民用飞机闪电间接效应防护适航符合性方法研究
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究【摘要】本文研究了闪电对通勤类飞机的影响及相应的防护措施研究。
通过探讨适航验证方法，结合闪电对通勤类飞机适航验证的影响和防护措施的有效性研究，提出了一种综合的防护措施方案。
研究表明，闪电对通勤类飞机的影响具有一定的危害性，但有效的防护措施可以降低事故发生的可能性。
未来的研究可以进一步完善防护措施，提高通勤类飞机的安全性，同时也需要注意研究的局限性。
本研究为通勤类飞机的安全提供了重要的参考依据，对于飞机行业具有积极的意义。
【关键词】通勤类飞机、闪电影响、防护措施、适航验证、研究、结论、展望、局限性1. 引言1.1 研究背景通勤类飞机在现代社会中扮演着越来越重要的角色，它们通常用于短距离航班和城市间通勤，为人们提供了便捷快速的交通工具。
由于通勤类飞机在飞行过程中往往会受到闪电的影响，因此飞机在适航验证过程中需要对闪电的影响进行充分考虑和防护。
闪电是大气中的放电现象，具有极高的能量，一次闪电击中飞机可能导致飞机系统损坏甚至飞行员和乘客的生命安全受到威胁。
研究如何有效地防护通勤类飞机免受闪电影响，成为了航空领域的重要课题。
针对通勤类飞机在闪电影响下的适航验证问题，研究人员需要探讨闪电如何对飞机产生影响，以及如何制定有效的防护措施。
通过深入研究闪电对通勤类飞机的影响机理，提出针对性的防护措施，并探讨有效的适航验证方法，可以为通勤类飞机的安全飞行提供重要的理论支持和技术指导。
1.2 研究目的本研究的目的是探讨通勤类飞机在闪电影响下的安全性及适航性验证方法，旨在提供有效的防护措施和保障飞行安全。
通过深入分析闪电对通勤类飞机的影响，以及当前防护措施的研究情况，旨在为制定更加科学的防护策略提供依据。
我们还将探讨适航验证方法在闪电影响下的适用性，为飞机的适航认证提供更为全面和准确的评估。
通过本研究的实施，可以深入了解闪电对通勤类飞机的潜在危害，进一步完善防护措施，提高通勤类飞机的飞行安全性。
民用飞机全机闪电间接效应试验方法浅析
文献标 识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ６ ７ ４ 一ｏ ９ ８ ｘ （ ２ ０ ｌ ４ ） ０ ４ （ ａ ） 一 ０ ０ ４ ３ — ０ ２
线 上 感 应 的 电压 ／ 电 流瞬 态 称 飞 机 、 闪 电间 接 效 应 是 指 外 部 闪 电 环 境 通 过 响 飞 机安 全 。 回路 导 体 网络 、 电流发生器、 电 流 发 各 种 耦 合 机 制 对 机 载 的 航 空 电 子／电气 设 作 实 际 感应 瞬 态 电平 （ Ａｃ ｔ ｕ ａ ｌ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ 生器控制装置和监 控设备、 以 及 感 应 瞬 态 备 产 生 干 扰 导 致 设 备功 能 的 暂 时 ／ 永 久 失 Ｌｅ ｖ ｅ ｌ ，ＡＴＬ）。将 这 些ＡＴＬ数 据 与表 征 设 测量 设 备 的布 置。 重要 设 备 的设 飞 机 与 回路 导 体 除了在 入点 和 出点处 ， 效， 严 重 时 将 影 响 飞 机 的 持 续 安 全飞 行 和 备 耐 受 闪 电能 力的飞 行 关 键／ 着陆。 在 现代 航 空 技术 中， 大 量 先 进 航 空 电 备 瞬 态 设 计 电平 （ Ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｅ ｎ ｔ 不可有其他接触 位置。 机 轮 与地 平 面 的 回 ｓ ｉ ｇ ｎ Ｌｅ ｖ ｅ ｌ ， Ｅ ＴＤＬ） 比较 ， 以验 证 飞 机 路 导 体使 用绝 缘 衬 垫隔 离 ， 子技 术的应 用， 使 得 飞 机 对 闪 电 间 接 效 应 Ｄｅ 绝缘 衬 垫需 承受 更 加敏 感 ， 遭受 闪 电时损 失 也会更 大 。 目前， 设 计 中所 采 取 的 闪 电防 护 设 计 的 充 分 性 ， 飞 机 与 回路导 体 之 间的 高 电压 ， 通 常要求 具 如（ 图１ ） 所 有 ３ ５ ＫＶ以上 的耐 高压 能力 。 飞 机 的 闪 电防 护 设 计 已 经成 为 适 航 认 证 的 从 而 表 明 飞 机 的 适 航 符 合 性 ，
