飛機空速管系統(tǒng)雷電效應研究

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地球大氣中，平均每天約發(fā)生 800萬次雷電。 雷電電壓可達億伏以上量級，其中電流幅值高達 200 kA 以上的雷電約 占雷電總數的 2 左右。巨大的雷電能量和巨大的雷電電磁脈沖使得飛行事故時有發(fā)生，有些是災難性的。因此，現代飛機必須滿足雷電**指標，飛機雷電防護研究具有舉足輕重的地位。

飛機空速管是飛機極為重要的大氣參數傳感 器，其提供的大氣參數對于飛機全飛行至關重要。飛機多為空速管前置，多安裝在機頭雷達罩上，屬于雷擊高發(fā)區(qū)，據統(tǒng)計，現代飛機80％以上的雷擊點在機頭空速管或雷達罩上。雷達罩上裝有防雷擊部件，主要由金屬紐扣式雷電分流條構成。為引導空速管雷電流，空速管根部與罩內的接地銅管連接?？账俟芟到y(tǒng)遭受雷擊時雷電流會在空速管、雷達罩以及接地銅管上產生巨大的電動力效應，會造成空速管系統(tǒng)結構變形甚至損壞，從而嚴重影響空速管的工作性能?？账俟軆劝惭b有電加熱除冰電路，當空速管遭受雷擊時，雷電間接效應會使空速管系統(tǒng)產生過電壓，從而產生難以預計的后果。因此對飛機空速管系統(tǒng)雷電效應及雷電防護的研究具有極重要的工程價值。國內外對空速管系統(tǒng)雷電效應方面的研究十分匱乏。目前對于空速管系統(tǒng)遭受雷擊出現不同工況下受到的電動力計算以及感應電壓分析，相關研究報道很少。雷電引起的空速管系統(tǒng)電磁場問題屬于典型的非均勻電磁場問題，傳統(tǒng)的解析方法很難求解。有限元方法是一種精度很高的數值計算方法，很適合求解此類不均勻電磁場問題。本文分析了空速管系統(tǒng)在雷電作用下的 3種不同工況，采用有限元方法計算得到不同工況下空速管系統(tǒng)受到電動力的矢量分布。雷電間接效應會使空速管系統(tǒng)產生很大的過電壓。
傳統(tǒng)的解析方法很難求解不均勻電磁場問題。有限元方法很適合求解空速管系統(tǒng)不均勻電磁場問題，而且計算精度很高。本文對某型號飛機空速管系統(tǒng)雷電直接效應和雷電間接效應及雷電防護進行了研究，首先分析了空速管系統(tǒng)在
雷電作用下的3種不同工況，采用有限元方法計算得到 3種工況下空速管系統(tǒng)受到電動力的矢量分布。由不同工況下空速管系統(tǒng)不同位置處受到的電動力矢量分布，可以得出以下結論：空速管系統(tǒng)遭受雷擊出現工況 1時，其受到的電動力*大值遠小于另外 2種工況，*大值出現在空速管與雷達 罩連接處；空速管系統(tǒng)遭受雷擊出現工況 2時，其受到的電動力*大值大于另外 2種工況，*大值出現在雷達罩內外表皮連接處；空速管系統(tǒng)遭受雷擊出現工況 3時，其受到的電動力*大值出現在雷達罩上第 3、第 4個螺栓的中點表皮處；接地銅管應盡量避免彎曲，尤其避免小角度的彎曲。
(2)雷電間接效應會使空速管系統(tǒng)產生很大的過電壓，直接影響飛機飛行**。文中對空速管系統(tǒng)中幾種電加熱除冰電路結構進行了分析，對空速管系統(tǒng)中接地系統(tǒng)的等效電感和感應電壓進行了分析，并分析了雷電抑制器降低過電壓的原理。
(3)利用工程環(huán)境對空速管系統(tǒng)進行了雷電模擬試驗，試驗結果驗證了計算的準確性。研究結果表明空速管系統(tǒng)遭受雷擊時受到的電動力和過電壓等防護能力都能達到要求，從而為飛機空速管系統(tǒng)的結構與電氣設計、性能分析以及優(yōu)化設計等提供了理論參考，對飛機空速管系統(tǒng)雷電防護具有參考價值

         

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轉載自蘇州泰思特-中國EMC

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