飞机雷电间接效应仿真与研究

发布时间：2017-09-24 23:34

  本文关键词：飞机雷电间接效应仿真与研究

  更多相关文章： 雷电间接效应 大电流注入 飞机线路 孔缝耦合 表面电流分布 感应电流

【摘要】：在大气中飞行的飞机不可避免会遭遇到雷电环境,由此造成的飞机安全事故时有发生,有些甚至是灾难性的。特别是现代先进飞机采用现代电子技术和大量先进复合材料,提高了飞行性能和经济效益的同时也带来更多的雷击事故。雷电对飞机的危害分直接效应(物理效应)和间接效应(电磁效应)。在飞机上流动的雷电流虽未直接接触飞机的电气线路,但是它可能通过阻性耦合、磁场耦合和电场耦合等机制耦合到飞机内部,在线路中产生感应电压和电流浪涌,从而对系统造成扰动或损坏,这就是雷电的间接效应。民用飞机为取得适航证必须开展整机的实验室雷电间接效应防护试验,但是雷击试验耗时耗力且飞机部件在进行雷击试验后多以损伤形式出现,因此,本文采用数值仿真技术对飞机雷电间接效应进行模拟分析,为我国正大力发展的大飞机研发项目提供一些理论数据支撑。本文根据现役主流飞机型号设计了3种飞机模型：纯金属的西门诺尔PA44小型运输机、复合材料的空客A350大型运输机以及欧直AS35083小松鼠直升机,并根据飞机实际线路敷设情况在不同区域设置单芯线、双绞线、同轴线、屏蔽线、屏蔽双绞线等5种线缆。采用基于传输线矩阵法的CST电磁仿真软件进行大电流脉冲注入仿真,根据有关标准设置了不同的雷击路径、不同的雷电流模型,模拟仿真了不同工况下飞行中的飞机遭受雷击后飞机表面电流分布、各区域瞬态磁场分布及内部线缆耦合情况。经过上百次的仿真试验,结果表明：若改变雷击路径,飞机表面电流分布会发生变化,各区域的瞬态感应磁场值也会随之改变,雷电击入点处电流密度和磁场最大,雷电流通道、舱门缝隙周围以及曲率半径较大的区域次之；飞机内部线缆的雷击瞬态感应电流随雷电流的幅值增大呈线性增长,随上升时间增大呈线性减小,但不受下降时间变化的影响；铝可为其内部设备及导线提供良好的屏蔽作用,CFRP复合材料屏蔽效果明显差于铝,如直升机机身材质设置为CFRP时,其屏效约为15dB,设置为铝时屏效约为70dB；线缆的雷击感应电流受敷设方式影响较大,在线缆上加装编织型屏蔽层或金属导管可有效降低线缆的雷击感应电流,在双绞线上加装屏蔽层效果更明显；飞机尺寸越大,各区域瞬态感应磁场强度及内部线缆感应电流越小。由此可见,开展飞机雷电间接效应的研究必须关注的因素有：雷击路径、雷电流模型、机身材质、飞机尺寸及外形、飞机线路敷设方法。
【关键词】：雷电间接效应 大电流注入 飞机线路 孔缝耦合 表面电流分布 感应电流
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：V242
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-15
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-13
• 1.3 本课题研究方法和内容13-15
• 第2章 仿真原理15-23
• 2.1 传输线矩阵理论15-17
• 2.2 雷电间接效应产生机理17-20
• 2.3 飞机雷电间接效应试验波形(雷电流模型)20-22
• 2.4 本章小结22-23
• 第3章 小型运输机雷电间接效应仿真23-37
• 3.1 西门诺尔PA44型飞机建模23-25
• 3.1.1 飞机主体模型23-24
• 3.1.2 机箱及线缆建模24-25
• 3.2 仿真设置25-27
• 3.2.1 雷击路径26-27
• 3.2.2 网格及边界27
• 3.3 影响PA44飞机雷击间接效应的因素27-35
• 3.3.1 PA44飞机表面电流分布27-29
• 3.3.2 PA44飞机瞬态磁场分布29-30
• 3.3.3 PA44飞机内部线缆耦合30-35
• 3.4 本章小结35-37
• 第4章 大型运输机雷电间接效应仿真37-45
• 4.1 空客A350飞机建模37-40
• 4.1.1 A350飞机主体模型37-38
• 4.1.2 机箱及线缆建模38-40
• 4.2 仿真设置40
• 4.3 影响A350飞机间接效应的因素40-43
• 4.3.1 A350飞机表面电流分布40-41
• 4.3.2 A350飞机瞬态磁场分布41-42
• 4.3.3 A350飞机内部线缆耦合42-43
• 4.4 本章小结43-45
• 第5章 直升机雷电间接效应仿真45-53
• 5.1 AS35083直升机建模45-47
• 5.1.1 AS35083直升机主体模型45-46
• 5.1.2 线缆建模46-47
• 5.2 雷击路径47
• 5.3 影响直升机雷击间接效应的因素47-52
• 5.3.1 直升机表面电流分布48-49
• 5.3.2 直升机瞬态磁场分布49-51
• 5.3.3 直升机内部线缆耦合51-52
• 5.4 本章小结52-53
• 结论与展望53-56
• 致谢56-57
• 参考文献57-61
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果61

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3 吴玮;教育对健康的影响分析[D];浙江大学;2009年

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本文编号：914106