雷電電壓可高達(dá)上億伏,峰值電流可達(dá)到200kA,這給飛機(jī)的正常飛行帶來(lái)一定的安全隱患,因此對(duì)飛機(jī)進(jìn)行雷電防護(hù)是必不可少的。飛機(jī)雷達(dá)天線罩雷電防護(hù)是飛機(jī)雷電防護(hù)的重要組成部分,紐扣式雷電分流條是天線罩雷電防護(hù)的關(guān)鍵部件,這種分流條的透波效率高,但其雷電防護(hù)能力顯著受制于其設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)及在天線罩表面的分布。本文基于GJB3567-1999《軍用飛機(jī)雷電防護(hù)鑒定試驗(yàn)方法》與SAEARP5416《飛行器雷電測(cè)試方法》中試驗(yàn)要求,分別進(jìn)行紐扣式雷電分流條的擊穿耐壓試驗(yàn)及其雷電流、雷電壓直接效應(yīng)試驗(yàn),獲得不同設(shè)計(jì)參數(shù)下紐扣式雷電分流條的擊穿電壓及雷電壓、雷電流損傷情況。結(jié)合上述標(biāo)準(zhǔn)中天線罩的雷電屏蔽試驗(yàn)工況,在有限元軟件COMSOL中,針對(duì)某型號(hào)機(jī)載雷達(dá)天線罩建立了天線罩雷電屏蔽模型,從分流條長(zhǎng)度、數(shù)量和天線與罩體距離三個(gè)方面,仿真分析了紐扣式雷電分流條布局對(duì)天線周圍感應(yīng)電場(chǎng)的影響趨勢(shì),獲得了紐扣式分流條布局對(duì)天線罩雷電防護(hù)能力的影響規(guī)律,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果的有效性。通過(guò)在有限元軟件CST的微波工作室中建立天線罩雷電屏蔽模型,仿真研究雷電防護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)某型機(jī)載天線罩透波性能的影響規(guī)律。本文主要結(jié)論如下:(1)紐扣式雷電分流條擊穿電壓隨其長(zhǎng)度的增加呈現(xiàn)非線性上升趨勢(shì),金屬紐扣間距越大增加速率越快,間距越小增加速率越慢。紐扣式雷電分流條長(zhǎng)度和金屬紐扣間距的增大,分流條擊穿電壓等級(jí)均逐漸提高,且雷電壓及雷電流直接效應(yīng)損傷加重。(2)針對(duì)此型號(hào)天線罩,隨著紐扣式雷電分流條長(zhǎng)度和數(shù)量的增加,天線附近電場(chǎng)強(qiáng)度呈遞減趨勢(shì),長(zhǎng)度超過(guò)天線自身高度的約40%后,這種趨勢(shì)變緩;數(shù)量達(dá)到分流條最大間隔經(jīng)驗(yàn)公式所對(duì)應(yīng)最小值后,這種趨勢(shì)同樣變緩;隨天線與罩體距離的增大,天線周圍場(chǎng)強(qiáng)會(huì)有小幅增強(qiáng)。(3)該型號(hào)天線罩表面紐扣式雷電分流條長(zhǎng)度在900mm以內(nèi),罩體保持高透波率。天線罩透波率隨罩體表面分流條數(shù)量的增加呈現(xiàn)線性下降趨勢(shì),且高頻天線對(duì)應(yīng)的下降速率緩于低頻天線下降速率。天線偏移角越接近0°或90°時(shí),天線罩透波率相對(duì)較高,而天線偏移角在45°附近時(shí),天線罩透波率相對(duì)較低,且高頻天線偏移對(duì)天線罩透波率影響小于低頻天線偏移。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：V244.1
【部分圖文】：

飛機(jī)在雷電環(huán)境中飛行容易遭遇雷擊，這與雷電環(huán)境下飛機(jī)周圍電場(chǎng)分布有逡逑著密切的關(guān)系，因此，首先對(duì)雷電的基本理論要有一個(gè)基本的了解，清楚雷電的逡逑形成和特征更有利于分析雷電對(duì)飛機(jī)及其天線罩的影響。飛機(jī)天線罩多位于雷電逡逑１Ａ區(qū)，極易遭到雷擊，所以了解飛機(jī)天線罩的雷電損傷機(jī)制對(duì)后文的天線罩雷電逡逑防護(hù)研宄奠定了一定的理論基礎(chǔ)。逡逑２．１雷電基本理論逡逑２．邋１．１雷電的形成過(guò)程逡逑雷電主要來(lái)自位于積雨云，積雨云層中存在的電荷密度是不均勾的，但從宏逡逑觀角度看主要分為三個(gè)電荷集中區(qū)［３９］：出于云層最上端的電荷集中區(qū)為大量的正逡逑電荷，其云層中間區(qū)域主要以負(fù)電荷為主，云層下端區(qū)域僅帶有少量的正電荷。逡逑通過(guò)起電機(jī)制聚集起的大量空間電荷帶來(lái)極強(qiáng)的大氣場(chǎng)強(qiáng)，在電場(chǎng)力作用下空氣逡逑中帶電離子與中性分子發(fā)生連續(xù)碰撞，導(dǎo)致分子不斷電離，形成了電離通道，雷逡逑云中存在的大量電荷或地表電荷以電離通道為傳輸途徑將電荷中和，這種在長(zhǎng)距逡逑離上以劇烈方式發(fā)生的放電現(xiàn)象稱為雷電過(guò)程［４Ｑ］。逡逑

