本文關(guān)鍵詞：飛機(jī)雷電間接效應(yīng)仿真與研究

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【摘要】：在大氣中飛行的飛機(jī)不可避免會遭遇到雷電環(huán)境,由此造成的飛機(jī)安全事故時(shí)有發(fā)生,有些甚至是災(zāi)難性的。特別是現(xiàn)代先進(jìn)飛機(jī)采用現(xiàn)代電子技術(shù)和大量先進(jìn)復(fù)合材料,提高了飛行性能和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶來更多的雷擊事故。雷電對飛機(jī)的危害分直接效應(yīng)(物理效應(yīng))和間接效應(yīng)(電磁效應(yīng))。在飛機(jī)上流動的雷電流雖未直接接觸飛機(jī)的電氣線路,但是它可能通過阻性耦合、磁場耦合和電場耦合等機(jī)制耦合到飛機(jī)內(nèi)部,在線路中產(chǎn)生感應(yīng)電壓和電流浪涌,從而對系統(tǒng)造成擾動或損壞,這就是雷電的間接效應(yīng)。民用飛機(jī)為取得適航證必須開展整機(jī)的實(shí)驗(yàn)室雷電間接效應(yīng)防護(hù)試驗(yàn),但是雷擊試驗(yàn)耗時(shí)耗力且飛機(jī)部件在進(jìn)行雷擊試驗(yàn)后多以損傷形式出現(xiàn),因此,本文采用數(shù)值仿真技術(shù)對飛機(jī)雷電間接效應(yīng)進(jìn)行模擬分析,為我國正大力發(fā)展的大飛機(jī)研發(fā)項(xiàng)目提供一些理論數(shù)據(jù)支撐。本文根據(jù)現(xiàn)役主流飛機(jī)型號設(shè)計(jì)了3種飛機(jī)模型：純金屬的西門諾爾PA44小型運(yùn)輸機(jī)、復(fù)合材料的空客A350大型運(yùn)輸機(jī)以及歐直AS35083小松鼠直升機(jī),并根據(jù)飛機(jī)實(shí)際線路敷設(shè)情況在不同區(qū)域設(shè)置單芯線、雙絞線、同軸線、屏蔽線、屏蔽雙絞線等5種線纜。采用基于傳輸線矩陣法的CST電磁仿真軟件進(jìn)行大電流脈沖注入仿真,根據(jù)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置了不同的雷擊路徑、不同的雷電流模型,模擬仿真了不同工況下飛行中的飛機(jī)遭受雷擊后飛機(jī)表面電流分布、各區(qū)域瞬態(tài)磁場分布及內(nèi)部線纜耦合情況。經(jīng)過上百次的仿真試驗(yàn),結(jié)果表明：若改變雷擊路徑,飛機(jī)表面電流分布會發(fā)生變化,各區(qū)域的瞬態(tài)感應(yīng)磁場值也會隨之改變,雷電擊入點(diǎn)處電流密度和磁場最大,雷電流通道、艙門縫隙周圍以及曲率半徑較大的區(qū)域次之；飛機(jī)內(nèi)部線纜的雷擊瞬態(tài)感應(yīng)電流隨雷電流的幅值增大呈線性增長,隨上升時(shí)間增大呈線性減小,但不受下降時(shí)間變化的影響；鋁可為其內(nèi)部設(shè)備及導(dǎo)線提供良好的屏蔽作用,CFRP復(fù)合材料屏蔽效果明顯差于鋁,如直升機(jī)機(jī)身材質(zhì)設(shè)置為CFRP時(shí),其屏效約為15dB,設(shè)置為鋁時(shí)屏效約為70dB；線纜的雷擊感應(yīng)電流受敷設(shè)方式影響較大,在線纜上加裝編織型屏蔽層或金屬導(dǎo)管可有效降低線纜的雷擊感應(yīng)電流,在雙絞線上加裝屏蔽層效果更明顯；飛機(jī)尺寸越大,各區(qū)域瞬態(tài)感應(yīng)磁場強(qiáng)度及內(nèi)部線纜感應(yīng)電流越小。由此可見,開展飛機(jī)雷電間接效應(yīng)的研究必須關(guān)注的因素有：雷擊路徑、雷電流模型、機(jī)身材質(zhì)、飛機(jī)尺寸及外形、飛機(jī)線路敷設(shè)方法。
【關(guān)鍵詞】：雷電間接效應(yīng) 大電流注入 飛機(jī)線路 孔縫耦合 表面電流分布 感應(yīng)電流
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 本課題研究方法和內(nèi)容13-15
• 第2章 仿真原理15-23
• 2.1 傳輸線矩陣?yán)碚?/span>15-17
• 2.2 雷電間接效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理17-20
• 2.3 飛機(jī)雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)波形(雷電流模型)20-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第3章 小型運(yùn)輸機(jī)雷電間接效應(yīng)仿真23-37
• 3.1 西門諾爾PA44型飛機(jī)建模23-25
• 3.1.1 飛機(jī)主體模型23-24
• 3.1.2 機(jī)箱及線纜建模24-25
• 3.2 仿真設(shè)置25-27
• 3.2.1 雷擊路徑26-27
• 3.2.2 網(wǎng)格及邊界27
• 3.3 影響PA44飛機(jī)雷擊間接效應(yīng)的因素27-35
• 3.3.1 PA44飛機(jī)表面電流分布27-29
• 3.3.2 PA44飛機(jī)瞬態(tài)磁場分布29-30
• 3.3.3 PA44飛機(jī)內(nèi)部線纜耦合30-35
• 3.4 本章小結(jié)35-37
• 第4章 大型運(yùn)輸機(jī)雷電間接效應(yīng)仿真37-45
• 4.1 空客A350飛機(jī)建模37-40
• 4.1.1 A350飛機(jī)主體模型37-38
• 4.1.2 機(jī)箱及線纜建模38-40
• 4.2 仿真設(shè)置40
• 4.3 影響A350飛機(jī)間接效應(yīng)的因素40-43
• 4.3.1 A350飛機(jī)表面電流分布40-41
• 4.3.2 A350飛機(jī)瞬態(tài)磁場分布41-42
• 4.3.3 A350飛機(jī)內(nèi)部線纜耦合42-43
• 4.4 本章小結(jié)43-45
• 第5章 直升機(jī)雷電間接效應(yīng)仿真45-53
• 5.1 AS35083直升機(jī)建模45-47
• 5.1.1 AS35083直升機(jī)主體模型45-46
• 5.1.2 線纜建模46-47
• 5.2 雷擊路徑47
• 5.3 影響直升機(jī)雷擊間接效應(yīng)的因素47-52
• 5.3.1 直升機(jī)表面電流分布48-49
• 5.3.2 直升機(jī)瞬態(tài)磁場分布49-51
• 5.3.3 直升機(jī)內(nèi)部線纜耦合51-52
• 5.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論與展望53-56
• 致謝56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果61

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本文編號：914106