飞机雷电防护试验相关标准

发布日期:2016.01.11

       国内外与飞机雷电防护试验有关的标准很多,这些标准可分为两类,一类是对飞机的雷电防护能力提出要求的标准,另一类是对飞机的雷电防护方法及试验方法做出规定的标准。由于我国的适航审查体系基本参照美国,因此主要介绍我国和美国的标准。
1. 对飞机雷电防护能力提出要求的标准
1.1 适航条例
       适航条例对民用飞机的雷电防护能力提出了要求,飞机获取适航证前,需验证这些能力,当不能满足任一条款对飞机雷电防护的安全性要求时,适航审查当局将拒发适航证,飞机也不得进入航线。
       中国民航总局颁布适航条例主要有:
       CCAR-23:正常类、实用类、特技类、通勤类飞机适航条例;
       CCAR-25:运输类飞机适航条例;
       CCAR-27:正常类旋翼航空器适航条例。
       CCAR-29:运输类旋翼航空器适航条例。
       这些适航条例基本参照美国FAA(联邦航空管理局)颁布的FAR(美国联邦航空条例)系列。
       CCAR-25对雷电防护要求最为严格,其中“25.581 闪电防护”、“25.954 燃油系统的闪电防护”、“25.1316 系统闪电防护”与雷电防护有关,分别对结构部分、燃油系统及机载电子设备的雷电防护能力作了要求,并要求对防护能力进行验证。其余适航条例也对雷电防护能力有要求。
1.2 MIL-STD-464C
       MIL-STD-464C《系统电磁环境效应要求》由美国国防部于2010年12月发布,该标准对军用设备(包括飞机)的雷电防护能力提出了要求。其5.5节规定:“对于雷电的直接效应和间接效应,系统都应满足其工作性能的要求。当在暴露状态下,经受一个邻近的雷击以后,或在储存条件下经受一个直接雷击后,军械应满足其工作性能要求。在经受暴露条件下的直接雷击期间及以后,军械应保证安全……符合性应通过系统、分系统、设备和部件(如结构件和天线罩)级试验、分析或其组合来验证。”
1.3 GJB1389A
       GJB1389A《系统电磁兼容性要求》由中国人民解放军总装备部于2005年10月批准发布,对应于MIL-STD-464A(2002年发布)。其5.4节有对军用设备的雷电防护要求,内容与MIL-STD-464A的一致。
2 .对飞机雷电防护方法和试验方法作出规定的标准
2.1 SAE ARP系列
       美国机动车工程师学会(SAE)成立于1905年,是国际上最大的汽车工程学术组织。研究对象是轿车、载重车及工程车、飞机、发动机、材料及制造等。SAE所制订的标准具有权威性,广泛地为汽车行业及其他行业所采用,并有相当部分被采用为美国国家标准。
       ARP(Aerospace Recommended Practice)系列标准针对航空航天领域,其中与雷电防护有关的标准如下:
       SAE ARP 5412B-2013(ED-84) 雷电环境及相关试验波形;
       SAE ARP 5413A-2007飞机电气电子系统的雷电间接效应的验证(该标准2007年已取消,由AC-136A取代,AC-136的B版本已于2011年发布);
       SAE ARP 5414A-2005(ED-91)飞机雷电分区;
       SAE ARP 5415A-2002雷电间接效应验证指南;
       SAE ARP 5416A-2013(ED-105)飞机雷电试验方法;
       SAE ARP 5577-2002(ED-113)飞机直接效应验证。
       这些标准对于雷电环境、试验波形及直接、间接效应的试验方法有详细的描述,可操作性较强。
       FAA的咨询通告(Advisory Circular)AC-155 《SAE Documents to Support Aircraft Lightning Protection Certification》明确支持按照SAE系列标准进行雷电防护试验及兼容性审查。
2.2 EUROCAE ED系列
       由于美国和欧洲国家在航空领域的良好合作关系,EUROCAE(The European Organization for Civil Aviation Equipment)欧洲民用航空设备组织发布的ED(EUROCAE Documents)系列标准有很多与美国的标准对应甚至同步。在雷电防护方面,ED与SAE ARP的标准有以下的对应关系:
       SAE ARP 5412B-2013——ED-84A-2013  雷电环境及相关试验波形;
       SAE ARP 5414A-2005——ED-91-1998(含1999年和2006年发布的两个修订)  飞机雷电分区;
       SAE ARP 5416A-2013——ED-105A-2013   飞机雷电试验方法;
       SAE ARP 5577-2002——ED-113-2002   飞机直接效应验证。
       另外ED-14与RTCA/DO-160内容一致且版本同步,关于RTCA/DO-160的说明请见下一节。
2.3 RTCA/DO-160
       RTCA/DO-160《机载设备环境条件与测试规程》是由RTCA(航空无线电技术委员会)下属的SC135特别委员会起草制定的。DO-160的适用对象包括了所有的航空飞行器,从轻型到重型,从小型到大型,它提供了一整套实验室测试方法以判定被测对象在模拟的环境条件下是否满足规定的性能指标要求。目前,RTCA/DO-160已更新至G版本(2010年12月发布)。RTCA/DO-160中的第22节为“雷电感应瞬变敏感度”,第23节为“雷电直接效应”。雷电测试是DO-160中的特色内容,充分       考虑到了实际工作环境对于航空飞行器的影响。
     DO-160中提供的建议和方法经常被用作政府部门及企业决策的依据,也是联邦航空局(FAA)许多技术标准指令的基础。该标准在国际航空领域有着极大的影响力和广泛应用,目前国内很多项目的设计和验证均参照DO-160来执行。

