飞机雷电间接效应与仿真技术研究

发布时间：2017-05-07 20:05

  本文关键词：飞机雷电间接效应与仿真技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：飞机雷电防护的重要性不言而喻,国内外专家学者对飞机雷电试验和仿真均做了大量研究。飞机雷电试验主要包括雷电分区试验和雷电间接效应试验两方面,其中飞机雷电分区试验大多采用冲击平台对整机、部件或上述缩比模型进行高压放电试验,通过改变飞机的俯仰角和方位角来调整飞机与电极之间的相对姿态,从而模拟不同的雷击情况,并用高速摄像机拍摄得到雷击附着点的分布区域。雷电间接效应主要是对整机或设备进行低电平耦合注入,通过仪器测量得到设备内部线缆线束的感应电流。飞机雷电效应仿真主要是采用数值计算方法对雷电附着区域和雷电间接效应进行模拟。对于雷电附着区域的仿真大多采用静电场方法,通过求解得到飞机表面的电场强度,从而确定雷击附着区域；而滚球法则是一种几何算法,它需要找到合适的滚球半径,才能准确得到飞机雷击附着区域。本文提出了一种基于最短击穿路径的三维几何拓扑算法来求解飞机雷击附着区域,通过数值计算模拟出了飞机雷电附着区域划分结果,并与采用静电场算法仿真得到的雷击附着区结果进行对比分析,发现采用基于最短击穿路径的几何算法求解得到的附着区域与静电场求解结果基本一致,且计算速度更快。飞机雷电间接效应仿真则是采用一种频域电磁场数值计算方法—矩量法(M0M)来对其进行模拟计算,通过扫频求解和傅里叶逆变换(IFFT)处理,最终得到了较为精确的飞机表面雷电流分布、雷电电磁环境以及舱内线缆线束感应电流的仿真结果。最终对上述结果进行分析和讨论,认为文中所得结论可以有效地为飞机雷电防护设计与试验提供参考。
【关键词】：飞机雷电分区 雷电间接效应 数值仿真 矩量法
【学位授予单位】：南京信息工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：V321.22;V211
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 研究目的和意义8-9
• 1.2 国内外研究进展9-15
• 1.3 论文研究内容及安排15-17
• 第二章 飞机雷电通道形成机理与理论分析17-32
• 2.1 自然雷电的形成机理17-25
• 2.1.1 雷暴云的形成及其结构17-19
• 2.1.2 雷暴云起电机制与电荷结构19-22
• 2.1.3 雷电的形成机理22-25
• 2.2 飞行器的雷电通道形成机理25-30
• 2.2.1 雷电附着过程25-27
• 2.2.2 扫掠雷击过程27-29
• 2.2.3 传导过程29-30
• 2.3 本章小结30-32
• 第三章 飞机雷电附着区域数值模拟32-47
• 3.1 球包围法的主要内容和计算方法概述32-36
• 3.1.1 球包围法的主要内容32-33
• 3.1.2 球包围法的计算方法33-36
• 3.2 采用球包围法划分飞机雷电附着区域的数值模拟36-41
• 3.2.1 雷电附着试验仿真模型的建立36-37
• 3.2.2 飞机雷电附着区域数值计算37-39
• 3.2.3 模拟结果与分析39-41
• 3.3 对球包围法模拟结果的验证41-46
• 3.3.1 数值仿真算法概述41-42
• 3.3.2 采用静电场理论的仿真模型建立42-43
• 3.3.3 仿真结果与分析43-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第四章 飞机雷电间接效应仿真研究47-64
• 4.1 矩量法与FEKO软件介绍47-51
• 4.1.1 矩量法介绍47-50
• 4.1.2 FEKO电磁仿真软件介绍50-51
• 4.2 不同雷击路径下飞机雷电电磁效应仿真研究51-60
• 4.2.1 雷击飞机的建模52-53
• 4.2.2 雷击飞机的仿真求解53-54
• 4.2.3 飞机表面雷电流分布仿真结果与分析54-56
• 4.2.4 飞机雷电电磁环境与线缆感应电流仿真分析56-60
• 4.3 机身蒙皮不同材质下雷电电磁效应仿真研究60-62
• 4.3.1 飞机表面雷电流分布仿真结果与分析61
• 4.3.2 舱内磁场分布仿真结果与分析61-62
• 4.4 本章小节62-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 全文总结64
• 5.2 创新点64-65
• 5.3 存在不足与展望65-66
• 参考文献66-72
• 作者简介72-73
• 致谢73

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 黄兰兰;;强雷电天气过程闪电定位资料分析及预警服务[J];气象与环境科学;2014年03期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 王亮;朱峰;陈久瑞;陈曦;;吉林省雷暴天气大气电场与闪电定位数据分析[A];第31届中国气象学会年会S9 第十二届防雷减灾论坛——雷电物理防雷新技术[C];2014年

2 易笑园;张义军;王红艳;董昊;张楠;徐姝;;线状中尺度对流系统内多个强降水单体的结构演变及闪电活动特征[A];第31届中国气象学会年会S9 第十二届防雷减灾论坛——雷电物理防雷新技术[C];2014年

3 骆方;刘玉杰;李路;覃彬全;叶月珍;;基于GIS系统重庆地闪随海拔高度规律的研究[A];第31届中国气象学会年会S9 第十二届防雷减灾论坛——雷电物理防雷新技术[C];2014年

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1 许伟乾;广东省雷电灾害与雷电特性的相关性分析研究[D];电子科技大学;2012年

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本文编号：350492