雷击对航空器影响浅析

飞机在空中如果遇到闪电所产生的电流,即为雷击.雷击对航空器的安全和正常运行有很大影响,航空界对其尤为重视.下面以空客飞机为例,简要分析雷击的过程、影响以及受雷击飞机的检查修理.     

雷击对航空器影响浅析

飞机在空中如果遇到闪电所产生的电流，即为雷击。雷击对航空器的安全和正常运行有很大影响，航空界对其尤为重视。下面以空客飞机为例，简要分析雷击的过程、影响以及受雷击飞机的检查修理。     

雷击对民用航空器的影响

<正>雷击是由于大气层中静电荷聚集到足够多时击穿空气介质而形成一种云对地的放电现象。飞机结构大部分是铝合金导电材质,当雷电发生时,飞机结构就形成一个短路路径而释放能量。每架飞机平均3000飞行小时就遭遇一次雷击,大多数雷击发生在15000英尺以下,因此,起飞、着陆和进近阶段最容易发生(图1)。1雷击区域发生雷击时,至少有两个雷击附着点:一个进入点,一个放电点。雷击点一般沿着飞机飞行的方向成直线分布,     

飞机复合材料表面导电层的雷击仿真研究

复合材料在飞机上的应用越来越广泛,与金属相比复合材料导电性较差,因此处于雷击区域的复合材料部件表面要设计导电防护层以承受雷击时的瞬间放电,避免复合材料部件的烧蚀损伤。本研究利用数值仿真的方法建立了数学模型,计算了复合材料表面导电层通过雷击电流脉冲后的电场和温度场分布,并对该导电层的雷击防护能力及可靠性进行了评价。模拟结果表明,厚度为0.20 mm的铝导电层最适宜做飞机表面的雷击防护层。     

我国成功发射“风云二号F星”

2012年1月13日8时56分,我国自主研制的第四颗静止气象卫星———风云二号07星（FY-2F）在西昌卫星发射中心由＂长征三号甲＂运载火箭成功发射升空。风云二号07星定位于东经112°赤道上空,并被命名为＂风云二号F星＂。经过在轨测试后,卫星将进入在轨存储备份,与目前在轨运行的风云二号D星和E星共同形成静止气象卫星＂双星观测、在轨备份＂的格局。该星的成功发射,对于确保我国静止气象卫星观测业务的连续稳定运行具有重要的意义。     

不同喷铝参数对复合材料雷击防护性能模拟

为了研究复合材料不同的雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,对雷击损伤过程和烧蚀机理进行分析,建立复合材料层合板雷击防护的能量平衡数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立复合材料基准件、全喷铝和局部喷铝防护系统的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板电-热耦合有限元模型,和实验结果对比验证模型的有效性,对雷击烧蚀损伤特征进行分析,并引入雷击烧蚀损伤指数DI,得出三种不同模型在不同铝涂层厚度、不同峰值雷电流作用下的烧蚀损伤规律,并对两种不同的局部喷铝防护系统下复合材料的损伤特征进行对比分析。结果表明:雷击防护系统下复合材料的烧蚀损伤面积和铝涂层厚度关系进行函数拟合,两者均满足幂函数关系。     

飞机复合材料构件的防雷击保护

近年来,由于飞机设计中已经考虑到了雷击问题,民航飞机适航审查中增加了雷击项目,进而使得事故大大减少。但由由于复合材料构件的大量使用,复合材料的导电性很差,滞留在复合材料构件上的电荷冲过与接触的导体间隙,冲向导体,产生火花甚至接触油箱,发生爆炸,导致雷击造成事故的机遇增大,因此对复合材料飞机构件的雷击保护问题引起了新的注意。     

直升机防雷击措施研究

根据雷电附着特性和传递特性将直升机的雷击附着区划分为三个区,对每个雷击附着区的雷击强度及受影响程度进行了详细分析,并提出了相应的防雷击措施.     

