雷电直接效应试验项目

发布日期:2016.01.12

       在地面雷电模拟试验中,在满足雷电试验特性的条件下,还需要考虑雷电试验的经济性和可行性,一般将自然界的雷电过程分解为实验室的高电压试验和大电流试验。与试验方法有关的标准规定了一系列试验项目,针对不同雷电分区的被试件。这些试验项目可分为高电压试验、大电流试验和外部设备的间接效应三大类。将前面所述的各个标准综合归纳起来,飞机的雷电防护试验包括以下试验项目。

1. 高电压试验
1.1 模型的附着点试验
       确定飞机的雷击区域雷电防护设计工作的基础,新飞机的雷击区域是通过类似外形结构飞机的雷击经验比较,或通过实验室的比例模型雷电附着点试验来确定的。
       本试验方法可依据的标准有两个:GJB3567(MIL-STD-1757A)和ARP5416。GJB3567中方法“T01 全尺寸部件附着点试验”,根据表1的注1):“该试验也可用于飞机或飞机缩比模型雷电附着区域的划分试验……”,ARP5416中“5.1.3 模型的高压冲击附着试验”专门规定了针对飞机模型的附着点试验方法。两个标准规定的方法有较大差别,相对而言,ARP5416中的方法更具体合理,也更具可操作性。
       本试验使用飞机缩比模型,确定飞机雷电附着点的“入点”和“出点”,根据附着点的分布及附着概率统计计算,可确定飞机的初始附着区域,为该飞机雷电区域划分提供试验依据。在有些情况下,模型试验需要用其他方法来进行补充才能确定详细的初始附着区域,特别是对于包含大量非传导性结构材料的飞机。
1.2 初始先导附着试验
       本试验依据ARP SAE5416,DO-160也有该试验,且各项试验规定与SAE5416较为相似。
       本试验一般针对位于1A和1B区内的飞机部件,如由非导电材料制成的机翼翼尖、雷达罩、大的天线整流罩等。本试验可用于确定全尺寸结构件上可能的先导附着位置、评估雷达罩壁材料、优化防护装置的位置、确定沿绝缘表面闪络的路径或击穿绝缘表面的路径、验证防护设备的性能(如雷达罩分流条)等。
1.3 全尺寸部件附着点试验
       本试验依据GJB3567-99中的方法T01,与“初始先导附着试验”类似。GJB3567中的规定相比SAE ARP5416要粗,具体试验细节不好确定时,可参考“初始先导附着试验”。
       可用于确定安置在区域1的非导电部件,如雷达罩、座舱盖、机翼和尾翼的翼尖、天线整流罩、挡风玻璃等受到雷电附着或击穿的可能性。也可用于确定金属或导电的复合材料结构部件的雷电附着位置。
1.4 扫掠通道附着试验
       本试验依据ARP SAE5416,DO-160也有该试验,且各项试验规定与SAE5416较为相似。
       本试验一般适用于位于飞机1A区但没有暴露于初始先导附着的部件,也就是说,1A区中预计雷电初始先导附着的部分适用于“初始先导附着试验”,而考虑到飞机运动而定义的1A区的延展部分应该采用本试验。本试验也适用于1C、2A或2B区域内的部件。本试验可用于确定非导电表面可能的击穿、非导电表面的闪络路径、防护装置的性能(如天线整流罩上的分流条)等。
1.5 电晕和流光的直接效应试验
       本试验依据GJB3567-99中的方法T04,用来确定燃油通气口、雷达罩、天线、座舱盖以及处在雷电电场中的其它部件上的电晕和流光。
       试验时被试件与电极之间的电场强度约为500kV/m。用照相或摄像的方法记录电晕或流光。对于很难用照相或摄像的方法记录电晕或流光的被试件,应进行易燃气体的点火试验以确定点火源。
2 .大电流试验
2.1 电弧引入试验
       本试验可依据SAE ARP5416及DO-160,两个标准中规定的试验方法较为接近。对于燃料系统结构及部件,需要采用专门的方法来确定引燃源。
       本试验适用于1A、1B、1C、2A和2B区内的结构,用于确定雷电通道附着或雷电流流动可能产生的直接效应。如暴露于雷电直接附着或扫掠的飞机表面或部件,内部可能传导雷电流的结构件,以及可能遭受直接雷击或电流传导效应的外部安装的部件。本试验可用于评定电弧根部损伤、热斑点形成、熔穿行为、保护层的防护充分性、接合点的状态(火花或损坏)以及关注点的电压和电流。
       DO-160规定本试验也可用于3区的部件,ARP5416对3区内部件及1A、1C、2A区内非传导表面的试验方法另有规定。
2.2 结构的直接效应试验
       本试验依据GJB3567中的方法T02,大致方法与电弧引入试验类似,在部分细节上稍有差别。
       本试验用来确定飞机结构和零部件(如传感器、空速管、天线、航行灯及其它位于区域1或区域2的部件)的雷电附着或雷电流传递所引起的直接效应。
2.3 非导电表面的试验
       本试验依据ARP5416,适用于1A、1C和2A区内的非导电表面。本试验用来确定雷电通道在飞机透光部件、天线整流罩及其他非导电表面扫掠时的直接效应。如果被试件表面有导致被试件更容易被击穿的绝缘覆盖层,则更适于做电弧引入试验。对于绝缘整流罩,如果可能发生击穿并且雷电通道随即附着到底下的天线,则应先进行扫掠通道附着试验,如果发生击穿,则应进行电弧引入试验。
       本试验可用于评估冲击波损伤和热效应、电弧附着对内嵌或内部线缆的效应、对内叠层的效应(可能产生击碎)、感应或直接耦合到内部导体上的电压和电流大小。
2.4 电流传导试验
       本试验依据ARP5416,适用于3区的飞机结构,本试验可用来评估雷电流传递造成的物理损伤、电弧和火花、磁力效应以及热效应。
3. 外部设备的间接效应
       本试验可依据的标准有GJB3567、ARP5416以及DO-160,用来确定安装在飞机外部的电气电子设备如天线、航行灯、电加热的传感器和风挡等在遭到雷击时的间接效应的大小,即测量设备遭受雷电电流时直接出现在被试件电连接器上的电压和电流。测得的数据可用来选择连接器的类型以及确定用于保护与外部安装设备相连的内部设备保护器件的等级。
       这里的“间接效应试验”与一般所说的“机载设备的雷电间接效应试验”(如DO-160G第22节)不同。本试验是测量雷电直接附着时产生的干扰电流和电压,只针对机外安装设备;而机载设备的雷电间接效应试验是敏感度试验,是检测电气电子设备在一定的干扰电平下正常工作的能力,针对所有机载电气电子设备。



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