飛機雷電間接效應(yīng)仿真與研究.pdf

1、在大氣中飛行的飛機不可避免會遭遇到雷電環(huán)境，由此造成的飛機安全事故時有發(fā)生，有些甚至是災(zāi)難性的。特別是現(xiàn)代先進飛機采用現(xiàn)代電子技術(shù)和大量先進復(fù)合材料，提高了飛行性能和經(jīng)濟效益的同時也帶來更多的雷擊事故。雷電對飛機的危害分直接效應(yīng)（物理效應(yīng)）和間接效應(yīng)（電磁效應(yīng)）。在飛機上流動的雷電流雖未直接接觸飛機的電氣線路，但是它可能通過阻性耦合、磁場耦合和電場耦合等機制耦合到飛機內(nèi)部，在線路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流浪涌，從而對系統(tǒng)造成擾動或損壞，這就是

2、雷電的間接效應(yīng)。民用飛機為取得適航證必須開展整機的實驗室雷電間接效應(yīng)防護試驗，但是雷擊試驗耗時耗力且飛機部件在進行雷擊試驗后多以損傷形式出現(xiàn)，因此，本文采用數(shù)值仿真技術(shù)對飛機雷電間接效應(yīng)進行模擬分析，為我國正大力發(fā)展的大飛機研發(fā)項目提供一些理論數(shù)據(jù)支撐。
　　本文根據(jù)現(xiàn)役主流飛機型號設(shè)計了3種飛機模型:純金屬的西門諾爾PA44小型運輸機、復(fù)合材料的空客A350大型運輸機以及歐直AS350B3小松鼠直升機，并根據(jù)飛機實際線路敷設(shè)情況

3、在不同區(qū)域設(shè)置單芯線、雙絞線、同軸線、屏蔽線、屏蔽雙絞線等5種線纜。采用基于傳輸線矩陣法的CST電磁仿真軟件進行大電流脈沖注入仿真，根據(jù)有關(guān)標準設(shè)置了不同的雷擊路徑、不同的雷電流模型，模擬仿真了不同工況下飛行中的飛機遭受雷擊后飛機表面電流分布、各區(qū)域瞬態(tài)磁場分布及內(nèi)部線纜耦合情況。
　　經(jīng)過上百次的仿真試驗，結(jié)果表明:若改變雷擊路徑，飛機表面電流分布會發(fā)生變化，各區(qū)域的瞬態(tài)感應(yīng)磁場值也會隨之改變，雷電擊入點處電流密度和磁場最大，雷

4、電流通道、艙門縫隙周圍以及曲率半徑較大的區(qū)域次之;飛機內(nèi)部線纜的雷擊瞬態(tài)感應(yīng)電流隨雷電流的幅值增大呈線性增長，隨上升時間增大呈線性減小，但不受下降時間變化的影響;鋁可為其內(nèi)部設(shè)備及導(dǎo)線提供良好的屏蔽作用，CFRP復(fù)合材料屏蔽效果明顯差于鋁，如直升機機身材質(zhì)設(shè)置為CFRP時，其屏效約為15dB，設(shè)置為鋁時屏效約為70dB;線纜的雷擊感應(yīng)電流受敷設(shè)方式影響較大，在線纜上加裝編織型屏蔽層或金屬導(dǎo)管可有效降低線纜的雷擊感應(yīng)電流，在雙絞線上加裝屏