2.4 MIL-STD-1757A
       美国国防部发布的《航天器及硬件设备的雷电鉴定试验方法》,1983年发布,主要规定了五种试验方法。该标准还提供了试验指南,对雷击现象及各个试验方法进行了详细论述。
2.5 HB6129-87
       HB6129-1987 《飞机雷电防护要求和试验方法》由航空工业部与1987年发布。该标准只针对雷电直接效应的防护和试验,未涉及雷电间接效应。其内容主要包括两部分:雷电防护要求和试验方法。雷电防护要求包括飞机雷电防护的总体要求、区域雷电防护要求(即对根据不同雷电分区进行防护)和系统雷电防护要求(燃油系统、操纵系统)、部件雷电防护要求(雷达罩、座舱盖和风挡、天线、空速管和类似传感器、航行灯、螺旋桨和旋翼等)以及搭接要求。
       试验及试验方法部分对雷电防护试验波形及试验方法做了规定,规定的电压波形包括A、B、D三种电压波形,规定的电流波形包括A、B、C、D电流分量及电流波形E。试验方法有五种:全尺寸部件附着点试验、结构的直接效应试验、燃油蒸汽点火的直接效应试验、电晕和流光的直接效应试验、外部电气电子设备的间接效应试验。
       该标准的附录还包括自然雷电特性、飞机的雷电现象、飞机的雷电分区定义和方法。整个标准包括雷电环境、飞机与雷电的相互作用、雷电防护和雷电防护试验等内容,比较全面的描述了飞机雷电防护的几个关键部分,但对于试验方面的描述比较粗略,缺乏可操作性。
       由于至今没有相应的标准替代,该标准虽年代久远,但国内仍有一些单位使用该标准作为设计和试验的依据。
2.6 GJB2639-1996
       GJB2639-1996《军用飞机雷电防护》由国防科学工业技术委员会于1996年批准发布,该标准提出了军用飞机的雷电防护要求,要求包括雷电防护计划、设计要求及检验三个部分。标准的附录在HB6129的基础上增加了雷电间接效应试验波形,也还提供了可参考的雷电关键性类别划分。
       GJB2639可作为军用飞机雷电防护设计的依据。
2.7 GJB3567-99
       中国人民解放军总装备部批准发布的《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》,该标准规定了军用飞机雷电防护鉴定试验的试验波形及五种试验方法,五种方法分别为:T01全尺寸部件附着点试验、T02 结构的直接效应试验、T03 燃油蒸汽点火的直接效应试验、T04 电晕和流光的直接效应试验、T05 外部电气电子设备的间接效应试验。其中T01方法也可用于飞机雷电附着分区的划分试验。
       该标准主要参考了美军标MIL-STD-1757A。



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