飞机新型抗雷击复合材料研究进展

复合材料导电性差,一旦遭受雷击,便会产生严重的损伤.随着复合材料在飞机上的用量越来越大,如何对复合材料进行雷电防护,保证飞机遭遇雷击后能够继续安全飞行,成为飞机设计中的一个难点.文中首先分析了复合材料在雷击时的损伤机理,之后介绍了近几年来新型的复合材料雷电防护方法,并结合上述方法,为新型飞机复合材料雷电防护提出了建议.     

复合材料雷击防护电热耦合模型

为了研究复合材料雷击防护(lightning strike protection,LSP)系统在雷电流作用下的损伤规律,基于雷击过程中的能量守恒关系,建立复合材料层合板雷击防护的电-热耦合数学模型。在此基础上,在ABAQUS中建立铝涂层防护的碳纤维增强复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)层合板雷击烧蚀损伤有限元模型,并对雷击烧蚀损伤进行分析,和实验结果对比验证仿真的有效性,得出复合材料层合板在不同峰值雷电流、不同组合波形和不同铝涂层厚度雷电流作用下的烧蚀损伤规律。结果表明:铝涂层厚度相同时,峰值电流从50kA 增大到100kA时,复合材料层合板损伤面积约增大 1.5 倍;10/350波形50 kA峰值雷电流作用下,基准件的损伤面积约为0.05 mm厚度铝涂层防护系统下复合材料损伤面积的4倍。     

碳纤维复合材料电导率改性与抗雷击性能

传统碳纤维复合材料(CFRP)中的树脂基体电阻率大,在强电流下会产生大量阻性热从而造成损伤,增强其电导率能够有效提高CFRP的雷击防护性能。在树脂基体中添加银粉颗粒进行电导率改性,通过有限元仿真分析银粉含量对雷击防护性能影响,确定CFRP基体中的最佳银粉含量为38%。沿厚度方向电导率的改性效果最佳,提高了217.3倍。使用不同峰值的D波形雷电流对改性CFRP层压板进行模拟雷击实验,并对未改性以及表面铺设铜网的层压板进行相同能级的对照实验,通过目视损伤观察和透视超声扫描比较损伤特征和损伤面积,评估基体改性CFRP的抗雷击性能。结果表明:基体改性可以阻碍表面铺层被击穿,降低纤维断裂翘曲以及分层损伤;峰值电流20 kA、40 kA和60 kA下,铜网防护能使雷击透视损伤面积分别下降100%、86.61%和37.46%,基体改性整体防护能使雷击透视损伤面积分别下降84.02%、81.03%和40.91%。     

雷电感应对机上电子设备的危害和保护策略

感应雷击产生的电磁脉冲对飞机上电子设备的危害极大,通过对雷击产生原因的分析与探讨,深入研究感应雷击产生的电磁脉冲对机载电子设备的影响与危害,提出具有针对性的雷电防护的解决方案,消除雷电对机栽电子系统的影响,从而实现了雷电的综合防护。     

含紧固件层合板雷击烧蚀损伤分析

为了研究含紧固件复合材料层合板在雷击电流作用下的烧蚀损伤规律,基于热电耦合建立含紧固件层合板的雷击有限元分析模型,并对雷击烧蚀损伤结果进行分析,与参考结果对比验证模型的合理性,并分析得到含紧固件层合板在不同峰值电流、紧固件尺寸、层合板宽度比条件下的烧蚀损伤结果,总结不同因素影响下烧蚀损伤面积的变化规律。结果表明:雷击峰值电流、紧固件的尺寸、层合板的宽度对含紧固件层合板烧蚀损伤面积具有极大的影响,相同的雷击电流波形,峰值150 kA雷击电流导致的烧蚀损伤面积是峰值50 kA的15.39倍;紧固件越小,烧蚀损伤面积越大,分层损伤面积越大,其中,当紧固件直径减小至1/2时,烧蚀损伤面积最大可增加4.97倍,分层损伤面积最大可增加1.91倍;层合板损伤面积随宽度的增加先增大后减小,最后趋于平稳,其中最大损伤面积与最小损伤面积的比值可达1.81倍,且比值随着紧固件直径的增加而增大。     

