度分布,分析了其材料的利用率和温升特性.结果表明:单芯引下线材料利用率较低,增加横截面积材料利用率不能有效提高;多芯引下线材料利用率高,芯数越多,材料利用率越高,温升越小,同时需要芯线之间有一定的绝缘处理.数值计算分析结果为风机叶片雷电引下线的设计提供了重要的数据支撑及理论依据.

机载设备射频雷电抑制器的小型化设计

机载通讯系统中射频雷电抑制器的设计和安装需要考虑减小体积和降低重量。为了实现小型化设计,分析了射频雷电抑制器的工作原理,设计了绕线式结构的射频雷电抑制器的仿真模型,分析了不同绕线线芯的半径和绕线线芯到同轴线外导体表面间距对雷电抑制器工作带宽的影响。制作了线芯半径为0.25 mm,线芯距同轴线外导体表面1.5 mm,体积为30 mm×15 mm×15 mm,质量为35 g的小型雷电抑制器样品。样品的测试结果与仿真计算结果进行对比,结果表明:插入损耗和电压驻波比基本一致,在2~3 GHz内通信性能良好。根据RTCA/DO-160G标准对样品进行了雷电瞬态感应冲击实验,实验结果表明:该样品雷电抑制性能良好。

风电机组玻纤叶片雷电接闪器布局仿真分析

风电机组叶片雷电防护需要考虑整机叶片动态变化对空间电势的影响。雷电环境模型化,用平板电极模拟整个风机在雷电环境下“势”的分布,棒电极模拟雷电下行先导到达叶片周围时叶片上行先导的选择。计算叶片长59 m和79 m的风电机组感应电场分布和空间的电势分布,对比分析0°上叶片尖端处的感应电场,评估两种长度叶片的雷电防护区域,同时设计了叶片(长59 m)的接闪器布局。研究结果表明:1)雷电环境下,越靠近叶尖感应电场越大;2)叶片越长,雷电防护设计时应考虑更小角度试验验证。59 m叶片虑到21°,79 m叶片需要考虑到17°;3)叶片越长,叶尖端需要防护的区域越大。59 m叶片距叶尖13.4 m区域需要重点防护,占整个叶片的22.7%;79m叶片是距叶尖32.9 m区域需要重点防护,占整个叶片的41.6%。4)59 m叶片防雷系统设计时,叶尖接闪器和第一组叶身接闪器间距为2.7m,第一组叶身接闪器和第二组叶身接闪器的间距为7.5 m,第二组叶身接闪器和第三组叶身接闪器的间距为14 m,第三组接闪器可以选择安装。数值分析结果为风机叶片的接闪器布局提供重要的数据和理论支撑。

基于片段式导流条的系留气球雷电防护系统仿真方法研究

设计基于片段式导流条的系留气球雷电防护系统。数值计算分析片段式导流条的雷电防护系统,结合试验结果给出最优布局。仿真雷电环境下安装有雷电防护系统的系留气球周围的空间电势分布及系留气球囊体表面的的电势分布。计算系留气球内外电势分布,分析雷电可能的击穿路径。仿真不同情况下系留气球表面电势分布,通过对比分析寻找雷电在囊体最可能的附着点,为系留气球雷电防护系统的设计提供重要的理论依据。