第二章雷電與飛機(jī)天線罩逡逑一次雷電持續(xù)時(shí)間約０．２ｓ，人們很難通過(guò)肉眼看清其整個(gè)過(guò)程，雷電是由多個(gè)逡逑階段依次發(fā)生的復(fù)雜的放電過(guò)程。典型雷電放電發(fā)展過(guò)程如圖２．１所示。逡逑２．１．２雷電的主要類型及其特征逡逑雷電的類型主要分為云地閃電、云內(nèi)閃電和云間閃電。逡逑（１）云地閃電，即云地之間的任何極性的雷電形式，該形式的雷電具有很強(qiáng)逡逑的破壞性。典型的云地放電過(guò)程如圖２．２所示。逡逑｜邐－邋－邋－邋－邋ｊ邐６０｜ｉｓ邐１．５ｍｓ邋６０＾ｉｓ邐１．５ｍｓ邋６０坤逡逑令９邋Ｙ邋／邋｝／逡逑＼邐Ｈｉ幰邐、回?fù)�、回�(fù)翦义希Вⅲ担ⅲⅲⅲ姡罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚罚义蠒r(shí)間——？逡逑圖２．２云地放電發(fā)展過(guò)程逡逑Ｆｉｇ邋２．２邋Ｃｌｏｕｄ邋ｄｉｓｃｈａｒｇｅ邋ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑由圖可知，發(fā)生云地閃電時(shí)，電場(chǎng)強(qiáng)度較高區(qū)域使得空氣發(fā)生連續(xù)擊穿從而逡逑形成階梯式雷電先導(dǎo)，并步進(jìn)式逐步向下，新的步進(jìn)又會(huì)出現(xiàn)多個(gè)分支，分支也逡逑會(huì)繼續(xù)延伸若干步進(jìn)后終止。一次云地閃電發(fā)生之后，由于大氣電離導(dǎo)致電荷密逡逑度依然很大，與此同時(shí)周圍電場(chǎng)也在發(fā)生變化，很可能在間隔很短時(shí)間后，再次逡逑以箭式先導(dǎo)直擊而下并迅速形成回?fù)?

了雷電所造成的。逡逑帶電云團(tuán)中存在大量電荷，云團(tuán)周圍電場(chǎng)非常強(qiáng)，在大氣中飛機(jī)機(jī)身可視為逡逑等勢(shì)面，其尖端部位通常會(huì)形成如圖２．５所示的畸變電場(chǎng)，該電場(chǎng)會(huì)感應(yīng)出大量與逡逑帶電云團(tuán)極性相反的電荷，當(dāng)尖端部位的電場(chǎng)強(qiáng)度達(dá)到３０ｋＶ／ｃｍ時(shí)，其周圍空氣逡逑發(fā)生電離，形成先導(dǎo)流光。當(dāng)機(jī)體附近電場(chǎng)強(qiáng)度平均值保持在５？７ｋＶ／ｃｍ時(shí)，先導(dǎo)逡逑流光就會(huì)沿著與飛機(jī)整體電性相反方向（雷云方向）傳播出去，如圖２．６所示。此逡逑夕卜，飛機(jī)觸發(fā)雷電往往與大氣環(huán)境有關(guān)。國(guó)外學(xué)者研宄了即時(shí)環(huán)境對(duì)飛機(jī)觸發(fā)雷逡逑電過(guò)程的影響，研宄表明，處于雷電環(huán)境中的飛機(jī)遭遇了一定量的降雨后，飛機(jī)逡逑本身觸發(fā)雷電的概率將顯著提高［４６】。逡逑電場(chǎng)的方向邐產(chǎn)ｗ邋＾逡逑邐邐Ｔ邐等電位線邋＿＿逡逑丨丨丨．．．．－邋邋  一－．＾ 一逡逑？＾．？－ｎ－ｒ－．－ｒｒｒｒ…丨

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2818400