芳纶纤维对CFRP层合板的雷电防护效应

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作者 张铁纯 夏安 +3 位作者 孙斌 张波 司晓亮 黄业园 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第6期71-77,共7页

芳纶纤维具有良好的电热绝缘性和阻燃特性,本文利用芳纶纤维织物作为金属铜网和碳纤维复合材料层合板之间的隔离层,制备了无芳纶纤维、单层芳纶纤维和双层芳纶纤维三种结构复合材料层合板,通过雷电试验、建立电-热耦合模型以及无损超声... 芳纶纤维具有良好的电热绝缘性和阻燃特性,本文利用芳纶纤维织物作为金属铜网和碳纤维复合材料层合板之间的隔离层,制备了无芳纶纤维、单层芳纶纤维和双层芳纶纤维三种结构复合材料层合板,通过雷电试验、建立电-热耦合模型以及无损超声C扫描技术方法,分析了含芳纶纤维的复合材料层合板在雷电流C波和D波作用下的雷电防护效果以及芳纶纤维厚度对复合材料层合板雷电防护效率的影响,讨论了芳纶纤维织物作为隔离层的雷电防护机制。研究结果表明:在雷电流C波和D波作用下,与无芳纶纤维相比,单层芳纶纤维复合材料层合板的第一层碳纤维面积损伤分别减小了69.1%和78.9%,深度损伤分别减小了72.2%和68.8%;双层芳纶纤维的碳纤维层合板均无雷击损伤。这证明芳纶纤维能够抵御电流厚度方向流入,大幅减小了CFRP层合板的电流密度和雷击烧蚀损伤。此研究可为CFRP层合板雷电防护结构设计提供有力支撑。 展开更多

关键词 芳纶纤维 CFRP层合板 雷击损伤 雷电防护

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飞机复合材料板雷电损伤的试验研究 被引量：12

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作者 胡好 姚红 +2 位作者 司晓亮 仇善良 段泽民 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期402-406,共5页

文章采用组合模拟雷电流分量B、C、D,对飞机上常用的碳/环氧层压结构和碳/环氧NOMEX蜂窝夹芯结构的复合材料板进行雷电损伤试验研究,并对比研究复合材料板表面贴铜网与表面涂PUB抗静电涂料防护方式的雷电防护能力。试验后采用超声C扫描... 文章采用组合模拟雷电流分量B、C、D,对飞机上常用的碳/环氧层压结构和碳/环氧NOMEX蜂窝夹芯结构的复合材料板进行雷电损伤试验研究,并对比研究复合材料板表面贴铜网与表面涂PUB抗静电涂料防护方式的雷电防护能力。试验后采用超声C扫描对复合材料板雷电损伤的情况进行分析,结果表明:碳/环氧NOMEX蜂窝夹芯结构的复合材料板雷电损伤比碳/环氧层压复合材料板小;表面贴铜网防护方式的损伤比表面涂PUB抗静电涂料防护方式的小,特别是碳/环氧NOMEX蜂窝夹芯结构复合材料板,表面贴铜网效果显著。 展开更多

关键词 雷电流 碳 环氧层压结构 碳 环氧 NOMEX蜂窝夹芯结构 复合材料 损伤效应

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飞机空速管系统雷电效应研究 被引量：1

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作者 倪有源 董帅 段泽民 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1224-1229,共6页

文章对某型号飞机前置式空速管系统雷电直接效应和间接效应以及雷电防护进行了研究,提出并分析了雷击状态下前置式空速管系统的3种典型工况,采用有限元方法分析计算得到3种工况下空速管系统受到电动力的矢量分布;分析了空速管系统中电... 文章对某型号飞机前置式空速管系统雷电直接效应和间接效应以及雷电防护进行了研究,提出并分析了雷击状态下前置式空速管系统的3种典型工况,采用有限元方法分析计算得到3种工况下空速管系统受到电动力的矢量分布;分析了空速管系统中电加热除冰电路结构、空速管系统中接地系统的等效电感和感应电压以及雷电抑制器降低过电压的原理,并利用工程环境对空速管系统进行了雷电模拟试验,试验结果验证了计算的准确性。研究结果表明空速管系统遭受雷击时受到的电动力和过电压等防护能力都能达到要求,从而为飞机空速管系统的结构与电气设计、性能分析以及优化设计等提供了理论参考,对飞机空速管系统雷电防护具有参考价值。 展开更多

关键词 空速管系统 雷电直接效应 雷电间接效应 雷电防护 电动力 有限元方法

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雷击后飞机复合材料燃油箱蒙皮电热损伤特性研究 被引量：2

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作者 胡静 吴天航 +3 位作者 巩翰林 李志宝 李小二 司晓亮 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第9期68-73,88,共7页