民用直升机闪电间接效应适航验证方法研究
闪电是 自然 界 常见 的一种 物理 现象 ， 据 统计 ， 全
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３—０ ８—２ ３
民用直升机 闪电问接效应适航验 证方法研究
鄢辉 萍
（ 中国直升机设计研究所 ， 江西 景德镇 ３ ３ ３ ０ ０ １ ）
摘
要
随着技术 的进 步 ， 越来越多 的现代 高技术航 空 电子 系统在 直升机 上得 到应 用 。在提 高系 统灵敏 度
的 同时 ， 也带来 了闪电间接效应防护 问题 。在分析 闪电间接效应 防护的适 航要求 的基础上 ， 结合 Ａ Ｃ ３ １ ３型机 适航验证结 果 ， 提 出适航验证方法 ， 对其它直升机 闪电间接效应 防护有一定 的参考 价值 。
ａ ｇ ａ ｉ ｎ ｓ ｔ ｔ ｈ ｅ Ｉ ｎｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ Ｅｆ ｆｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ Ｌｉ ｇ ｈ ｔ ｎ ｉ ｎ ｇ
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高效的民用飞机雷电试验方法研究
高效的民用飞机雷电试验方法研究飞机在飞行过程中经常遭遇雷电袭击，这对飞机及其乘客来说是极为危险的。
因此，民用飞机对于雷电击中的抵抗能力是必不可少的。
为了确保航空安全，科学家和工程师们一直在研究高效的民用飞机雷电试验方法。
本文将探讨这些方法，并分析其在提高飞机抗击雷电能力方面的贡献。
1.雷电试验室与模拟要研究民用飞机的雷电抗击能力，科学家和工程师们建立了雷电试验室。
在这个试验室中，可以模拟各种雷电击中飞机的情况，并通过实验来评估飞机的抵抗能力。
试验室中通过使用大型高压发生器产生雷电，并将其导引到飞机模型上。
这种模拟试验能够提供重要的实验数据来改进飞机的设计和材料选用。
2.飞机外壳的导电涂层为了提高民用飞机的雷电抵抗能力，研究人员还开发了一种导电涂层。
这种涂层可以在飞机外壳上形成一层导电膜，可以有效地将雷电击中的电流分散到飞机的整个表面。
导电涂层的使用可以减少雷电击中飞机的概率，并减轻击中时带来的破坏。
3.地面试验和实际飞行试验相结合除了在雷电试验室进行试验外，科学家和工程师们还进行了大量的地面试验和实际飞行试验。
在地面试验中，他们通过放置传感器和测试设备来测量飞机在雷电击中时的电流和电压变化。
而在实际飞行试验中，他们将设备安装在实际飞机上，并在不同天气条件下进行试飞。
这些试验为他们提供了真实的数据和经验，以进一步改进飞机的雷电抵抗能力。
4.雷达监测和预警系统在飞机飞行过程中，即使使用了各种雷电抵抗措施，也无法完全避免雷电的袭击。
为了提高飞行安全，雷达监测和预警系统变得尤为重要。
这些系统可以及时探测雷电的存在，并通过发出警报信号来警告飞行员。
当飞机进入雷电区域时，飞行员可以采取相应的措施来避免被雷电击中，以保护乘客和飞机的安全。
综上所述，高效的民用飞机雷电试验方法的研究对于提高飞机的抗击雷电能力至关重要。
通过建立雷电试验室、使用导电涂层、进行地面试验和实际飞行试验，以及使用雷达监测和预警系统，科学家和工程师们不断改进飞机的雷电抵抗能力，从而提高了飞机的飞行安全性。
