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国产飞机如何抵御上亿伏雷击

发布时间:2017-06-07 文章来源:本站  浏览次数:2537

国产飞机如何抵御上亿伏雷击?

摘编自《 高电压技术

关于飞行器雷电与静电防护

地球上,平均每天发生数百万至上千万次的雷电活动,其中幅值高达200千安以上的雷电流占1%。作为大气静电放电现象,雷电的电压高达上亿伏,电流高达数百千安,可产生强烈的破坏与损伤效应。由于雷电活动具有很大的随机性和突然性,且难以规避,飞行器雷击时有发生,并造成严重后果。雷击后,飞行器结构可能损毁或丧失正常功能,燃油系统可能被点燃并引爆,电子电气系统可能因电磁干扰发生故障,轻则影响飞行性能,重则危及安全,是导致飞行安全事故的主要隐患之一。事实上,飞行器雷电事故已造成大量飞机坠毁和人员伤亡。因此,为确保飞行器安全,必须解决飞行器雷电与静电防护问题。



随着航空科技工业的快速发展,我国近年启动了一系列大飞机研制战略,如大型C919客机等。在我国大飞机研制中,要求按照适航规定进行全机雷电防护设计和试验。为满足国产大飞机的研制要求,我国飞行器雷电与静电防护专业受到重视并得到了一定的发展,研究突破了一些飞行器雷电防护试验和设计技术难题,在大飞机的研制中发挥了重要支撑作用。然而,我国飞行器雷电与静电防护研究整体起步较晚,缺乏系统性,无法适应飞行器新材料、新技术不断发展、提高的要求,急需在飞行器雷电与静电防护基础理论和应用技术等方面加强研究和完善


在上述背景下,《高电压技术》编辑部本着传播知识、引领未来的精神,有幸邀请到航空工业强电磁环境防护技术航空科技重点实验室与安徽省飞机雷电防护重点实验室主任段泽民教授,为我们组织了一期“飞行器雷电与静电防护专题”,专题论文的受邀作者主要为长期致力于飞行器雷电防护行业发展并卓有建树的国内一流专家。

飞行器雷电与静电防护涉及内容

飞行器雷电与静电防护涉及雷电直接效应、间接效应、静电效应及其防护设计、试验和仿真等多个方面,因此专题从雷电与静电效应、防护方法与试验技术等方面精选了国内相关领域的最新研究成果,涉及了飞行器雷电与静电防护研究工作的重点和难点。专题涵盖主题及相应研究成果具体如下:

1以飞行器雷电与静电效应及特性为主题。例如,合肥航太电物理技术有限公司仇善良等应用电磁仿真对直升机设备舱雷电感应磁场分布特性、变化规律、耦合机制及效应参数进行了研究和讨论,为直升机雷电间接效应分析计算及设计提供了依据。

2以飞行器雷电防护要求和设计方法为主题。例如,合肥工业大学段泽民教授等对飞行器雷电防护要求、适航及防护标准进行了分析和概述,并对我国飞行器雷电防护专业总体情况进行了讨论。合肥航太电物理技术有限公司司晓亮等对碳纤维复合材料雷电损伤预测模型、防护性能及变化规律进行了研究,为碳纤维复合材料雷电防护分析和选型计算提供了重要依据。

在此飞行器雷电与静电防护专题出版之际,编辑部衷心感谢段教授为本专题付出的辛勤工作,也感谢各位同行专家、学者对本次专题的贡献。我国飞行器雷电与静电防护研究工作长期得到中国航空工业集团、中国商飞、国防科工局、工信部以及各省市政府机关等部门或项目的大力支持,研究成果突出。相信本次“飞行器雷电与静电防护专题”的出版将对我国飞行器雷电与静电防护专业研究和发展提供有益的借鉴作用,并期望通过此次的尝试与探索,能够在高电压技术学科形成一个面向飞行器雷电与静电防护领域、充满活力的研究分支。

 专题组稿专家介绍

段泽民,航空工业强电磁环境防护技术航空科技重点实验室与安徽省飞机雷电防护重点实验室主任,毕业于合肥工业大学,研究员,合肥工业大学教授、博导;航空工业飞机雷电防护特级专家;全国雷电防护标准化技术委员会委员;美国SAE学会会员;美国IEEE学会会员,中国兵工学会复杂辐射场专委会委员;安徽省国防科技工业专家咨询委员会委员;安 徽省航空学会理事长。

在改革开放的大环境鼓舞下,段泽民研究员冲破国外技术封锁,在我国各有关单位和航空界专家们的支持下,克复了重重困难,凭借在中国科学院长期从事科研工作所积累的雄厚专业基础,一手创建了专业从事飞机雷电防护的试验研究单位,并建立了我国领先的飞行器雷电与静电防护实验室,填补了我国飞行器雷电防护领域的空白,有力推动了我国飞机雷电防护专业的发展。为我国航空科技事业的进步做出了显著贡献。

多年来,段泽民研究员带领团队从事飞机雷电、静电、高强辐射场、电磁脉冲等强电磁环境效应防护研究、设计与试验工作,完成了大量飞机、直升机及浮空器等各类工程的强电磁环境效应防护研究、设计与试验项目,所开展的工作几乎涉及到了所有型号的国产军民用飞机。典型项目有:“民用直升机关键雷电技术研究”、“C919复合材料整体机翼雷电防护设计与试验研究”、“ARJ21飞机雷电防护试验研究”、 “EC175/AC352直升机雷电防护试验研究”、“飞机整机雷电仿真模拟和试验评估技术研究”、“复合材料搭接结构的雷击放电特性与机理研究”、“飞机整机雷电防护试验技术”等。在承担我国ARJ21飞机雷电试验过程中,获得中国适航当局认可的同时,还获得了美国联邦航空局FAA的认可。在承担 “EC175/AC352”直升机雷电试验中,还获得了欧洲航空安全局EASA的认可。特别是主持开展了我国大型飞机雷电防护试验研究,受到国家有关方面的高度评价并在国际上产生了重要影响。

同时,段泽民研究员在完成诸多型号的雷电与静电防护设计和试验工作中,解决了大量的飞机雷电防护技术难题。如我国某型系留气球遭受雷击,造成球体坠毁。段泽民率领团队对该系留气球的雷电防护设计进行了雷电防护设计与试验,使其雷电防护能力有了极大的提升,满足了升空要求,受到用户高度赞扬。

此外,段泽民研究员带领研究团队研制出多系列大型、专用雷电直接、间接效应、高强辐射场试验设备和仪器,并开发出多款飞机雷电防护专用雷电抑制器产品。他所取得的成果推动了我国飞机雷电防护技术的发展,并荣获了安徽省科技进步奖一等奖等,各类奖项十余项;在IEEE TDEIIEEE IPMHVCICLOSE(国际雷电与静电学术会议)和《高电压技术》等国内外主流期刊和会议上发表飞行器雷电防护方面的学术论文50余篇;编撰《飞行器雷电防护》与《航空器雷电防护技术》专著2部,其中《航空器雷电防护技术》已正式出版发行;主编及参与编写飞机雷电防护标准GJB3567《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》、GJB7512《机载雷电抑制器通用规范》、《民用飞机雷电环境试验波形谱》和《民用飞机雷电防护适航性验证指南》等10余项;申请并获授权国家发明和实用新型专利数十项。

 


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