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在现代飞机上被大量使用,由于CFRP电导率和传热系数具有各向异性,雷击后,其温度分布与传统金属材料不同。为探究CFRP燃油箱电热损伤特性以对其进行雷电防护,本文利用COMSOL多物理场仿真软件建立CFRP层合... 碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在现代飞机上被大量使用,由于CFRP电导率和传热系数具有各向异性,雷击后,其温度分布与传统金属材料不同。为探究CFRP燃油箱电热损伤特性以对其进行雷电防护,本文利用COMSOL多物理场仿真软件建立CFRP层合板与火焰喷涂铝防护CFRP层合板模拟油箱蒙皮模型进行仿真研究,并开展典型雷电流组合波形的雷电流注入试验对仿真结果进行验证。结果表明:雷电流波形注入后,无防护CFRP板各铺层温度随着纤维方向分布;火焰喷涂铝防护的CFRP板各铺层温度呈近似圆形分布,且高温损伤面积与损伤深度均小于无防护CFRP板;表面温度受雷电流D波的影响大,而损伤深度受B、C*波的影响较大;在雷电波形注入完成后,雷击产生的热量会沿着CFRP铺层向下传导,产生热斑导致底面温度升高,但在2.6 mm厚度条件下未超过200℃;使用火焰喷涂铝能对CFRP燃油箱起到很好的雷电防护效果。 展开更多

关键词 CFRP 各向异性 燃油箱 电热损伤 雷电防护

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直升机雷电间接效应及耦合机理仿真 被引量：4

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作者 巩翰林 姚兰玉 +2 位作者 张铁纯 张家俊 司晓亮 《中国舰船研究》 CSCD 北大核心 2023年第4期77-83,共7页

[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... [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。 展开更多

关键词 雷电间接效应 耦合机理 雷电电磁环境 电磁感应 CST仿真

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基于VB的雷电保护器测试系统的研制 被引量：1

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作者 胡祖伟 段泽民 《电测与仪表》 北大核心 2010年第7期46-49,共4页

针对在工业环境中需要实时检测雷电保护器性能参数的实际情况,本文介绍了一种基于VB语言的雷电保护器测试系统设计方案。系统采用模块化设计,包括型号选择、属性设置等五部分。测试结果表明,采用VB语言设计的测试系统,操作方便、界面友... 针对在工业环境中需要实时检测雷电保护器性能参数的实际情况,本文介绍了一种基于VB语言的雷电保护器测试系统设计方案。系统采用模块化设计,包括型号选择、属性设置等五部分。测试结果表明,采用VB语言设计的测试系统,操作方便、界面友好,测试过程自动化,不仅可直观动态的展现雷电保护器的实测数据及伏安曲线,实现对数据的实时采集和判断处理,还能在测试过程建立详细的数据档案,从而为雷电保护器提供质量保证。 展开更多

关键词 工控机 VISUAL Basic 数据采集 雷电浪涌

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飞机高压氧充氧阀头材料接触静电积累特性 被引量：1

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作者 左曦 段泽民 +1 位作者 丁晨迪 傅毓斐 《科学技术与工程》 北大核心 2018年第20期1-5,共5页

飞机充氧系统在充氧过程中,阀头内部绝缘材料与高速气流摩擦等原因,在其表面可产生大量静电,在高压纯氧环境下静电放电极其危险。为避免因静电积累引发的燃爆事故,对飞机充氧阀头常用的两种材料进行了接触静电积累特性研究;探究了接触... 飞机充氧系统在充氧过程中,阀头内部绝缘材料与高速气流摩擦等原因,在其表面可产生大量静电,在高压纯氧环境下静电放电极其危险。为避免因静电积累引发的燃爆事故,对飞机充氧阀头常用的两种材料进行了接触静电积累特性研究;探究了接触压力、环境相对湿度、分离速度等因素对不同材料接触静电积累的影响;并通过试验验证了在静电积累特性上,聚三氟氯乙烯相比较尼龙1010更适合作为飞机充氧阀头球头材料。这为进一步探索静电特性上试用于飞机的绝缘材料提供试验依据与研究方向。 展开更多

关键词 充氧阀头 接触静电 接触压力 环境相对湿度 分离速度

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一种非线性低感高功率强脉冲电阻器的研制

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作者 姚红 倪有源 +3 位作者 徐海波 冯杰 司晓亮 段泽民 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期156-159,186,共5页

文章介绍了一种高功率非线性低电感强脉冲电阻器,在大量分析和试验的基础上,选择了一种具有非线性导磁特性的铁合金材料,利用其导磁特性随电流幅值变化的特点,获得该电阻器大电流下的低电感特性。通过二维有限元方法设计得到该同轴结构... 文章介绍了一种高功率非线性低电感强脉冲电阻器,在大量分析和试验的基础上,选择了一种具有非线性导磁特性的铁合金材料,利用其导磁特性随电流幅值变化的特点,获得该电阻器大电流下的低电感特性。通过二维有限元方法设计得到该同轴结构电阻器的相关参数,实测结果验证了理论计算结果,满足了工程的需求。 展开更多