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究1. 引言1.1 研究背景过去的研究中发现，通勤类飞机遭遇闪电的情况并不罕见，而闪电会给飞机的航空电子设备、机体结构和系统带来严重的损坏，甚至会导致飞机的失事。
研究如何有效地预防闪电对通勤类飞机的影响，提高飞机的安全性和适航性显得至关重要。
通过对通勤类飞机闪电防护的研究，我们可以开发出有效的防护措施，并建立起相应的适航验证方法。
这将为通勤类飞机的安全运行提供更加可靠的保障，为航空业的发展做出重要贡献。
开展通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法的研究具有重要的意义和价值。
1.2 研究目的通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法的研究旨在探讨如何有效应对通勤类飞机在飞行过程中可能遭遇的闪电攻击，从而保障飞机的飞行安全和乘客的生命财产安全。
具体研究目的包括：1. 分析通勤类飞机闪电对防护的重要性，揭示闪电对飞机造成的潜在危害和飞行安全的重要性；2. 探讨闪电影响的适航验证方法，研究如何利用先进的技术手段对通勤类飞机进行闪电影响的适航验证，确保飞机符合适航标准；3. 研究通勤类飞机闪电防护的挑战，分析当前存在的防护技术和手段的不足之处，探讨如何解决通勤类飞机闪电防护面临的挑战；4. 探讨适航验证方法的关键技术研究，研究如何借助先进的技术手段对通勤类飞机进行适航验证，确保飞机安全可靠。
综合以上研究目的，旨在为通勤类飞机闪电防护和适航验证提供科学依据和技术支持，提高通勤类飞机的飞行安全性和适航性。
1.3 研究意义通勤类飞机是一种普遍用于城市间短距离航班的飞行工具，随着航空业的不断发展，通勤类飞机的使用量也在逐渐增加。
随着天气变化、气候异常等因素的影响，闪电对通勤类飞机的安全造成了潜在威胁。
研究如何有效防护通勤类飞机免受闪电侵害，对提升飞机的飞行安全性和可靠性具有非常重要的意义。
在现代航空工业中，通勤类飞机的飞行安全一直是航空公司和制造商关注的重点之一。
闪电不仅会对飞机的电子设备和通讯系统造成损坏，还有可能引发飞机失事，造成严重的人员伤亡和财产损失。
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究近年来，随着通勤类飞机数量的增加，对于其安全性能的要求也越来越高。
其中，闪电间接影响对于通勤类飞机的安全具有极大的威胁，因此防护措施必不可少。
本文旨在研究通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法，以提升其安全性能。
在研究通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法前，首先需要了解闪电间接影响的危害。
闪电间接影响是指飞机在飞行过程中受到周边雷电场的影响而产生的感应电流、感应电压、辐射场等现象。
这些现象会直接影响到飞机的系统和设备，可能导致系统故障、设备失灵等严重后果。
为了有效防护通勤类飞机免受闪电间接影响的危害，需要进行适航验证。
适航验证是指通过一系列试验和测试，验证飞机在各种情况下的飞行安全性能是否符合标准要求，以确保飞机具有良好的安全性能。
通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法主要有以下几种：1. 传统试验法。
传统试验法是指通过对飞机进行实际试飞和实验室测试的方法，验证其在闪电影响下的安全性能。
该方法具有准确性高、可靠性强的优点，但是成本较高、时间较长，并且存在一定安全风险。
2. 数值模拟法。
数值模拟法是指使用电磁场数值计算软件对飞机的结构和系统进行分析和计算，验证其在闪电影响下的安全性能。
该方法具有成本低、效率高的优点，但是需要准确的电磁场参数，且计算结果与实际情况可能存在一定偏差。
3. 统计分析法。
