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飞行器雷电防护研究

时间:2015-09-15  来源:中国航空报   发布:高端装备网 

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  雷电防护测控计算机系统连接图

 

  飞行器遭受雷击造成的安全事故时有发生,有统计表明,固定航线的飞机,平均每年要遭受一次雷击。因此,将大气雷电环境给飞行安全带来的影响减至最小,一直是人们努力追求的目标。

 

  飞行器电子电气设备多数安装在机体内部,一般不会遭受直击雷,但雷电可能会对这些设备造成间接的干扰效应,这些干扰效应是通过流入机身中的雷电电流引发的磁场和结构电压(IR)造成的,称之为雷电间接效应。由于航电技术的快速发展,在现代飞行器设计中,为提高飞行器飞行性能而大量采用电子技术,如计算机飞控系统、通信导航系统等,同时复合材料的使用也越来越多。但这些先进电子技术和材料在提高飞行器飞行性能的同时,也大大提升了雷电间接效应对飞行器电子电气设备的影响。

 

  为了验证电子电气设备、系统和飞行器整机的雷电间接效应防护设计的有效性,必须开展雷电防护试验。中航工业航太强电磁环境防护技术航空科技重点实验室在为国内众多飞行器型号提供雷电间接效应试验验证和防护设计的过程中,积累了大量基础技术和工程经验。在此基础上,对某机动式系留气球进行雷电防护设计后,其在遭受多次真实雷击中仍能稳定工作。并且该实验室在国内首次完成飞行器电传飞控系统的雷电间接效应试验,同时完成了飞行器整机级雷电间接效应试验测控车的研制。这些工作为国内飞行器整体雷电防护水平提升打下了良好基础。

 

  雷电间接效应典型试验分析

 

  强电磁环境防护技术航空科技重点实验室建有国内唯一符合认证要求的雷电防护试验验证实验室。试验室近年来开展了机载电子电气相关典型设备、系统和整机级雷电间接效应试验。

 

  1.设备级雷电间接效应试验

 

  球载测控计算机试验。该受试设备(EUT)为机动式系留气球球载电子设备。该设备为一类设备,具有系统调度与管理、BIT自检测、信号采集、通信、控制等功能。试验分插针注入试验和电缆束试验。

 

  先对设备进行针脚注入试验,将设备按照装机要求安装在试验回路中。发生器校准后对所选针脚进行注入试验。

 

  球载直流稳压电源试验。任务设备直流稳压电源主要功能为:将115V交流电转换为28V直流电,为任务设备直流用电设备供电。

 

  电源针脚的测试不同于一般信号线针脚测试,这里为考虑信号发生器的过载,再对电源针脚注入时采用感应方式注入。

 

  2.系统级雷电间接效应试验

 

  球载电源与测控分系统试验。本试验按标准要求考核系统的雷电间接效应适应性,验证该系统是否满足飞行器雷电电磁环境效应要求。系统连接框图如下图所示。试验中电缆与装机电缆一致,且按装机状态布置。

 

  试验结果:在安装LD-Q系列防雷装置后进行了系留气球球上电源与测控分系统的雷电瞬态敏感度试验。试验中及试验后,分别检查系统性能,系统运行正常,性能指标满足设计要求,符合规定的雷电安全性指标要求。在未安装LD-Q系列防雷装置前,系统没有达到雷电安全性指标要求。可见,为确保飞行器的雷电安全性和可靠性开展飞行器的雷电防护设计是十分必要的。

 

  飞行器电传飞控系统试验。强电磁环境防护技术重点实验室完成国内首例电传飞行控制系统试验,并顺利完成鉴定。

 

  3.整机级外场雷电间接效应试验

 

  强电磁环境防护技术重点实验室在完成设备级和系统级雷电间接效应试验的基础上,继续攻克技术难题,成功研制外场整机级移动式雷电试验测控车,并且完成歼教6的整机级雷电间接效应试验研究。

 

  在现代飞行器设计中航电系统的应用不断增加,并在飞行器飞行任务中承担越来越关键的任务,但是碳纤维增强复合材料的使用降低了飞行器的整体电磁屏蔽能力。所以需要相关的雷电间接效应试验来验证飞行器航电系统在雷电环境中的稳定性。强电磁环境防护技术航空科技重点实验室中进行的飞行器设备级、系统级和整机级雷电间接效应试验都为国内飞行器雷电防护设计提供了较好的参考。而相关雷电试验的开展,也将加强飞行器航电系统在雷电环境中的稳定性和安全性。

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