碳纤维复合材料雷击损伤的瞬态红外热成像检测

通过雷电模拟,对复合材料层合板试样进行雷击损伤试验。基于热扩散原理,针对不同的雷击试验件,采用波形为长脉冲形式的瞬态热激励方式对雷击损伤进行红外热成像检测,并对不同时刻的检测结果进行分析、比较,对缺陷轮廓进行界定,对结果进行定量测量。检测结果表明,无论是否对碳纤维复合材料表面进行防护,瞬态红外热成像方法均能够有效检测出雷击后的内部分层损伤,可对损伤的严重程度进行有效区分,能够对缺陷尺寸、面积进行准确测量。     

民航雷达站防雷技术浅析

本文主要针对民航雷达站地理位置易受雷击的情况，简要分析了雷击的主要形式，常见入侵路径，进而提出如何采取必要措施合理避雷，减少雷击带来的损失。为今后民航边远台站建设和维护提供一定的指导作用。     

CFRP层合板雷击烧蚀损伤模拟的电流加载方式分析

通过改进加载方式减小数值模拟与试验结果误差对于提高仿真准确性具有一定意义。本文探究复合材料层合板在不同形式雷击电流下的烧蚀损伤特性，改进Braginskii 电弧半径扩展公式，建立适用于雷击过程的电弧扩展半径数值模型；基于ABAQUS 建立CFRP 层合板有限元模型，分析不同电流加载方式下的烧蚀损伤情况。结果表明：建立的有限元模型能够模拟CFRP 层合板雷击烧蚀损伤；扩展移动加载造成的损伤面积、损伤深度和损伤体积与试验结果对比误差均约为7%，较其他加载方式仿真结果与试验结果对比具有良好的一致性，模拟复合材料雷击烧蚀损伤时应同时考虑电流扩展和移动的影响。     

波音737飞机复材面板雷击分层损伤的超声检测

通过研究深航现役波音737飞机雷击后的损伤表现形式,利用超声脉冲扫查方法检测复材面板的雷击分层,以不同波形变化分析面板层可能存在的不同损伤形式,为区分缺陷回波与板面回波提供参考。     

大型客机防雷击技术研究

<正>引言闪电是一种高电压和大电流的自然放电现象,在地球的大气层中,平均每天发生约800万次闪电。由雷击引起的飞行事故也时有发生,1969年美国阿波罗12号宇宙飞船在发射升空时遭到雷击;1988年越南一架客机在曼谷上空遭雷击,76人遇难;2000年我国武航一架飞机在降落时遭雷击,51人遇难。     

基于热力耦合层合板雷击损伤特性分析

为研究复合材料层合板在雷电流作用下的烧蚀损伤力学特性,建立复合材料雷击热力耦合有限元分析模型,与文献实验结果对比验证模型的有效性。根据Hashin三维失效准则编写用户材料子程序,分别得出层合板雷击烧蚀区域周围出现的力学损伤、各层力学损伤分布以及首层在不同方向上的应力分布,分析得出层合板的烧蚀损伤随雷电流持续时间的变化规律。结果表明:由于存在较高的温度梯度,导致层合板出现较大的热膨胀应力,进而导致层合板内部产生各种力学损伤,即基体开裂、分层及纤维断裂;雷击电流施加时间、峰值电流与温度场均对层合板烧蚀面积产生较大的影响。     

高韧性防雷击复合材料表面膜研究

为增加防雷击复合材料表面膜韧性,本文采用双羟基聚苯醚增韧环氧树脂制备了一种高韧性防雷击复合材料表面膜,通过简支梁冲击试验机、电子拉力试验机和扫描电镜等对表面膜树脂固化物的力学性能和微观结构进行表征,通过模拟雷电流注入试验对铺贴该防雷击表面膜的复合材料层压板进行了雷击测试。结果表明,双羟基聚苯醚用量为10份时,表面膜树脂固化物缺口冲击强度为17.5kJ/m2,韧性提高73.3%。模拟雷击测试结果表明防雷击表面膜能有效降低雷电流对复合材料的雷击损伤。