统计分析法是指根据历史数据和经验，对通勤类飞机受到闪电间接影响的概率和影响程度进行评估，为其防护措施提供依据。
该方法具有便捷、快速的优点，但是需要足够的历史数据和经验支撑，且与实际情况可能存在一定差异。
针对以上三种通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法，应根据具体情况进行选择和组合，以取得最佳的结果。
同时，将来随着技术的不断发展，可能会出现更为先进和有效的通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法。
闪电与高强辐射场防护分析和适航审定
民用飞机闪电分区适航验证技术研究进展
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第 ７卷 第 １ ２期 ２１ 年 ｌ ０ １ ２月
中 国 安 全 生 产 科 学 技 术
Ｊ ｕｎ ｌｏ ａｅｙＳ ｉｎ ｅａ ｄ Ｔ ｃ ｎ ｌｇ ｏ ｒ ａ ｆＳ ｆｔ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ
Ｖ０ ． ． ２ １７ Ｎｏ １ Ｄｅ ．２ １ ｅ ０１
文章编 号 ： ６３— ９ Ｘ（０ １ １７ １３ ２ １ ）一１ ０ ９ ０ ２— ０ ７— ６
或 多或少都会影 响飞行安全 ， 闪电效应的分析是评估闪电 防护 的基础 。本文介绍 了闪 电对 飞机 对 的危害和闪 电分 区技术 的相关 概念 ， 综述 了近年 来国内外有关飞机 闪电分 区适航验证技 术应用 的 研究成果及其发展前 景。指出我国在飞机闪 电分 区技术研究方 面主要存 在以下问题 ： 一是闪 电防 护分区技术相关适航规章 与文 件体系还 尚未完 善 ； 二是 闪电分 区技 术研究 手段单 一 ， 中在实物 集 试验方 面 ， 尚未针对性开展仿真及 数值分 析技 术研究 。最后 ， 合 闪电防护发展 中存在 的问题及 结 其最新研究成果 ， 出了仿 真模 拟应 与实 物试 验并 重 的设 想 ， 飞机 适航 验证 技术 的发展 提供 提 为
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民用飞机闪电间接效应防护适航符合性方法研究摘要:闪电间接效应防护设计是民用飞机适航取证的重要组成部分,满足FAR25.1316条款要求是民用飞机闪电间接效应防护设计的最低目标。
制定合理的闪电间接效应防护措施,并在整个设计过程中有效的贯彻执行,同时,建立一套完整可行的符合性验证流程和符合性方法,是表明FAR25.1316条款符合性的前提。
本文简要介绍了该条款的验证流程和符合性方法,可应用于民用飞机的研制和适航验证工作。
关键词:闪电间接效应适航符合性闪电对飞机的影响是不可避免的,减少闪电对飞机的威胁一直都是摆在飞机设计者面前的一个重要的课题。
为提高飞机的操作性能和减轻飞机重量,大量精密的航空电子设备和复合材料结构的应用,使得飞机对闪电更加敏感,飞机遭受闪电后的损失也会更大。
目前,民用飞机的闪电防护设计已经成为适航认证的一个重要的组成部分,美国联邦航空管理局(FAA)颁布的联邦航空规章也增加了相应的条款,明确了运输类飞机的闪电防护设计要求。
闪电对飞机的影响包括闪电直接效应和闪电间接效应两部分,即闪电对飞机结构的物理损坏和对飞机电子电气设备产生干扰造成系统功能的暂时或永久失效,本文仅对闪电间接效应的适航符合性方法进行阐述。
1 适航要求美国联邦航空管理局颁布的FAR25.1316条款“系统闪电防护”明确了运输类飞机的闪电间接效应防护设计要求。
其中FAR25.1316a)条款针对的是经闪电特定风险分析确定的执行A级功能的系统,这些系统包括但不限于航电系统、飞控系统、电源系统、起落架系统和发动机控制系统,这些系统在遭遇闪电环境时,需保证其A级功能不受不利影响。