关键词 非线性 低感 高功率强脉冲电阻器 铁磁材料 铁合金 同轴结构

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某系留气球的雷电电磁仿真 被引量：3

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作者 刘涛 张红卫 +3 位作者 司晓亮 仇善良 李志宝 段泽民 《现代雷达》 CSCD 北大核心 2015年第5期35-40,共6页

对某系留气球的瞬态雷电电磁环境及其球载雷达电子设备的雷电感应特性进行了电磁仿真研究。应用EMA3D电磁仿真软件及针对几种典型避雷索雷击附着方式,仿真分析了该系留气球的主要雷电电磁场分布演化特性和规律,并研究了相关典型球载设... 对某系留气球的瞬态雷电电磁环境及其球载雷达电子设备的雷电感应特性进行了电磁仿真研究。应用EMA3D电磁仿真软件及针对几种典型避雷索雷击附着方式,仿真分析了该系留气球的主要雷电电磁场分布演化特性和规律,并研究了相关典型球载设备互联电缆的雷电瞬态电磁响应特性,获得了典型雷电间接效应数据。从仿真结果看,搭载于气球副气囊挂架上的电子设备处的瞬态雷电磁感应强度达到了10 Gs(1Gs10-4T)左右,变化率约5 Gs/μs左右。挂架上各典型屏蔽电缆的屏蔽层雷电感应电流则在1~100 A之间不等,但各电缆的感应电流其波形模式却较为单一。比较于飞机雷电防护标准-RTCA DO-160F标准,球载电缆其特征雷电响应波形模式为少,且波形特征时间参数有一定差别。分析表明,对开展球载电子设备防护设计和试验而言,直接采用飞机雷电防护标准可能并不完全合适,应进行恰当的波形修订和裁剪。 展开更多

关键词 雷电电磁仿真 系留气球 雷电间接效应防护 EMA3D仿真软件

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飞机火焰抑制器阻火测试中混合气体的适用性研究

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作者 胡静 刘勇 +3 位作者 杨国凯 李志宝 束伟伟 司晓亮 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第5期620-627,共8页

文章对典型民用飞机油箱通气口飞机火焰抑制器火焰传播特性开展试验研究。根据SAEARP5416中规定的H_(2)、O_(2)、Ar3种混合气体的燃爆方案,借鉴ISO16852标准下的试验方法,自建燃爆试验台,并分别在不同H_(2)体积分数、阻火芯体内部孔径... 文章对典型民用飞机油箱通气口飞机火焰抑制器火焰传播特性开展试验研究。根据SAEARP5416中规定的H_(2)、O_(2)、Ar3种混合气体的燃爆方案,借鉴ISO16852标准下的试验方法,自建燃爆试验台,并分别在不同H_(2)体积分数、阻火芯体内部孔径和芯体长度的情况下开展系列试验,并与现行商用阻火器特性进行对比,同时使用高速摄像机获得爆燃阻火现象及规律并开展仿真对比。试验结果表明,使用体积分数为5.0%~10.0%的H_(2)进行飞机火焰抑制器火焰传播试验时,试验阻火成功率极低,并得到H_(2)体积分数升高对火焰传播速度的影响规律。研究表明,H_(2)与航空煤油蒸气的特性差异是阻火失效的关键因素。该文对此次试验的混合气体局限性进行分析,试验结果也为H2类阻火器的研究提供一定的参考。 展开更多

关键词 飞机火焰抑制器 混合气体 燃爆过程 阻火测试 气体适用性

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直升机初始雷击附着点试验及仿真研究

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作者 朱昱淇 臧家左 +3 位作者 张挺 李小二 孟柯生 司晓亮 《兵器装备工程学报》 CSCD 北大核心 2024年第S2期150-156,共7页

依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明... 依据标准SAE-ARP5416对某型直升机缩比模型进行雷击试验,得到初始雷击附着点数据,基于静电感应原理,通过CST EM工作室模拟计算直升机表面各处电场强度,以试验结果为依据确定仿真场强判定阈值,求出直升机雷击附着仿真结果。分析研究表明:雷电先导的发展路径具有多样性,主旋翼与机身处均会引发雷电上行先导;直升机各部位被雷电附着的概率,与该部位表面积占比不呈正相关,附着点主要集中在旋翼等尖端位置;仿真中高场强区域分布与试验得到的雷击附着点分布基本一致,表明仿真方法有效。研究得到的该型直升机雷击附着判定阈值可为其改型时划分雷击附着区域提供技术支撑。 展开更多

关键词 雷击附着点 雷电高电压试验 雷电弧道 静电感应 静电场仿真 数值计算

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HIRF环境下飞机复合材料燃油箱屏蔽效能研究 被引量：3

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作者 孙斌 吴天航 +3 位作者 张松 王建国 胡静 司晓亮 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2020年第9期1197-1202,1228,共7页

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... 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。 展开更多

关键词 高强度辐射场(HIRF) 复合材料燃油箱 屏蔽效能(SE) 低电平扫频场(LLSF)试验 CST仿真

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