摘要：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。

摘要：在地球大气中,平均每天约发生800万次雷电,其中幅值高达200 kA以上的雷电流约占1%,且雷电流的上升速率高达10^(11)A/s。雷电对飞机,特别是现代先进飞机的安全性造成了重大的威胁。为减少损失,在相关适航条例中,对飞机的雷电防护设计提出了严格的要求,以确保飞机在雷电环境中的安全性。综述了国内外飞机雷电防护适航要求,并结合相关飞机型号对飞机雷电防护试验进行了系统介绍。通过20多年的发展,特别是以我国某大型飞机全机雷电试验为标志,我国飞机雷电防护试验水平已经跻身国际前三。飞机雷电防护技术不仅可用于各类国防装备,也将在高铁运输、风力发电、太阳能发电等各相关领域发挥重要作用。

摘要：电力设备在雷电冲击电压下的暂态电场分布多采用求解雷电冲击峰值电压下的静电场分布来近似替代。因此,研究了750kV复合横担在雷电压下的暂态电场分布,提出了暂态电场分布的分频域计算方法;试验测量并定量拟合了复合横担各材料的介电谱数据,得到了暂态电场计算中各材料在雷电压各直流分量及各谐波分量下的计算参数;计算分析了750kV复合横担在标准雷电压下的暂态电场分布,对比分析了传统方法与分频域方法在雷电压峰值时刻的计算结果。研究发现:两种方法所得复合横担各组件承受电压相近,各金具表面最高场强的差值百分比在0.58%~2.92%之间,绝缘子护套端部表面场强最大差值百分比接近18%,支柱绝缘子内部场强差值百分比在–4%~6%之间。该研究可修正传统方法的计算结果,并为复合横担的绝缘设计提供计算依据。

摘要：创新性地利用有效投影面积的概念来计算有效面积系数K。在Comsol软件中利用Spalart-Allmaras(S-A)湍流模型与粒子曳力模型改进了标准中的计算公式,以某型飞机为例进行了流场及粒子追踪仿真。结果发现粒子直径越大,有效投影面积越大;飞行速度高,粒子碰撞数量越多;随着巡航高度的增加充电电流密度增加。最终得出飞机的充电电流密度最大为395μA/m^(2),与实际观测值接近误差在1.25%以内。

摘要：为了探究金属氧化物分流条的布局对天线罩雷电防护的影响,通过高压试验研究金属氧化物分流条的击穿特性,针对某型天线罩开展雷电防护设计试验,并结合静电场模型仿真分析,研究了金属氧化物分流条不同长度、数量以及天线偏转等因素对天线罩内部电场的影响规律。结果表明:金属氧化物分流条击穿电压与电压变化率成正比;天线周围的电场强度随金属氧化物分流条长度和数量的增加逐渐递减;通过优化分流条布局使天线周围的电场强度由无防护时的1.35 MV/m降到起晕阈值0.5 MV/m以下,满足雷电防护的要求。该方法解决了因天线感应电场过大而导致天线罩穿孔的问题,对天线罩及其内部天线设备的雷电防护设计具有重要意义。

摘要：为了提高纽扣式雷电分流条的雷电屏蔽能力,文章基于天线罩的雷电屏蔽试验工况,在有限元软件COMSOL中建立了天线罩雷电屏蔽模型,从分流条长度、数量以及天线与罩体距离3个方面,仿真分析了纽扣式雷电分流条布局对天线周围感应电场强度的影响趋势,获得了纽扣式分流条布局对天线罩雷电防护能力的影响规律,并通过试验验证了仿真结果的有效性。研究结果表明:随着纽扣式分流条长度和数量的增加,天线附近电场强度呈递减趋势,分流条长度超过天线自身高度约40%后,该趋势变缓;分流条数量达到经验公式所求数量后,该趋势同样变缓;随天线与罩体距离的增大,天线周围电场强度会有小幅增强。研究成果可为机载天线罩防雷设计和优化提供参考。

摘要：文章研究了飞机雷达罩雷电防护设计参量变化对雷达罩内、外感应电场强度的影响规律,利用EMA3D静电场仿真方法,探究了飞机雷达罩的相对介电常数、分流条长度和数量对罩体感应电场强度的影响趋势。研究结果表明,雷达罩相对介电常数小于10时对其内、外感应电场强度影响较为明显。对某典型雷达罩进一步开展了雷电防护设计研究,获得了不同分流条长度和数量对感应电场强度的影响规律。

摘要：随着复合材料在飞机燃油箱生产制造中的大量使用,对其在高强度辐射场(high-intensity radiated fields,HIRF)中的防护研究势在必行。文章通过对飞机复合材料燃油箱开展低电平扫频场(low-level swept field,LLSF)试验,得到了油箱内不同位置处的屏蔽效能(shielding effectiveness,SE)变化规律,并采用CST电磁仿真软件,分析了复合材料油箱不同位置的频域屏蔽效能,从而对试验结果进行验证。研究结果表明,油箱内部不同位置处的屏蔽效能受孔缝所在位置的影响,仿真与试验结果具有较好的一致性。获得了不同电磁波辐照方向、不同天线极化方式和不同防护方式对复合材料油箱屏蔽效能的影响规律,可为飞机复合材料燃油箱在HIRF环境下的设计与防护提供参考。

摘要：[目的]雷电电磁效应与耦合特性是直升机电子电气设备雷电防护设计的重要分析依据。[方法]依据SAE-ARP5412和SAE-ARP5416标准规定的试验波形与方法,在基于传输线矩阵法(TLM)的CST线缆工作室中对典型雷击模式下直升机内外电磁环境和电缆耦合电平的影响因素以及规律进行研究。[结果]结果表明:雷击电磁场的建立是一个迅速变化的过程,并随时间、空间、结构呈现复杂变化;雷电耦合机制是雷电流再分布的阻性耦合以及机体缝隙共振耦合的相互作用,并且其与频率有很强的依赖关系;电缆感应电平会受到飞机蒙皮电阻、雷电流波形参数以及电缆屏蔽层阻抗等因素的影响。[结论]所做研究揭示了雷电电磁耦合机理及电缆雷电电磁感应的相关影响规律,为航空器电缆敷设和雷电电磁环境防护提供了依据和支撑。

摘要：文章通过COMSOL Multiphysics电流密度仿真与雷电引燃源试验,研究了传统燃油箱检修口盖的雷电引燃源防护性能,发现了传统检修口盖的防护缺陷。基于以上研究,文章设计了一种新型检修口盖,通过仿真与试验验证了该引燃源防护的有效性。研究结果表明:传统检修口盖在结构界面及紧固件处电流密度较大,试验中在紧固件区域产生火花;新型检修口盖内侧壁板处电流密度较低,试验中未出现火花;新型检修口盖消除了传统检修口盖中带有潜在引燃源的紧固件,具有优良的雷电引燃源防护性能。该研究为今后飞机燃油箱检修口盖引燃源防护设计提供了参考。