FAR25.1316b)条款针对的是经闪电特定风险分析确定的执行B、C级功能的系统,这些系统需保证在飞机遭遇闪电环境之后能及时恢复这些功能[1]。
FAR25.1316c)条款明确了表明上述两条条款符合性的设计和验证流程,包括：确定飞机的闪电分区、建立飞机的外部和内部闪电环境、确定系统和设备在飞机上的安装位置、确定系统和设备对闪电环境的敏感度、确定闪电防护设计措施,以及验证防护措施的充分性。
2 符合性验证流程及方法2.1 符合性验证流程根据上述适航条款要求,需通过相应的符合性方法(Means of Compliance,MOC),验证FAR25.1316条款的符合性。
FAA颁布的咨询通告AC20-136B建议,执行A级功能的系统需进行设备级、系统级和飞机级闪电间接效应试验验证;执行B、C级功能的系统需进行设备级闪电间接效应试验验证;执行D、E级功能的系统,条款没有明确的要求。
验证FAR25.1316c)条款的符合性,可选择进行闪电分区缩比模型试验确定飞机的闪电分区,以及通过软件仿真计算飞机内部的闪电环境。
上述验证工作完成后,编制设计符合性说明表明条款的符合性,FAR25.1316条款的符合性验证流程如图1所示。
2.2 符合性验证方法根据FAR25.1316条款的要求,表明该条款符合性所需完成的工作主要有:建立飞机的闪电分区、建立飞机的内部闪电环境以及完成设备级、系统级和飞机级闪电间接效应试验。
设备级、系统级和飞机级闪电间接效应试验能顺利通过的前提是合适的闪电间接效应防护设计措施的制定和执行。
防护设计措施包括：屏蔽、搭接/接地、滤波、设备/线缆位置选择、系统冗余设计等方式(限于篇幅,本文不展开论述),同时应兼顾研制成本、飞机重量及空间位置等方面的限制因素。
为降低飞机的研制成本,避免设计反复,需在飞机的设计研制初期制定闪电间接效应防护设计措施,并贯穿在整个设计过程中[2]。
FAR25.1316条款符合性方法表见表1。
MOC0-简述,MOC1-设计说明,MOC2-分析和计算,MOC3-安全性评估,MOC4-试验室试验,MOC5-飞机地面试验,MOC6-飞行试验,MOC7-检查,MOC8-模拟器试验,MOC9-设备鉴定。
2.2.1 建立飞机的闪电分区闪电分区是飞机闪电防护设计的基础,也是飞机各部位及安装在飞机上的电子/电气设备、系统采取相应闪电防护措施时需要考虑的重要因素。
确定闪电分区的方法主要有三种:(1)根据SAE ARP5414标准,参考已有相似机型的闪电分区结果,结合飞机的外形、设计飞行速度包线,通过公式计算确定飞机的闪电分区;(2)通过专业电磁仿真软件,根据飞机在遭遇闪电环境时机身表面的电场分布,确定飞机的闪电分区(MOC2);(3)通过飞机缩比模型试验,根据电弧在飞机模型上不同位置的附着概率,确定飞机的闪电分区(MOC4)。
对于新研飞机,适航当局一般要求采用缩比模型试验的方法确定飞机的闪电分区。
闪电分区缩比模型试验的目的是确定闪电通道在飞机上的入点和出点,即闪电1区。
试验包括棒电极试验和平板电极试验,分别模拟飞机遭遇自然闪电和飞机触发闪电的情况。
试验时,将飞机模型用绝缘材料置于电极和接地平面之间,采用闪电电压波形C和D对模型进行正负各10次放电,记录电弧在模型上的附着位置,附着概率超过2%的区域即可定为闪电1区。
其它区域的位置和范围可根据1区的位置结合SAE ARP5414确定。
为保证试验的有效性,飞机模型的最大尺寸应不小于1 m,且表面应具有良好的导电性能,包括非金属的风挡、整流罩及作动面等[3]。
2.2.2 建立飞机内部闪电环境在飞机总体外形、布局方案初步确定后,需确定飞机内部典型舱室的闪电环境,为设备/系统闪电防护设计指标的制定提供依据。
飞机内部闪电环境的表现形式是外部闪电环境通过不同的耦合机理感应到内部线缆上的瞬态电压和电流的波形和峰值,该瞬态电平作为预期飞机内部的实际瞬态电平(ATL)。
