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飞机雷电防护概述 被引量：26
1
作者 段泽民 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1393-1399,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 飞机 雷电防护 雷电试验 适航要求 飞机结构 燃油系统 电子电气系统
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飞机雷达罩雷电防护设计仿真研究 被引量：8
2
作者 张毅 司晓亮 +3 位作者 李亚美 仇善良 李志宝 段泽民 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第9期1222-1226,1291,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 雷达罩 雷电防护设计 感应电场 雷电分流条
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碳纤维复合材料雷击损伤及防护试验与仿真研究
3
作者 李渔 司晓亮 +2 位作者 黄业园 李志宝 段泽民 《复合材料科学与工程》 北大核心 2025年第4期68-73,81,共7页
为研究不同防护方式下的碳纤维复合材料层合板雷击损伤特性,对无防护、喷涂铝层防护、铜网防护的三种碳纤维复合材料层合板进行了雷击仿真与试验研究。在有限元仿真软件中建立三种层合板模型,统一施加A+B+C∗组合波形雷电流,分析了不同... 为研究不同防护方式下的碳纤维复合材料层合板雷击损伤特性,对无防护、喷涂铝层防护、铜网防护的三种碳纤维复合材料层合板进行了雷击仿真与试验研究。在有限元仿真软件中建立三种层合板模型,统一施加A+B+C∗组合波形雷电流,分析了不同防护方式下层合板的损伤特性,同时还对不同特征参数的铜网的防护效果进行了评估。仿真与试验结果表明:无防护层合板损伤与其铺层方向相关,喷涂铝层防护层合板损伤形状近似为圆形,铜网防护层合板损伤形状近似为椭圆;喷涂铝层与铜网均有效减小了层合板的损伤面积与损伤深度;铜网防护层合板损伤面积与损伤深度随铜网梗宽的增大而减小。 展开更多
关键词 碳纤维复合材料 防护方式 电热耦合 损伤面积 损伤深度
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基于金属氧化物分流条的天线罩雷电防护 被引量：3
4
作者 李秋良 司晓亮 +1 位作者 李志宝 段泽民 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第19期8435-8442,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 金属氧化物分流条 雷电防护 击穿特性 天线罩 布局方案
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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
5
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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纽扣式分流条布局对天线罩内雷电感应电场影响 被引量：4
6
作者 程凌云 段泽民 +2 位作者 赵玉顺 李志宝 傅毓斐 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第10期1346-1352,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 天线罩 纽扣式雷电分流条 雷电防护 布局规律
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直升机雷电间接效应及耦合机理仿真 被引量：5
7
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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直升机电子设备舱瞬态雷电感应磁场特性 被引量：9
8
作者 仇善良 段泽民 +3 位作者 司晓亮 李志宝 张松 王瀚林 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1409-1419,共11页
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... 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。 展开更多
关键词 电子设备舱 雷电间接效应 雷电感应磁场 雷电电磁仿真 直升机 EMA3D
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导弹静电放电效应及其防护装置应用研究 被引量：1
9
作者 张力 张家俊 +1 位作者 李鑫宇 司晓亮 《现代防御技术》 北大核心 2021年第1期40-46,共7页
静电防护是导弹研制的刚性要求。简述了导弹发生静电荷沉积的主要途径,介绍了导弹静电放电的3种典型形式,基于相关典型试验和实测数据,分析了静电放电电流效应和静电放电电磁脉冲效应对导弹可感测辐射信号和系统信噪比的不同作用效能,... 静电防护是导弹研制的刚性要求。简述了导弹发生静电荷沉积的主要途径,介绍了导弹静电放电的3种典型形式,基于相关典型试验和实测数据,分析了静电放电电流效应和静电放电电磁脉冲效应对导弹可感测辐射信号和系统信噪比的不同作用效能,研究了导弹安装静电放电器前后对安全性和功能性能的影响,介绍了静电放电器的典型应用方式,综合论证了导弹安装静电防护装置的必要性。 展开更多
关键词 静电防护 静电放电效应 可感测辐射信号 系统信噪比 静电防护装置
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碳纤维复合材料电流分布特性仿真与试验研究
10
作者 阮巍 段泽民 +3 位作者 司晓亮 李志宝 仇善良 张松 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2020年第11期37-41,共5页
碳纤维复合材料(CFRP)的电导率具有各向异性,在雷电注入下,其电流分布与传统金属材料不同。为探究CFRP板电流分布特性,本文利用多物理场电磁仿真软件建立CFRP板缩比雷电流注入模型,依据电流密度仿真结果开展电流注入试验,采集不同方向... 碳纤维复合材料(CFRP)的电导率具有各向异性,在雷电注入下,其电流分布与传统金属材料不同。为探究CFRP板电流分布特性,本文利用多物理场电磁仿真软件建立CFRP板缩比雷电流注入模型,依据电流密度仿真结果开展电流注入试验,采集不同方向的电流波形。结果表明:以峰值电流较小的波形注入时,对于无防护CFRP板,沿着表层纤维排布方向的电流峰值大于表面垂直和厚度方向电流峰值,各方向电流波形与注入波形基本一致,且峰值电流随着注入电流峰值线性增长;铜网防护下,CFRP板厚度方向的电流峰值远小于表面其他方向电流峰值;铝板则表现为厚度方向的电流峰值大于表面其他方向电流峰值。 展开更多
关键词 各向异性 电导率 CFRP 电流密度 电流波形 复合材料
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