机载设备瞬态设计电平(ETDL)代表设备/系统所能承受的瞬态电压和电流波形/幅值,如果试验室试验电平超过ETDL,系统可能被损坏或出现功能紊乱现象,不能完成预期功能。
ETDL可由ATL得出,通常情况下,两者应具有6 dB的裕度。
ATL 与ETDL之间的关系如图2所示。
飞机内部闪电环境仿真(MOC2)通过电磁仿真软件,将外部闪电环境施加到飞机模型,计算飞机内部线缆上的闪电感应电平,获得飞机预期的实际瞬态电平(ATL)。
为最大限度保证仿真的准确性,仿真建模应尽可能精确,线缆设置应表征预期机上的典型走向、线缆类型和搭接/接地形式。
2.2.3 设备/系统级闪电间接效应试验设备级闪电间接效应试验(MOC9)是将制定的ETDL施加到设备接口和系统线缆上,验证设备/系统是否损坏或出现功能紊乱的现象。
ETDL由6个电压/电流波形和5个电平等级组成,波形和电平的选取与飞机结构的材料(金属或碳纤维复合材料)、设备的安装位置、线缆屏蔽类型和线缆长度等因素相关。
RTCA发布的DO160G“机载设备环境条件和测试程序”标准中第22章“闪电感应瞬态敏感度”中规定了设备级试验方法,包括:损伤容限试验和功能受扰试验两部分。
损伤容限试验是在指定的设备连接器针/孔上直接注入测试信号,每个针/孔施加正负各10次测试信号,考核设备的抗瞬态干扰能力。
功能受扰试验是在设备交联的状态下,系统正常工作,通过探头在线缆束上施加测试信号,考核系统功能的抗干扰能力,测试信号包括:单次冲击、多次冲击和多脉冲冲击[4]。
对于执行A级功能的系统,需进行系统级闪电间接效应试验(MOC4),系统级闪电间接效应试验与设备级的功能受扰试验相似,区别点仅在于试验对象的范围不同。
2.2.4 飞机级闪电间接效应试验飞机级闪电间接效应试验(MOC5)通过测量飞机内部导线/线缆上感应的实际瞬态电平(ATL),验证其是否不大于预期的ATL,或者说测量获得的ATL与表征设备耐受能力的ETDL之间是否有超过6 dB 的裕度。
飞机级试验方法有扫频法和电流脉冲试验法,而电流脉冲试验法又分为高电平和低电平试验方法,目前国内外普遍采用的是低电平电流脉冲试验法,然后通过线性外推,获得系统接口线束的实际瞬态电平[5]。
飞机级试验考核的是飞机结构、线缆的闪电间接效应防护措施的充分性,是验证飞机设计是否符合FAR25.1316条款要求的最直接体现。
3 结语验证FAR25.1316条款的符合性是民用飞机适航取证的一个重要组成部分,完成该验证工作的首要任务是确定飞机的闪电分区和飞机内部的闪电环境,并通过设备级、系统级以及飞机级闪电间接效应试验表明飞机对FAR25.1316条款的符合性。
上述验证工作能顺利通过的前提是合适的闪电间接效应防护设计措施的制定和执行。
参考文献[1] FAA AC 20-136B,Aircraft Electrical and Electronic System Lightning Protection[S],2011.[2] Franklin A. Fisher,J.Anderson Plumer, Rodney A.Perala, Lightning Protection of Aircraft, Published by Lightning Technologies Inc.,Second Edition 2004.[3] SAE international aerospace recommended practice ARP 5414A,Aircraft Lighting Zoning[S],2005.[4] RTCA DO160G, Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment[S],2010.[5] SAE international aerospace recommended practice ARP5416A, Aircraft Lightning Test Methods[S],2013。