通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究
航空电子设备雷电间接效应防护设计及验证
航空电子设备雷电间接效应防护设计及验证李明【摘要】介绍了雷电防护原理及常用器件,重点介绍TVS原理及功能.结合雷电间接效应试验,详细介绍航空电子设备电路防护措施.通过试验验证防护措施效果良好,可用于同类产品电路防护设计.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P23-25)【关键词】雷电防护;TVS;雷电间接效应;插针注入;箝位电压【作者】李明【作者单位】太原航空仪表有限公司,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】TN409雷雨这种自然现象会造成飞行中的飞行器产生雷电效应，对于飞行器的安全构成危险。
随着我国大型客机项目的开展，对每一个机载设备的雷电防护要求越来越严格，国家民航总局适航要求也明确规定，航空相关配套产品在交付之前，都必须通过相应雷电防护试验测试。
本文设计的防护电路是针对机载电子设备雷电间接效应，详细阐述对模拟量及ARINC429信号电路防护措施，并通过试验验证防护措施效果良好。
对于飞行器来说，不可能将巨大的能量泄放到大地只能通过均衡的原理在其内部建立等电位差，这里均衡原理是要由电位补偿系统来实现，电位补偿系统由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器组成，在瞬态现象存在的极短时间里，这个系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位差，这个电位差就是我们设计提出的箝位电压值[1]。
目前常用的防雷电效应的器件有：气体放电管、压敏电阻、电压箝位型瞬态抑制二极管(TVS)、电压开关型瞬态抑制二极管(TSS)，这些元器件的原理基本上是将输入的瞬态电压进行箝位或关断，以保护设备接口电路。
这里重点介绍电压箝位型瞬态抑制二极管(TVS)。
TVS原理是在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗立即降至很低的导通值，并将电位箝位至预定水平。
相应时间最快可达皮秒(ps)级，非线性特性比压敏电阻好，能够用于需要精密保护的电子线路中。
飞机雷电防护试验的有关标准
广电计量—环境可靠性与电磁兼容试验中心/1.FAR-25和CCAR-25FAR-25《美国联邦航空条例第25部：运输类飞机适航条例》是由美国FAA（联邦航空管理局）颁布的，其中“25.581 闪电防护”、“25.954 燃油系统的闪电防护”、“25.1316 系统闪电防护”与雷电防护有关，分别对结构部分、燃油系统及机载电子设备的雷电防护能力作了要求，但没有规定防护能力的验证方法。
CCAR-25是由中国民航总局颁布的运输类飞机适航条例，与FAR-25内容基本相同。
适航条例对飞机的雷电防护能力提出了要求，飞机获取适航证前，需验证这些能力，当不能满足任一条款对飞机雷电防护的安全性要求时，适航审查当局将拒发适航证，飞机也不得进入航线。
飞机雷电防护适航审查的符合性方法通常有分析计算法、类比法和地面模拟雷电试验法。
分析计算方法主要用于飞机某些能得出准确解得局部结构和部件的计算。
类比法主要是将外形、结构和用途都基本相同的飞机或结构与部件，与已通过适航审查的飞机或结构与部件进行比对，确实相同则可认为满足要求。
地面模拟雷电试验法，主要用于新机型的研制、设计和老机型的改进或改型设计。
由于飞机外形的不规则性及机械结构与电气电子系统的多样性与复杂性，电场与磁场的精确解非常困难，故上述方法中地面模拟雷电试验方法最有效。
目前国内进行地面模拟雷电试验可参考的标准主要有两个RTCA/DO-160和GJB3567A。
2.RTCA/DO-160RTCA/DO-160《机载设备环境条件与测试规程》是由RTCA（航空无线电技术委员会）下属的SC135特别委员会起草制定的。
DO-160的适用对象包括了所有的航空飞行器，从轻型到重型，从小型到大型，它提供了一整套实验室测试方法以判定被测对象在模拟的环境条件下是否满足规定的性能指标要求。
目前，RTCA/DO-160已更新至F版本（2007年12月发布）。
RTCA/DO-160中的第22节为“雷电感应瞬变敏感度”，第23节为“雷电直接效应”。
民用飞机雷电试验中的故障诊断与维修方法研究
民用飞机雷电试验中的故障诊断与维修方法研究民用飞机的安全性一直是航空公司和飞行员们最关注的问题之一。
在飞行过程中，遭遇雷电天气是一种常见的情况，而其中的电击故障往往给飞机带来重大影响。
为了保证飞行安全，对雷电试验中的故障诊断与维修方法进行研究至关重要。
本文旨在探讨民用飞机雷电试验中的故障诊断与维修方法，以提供更好的安全保障。
一、故障诊断方法研究在飞机遭遇雷电天气后，故障的快速诊断至关重要。
以下是一些常用的故障诊断方法：1. 飞行数据记录仪分析法飞行数据记录仪（FDR）是一种用于记录飞机各类飞行数据的设备。
通过分析FDR所记录的数据，可以了解飞机在遭遇雷电时的运行状况，从而快速确定是否存在故障。
例如，当FDR记录的电气系统数据异常时，可以进一步检查该系统的相关元件，并修复或更换故障部件。
2. 人工巡检法人工巡检是一种常见的故障诊断方法，在飞机遭遇雷电后同样适用。
工作人员通过对飞机各个系统的目视检查，寻找潜在的故障点。
例如，当发现机翼上存在焦痕或燃烧痕迹时，可以判断该部位遭到雷击，并进行相应的修复工作。
3. 排除法排除法是一种常用的故障诊断方法，通过逐个排除可能引起问题的部件，来确定具体的故障原因。
在飞机雷电试验中，通过对各个系统的排除法进行细致的分析，可以帮助诊断出故障所在，为维修工作提供指导。
二、维修方法研究在故障诊断完成后，及时有效的维修工作能够确保飞机尽快恢复正常飞行。
以下是一些常用的维修方法：1. 元件更换当发现电气系统中的元件损坏或失效时，可以采取更换的方式解决问题。
这需要维修人员具备良好的电气系统知识，以确保更换部件的正确性和相容性。
2. 电路修复当电气系统中的电路出现故障时，可以进行修复工作。
维修人员需要根据故障现象，对受损的电路进行细致的测试和修复，确保电路正常工作。
3. 系统校准在某些情况下，故障可能导致飞机系统的失灵或偏差。
在这种情况下，进行系统校准是一种常见的维修方法。
通过对机载系统进行校准，可以使飞机回到正常的运行状态。
设备闪电间接效应试验指
试验过程和方法
电源和接地系统连接
将试验设备正确连接到电源和接地系统。
观察和记录数据
观察设备或系统的响应，并使用测试仪器记 录相关数据。
测试信号注入
按照试验要求，向设备或系统中注入测试信 号。
异常处理
在试验过程中，如发现异常情况，应立即停 止试验，并进行相应处理。
试验结果分析和评估
数据处理
对记录的数据进行整理、分析和处理 ，提取有用的信息。
结果评估
根据试验目的和要求，对试验结果进 行评估，判断设备或系统是否符合预 期要求。
改进建议
根据试验结果的分析和评估，提出对 设备或系统的改进建议。
报告编写
编写详细的试验报告，记录试验过程 、方法、结果和分析，以便于后续的 参考和使用。
05
试验结果和结论
试验结果汇总和分析
试验结果
在设备闪电间接效应试验中，我们观察到了设备在闪电电流作用下的性能变化，包括电压波动、电流冲击和电磁 场变化等。
危害
设备闪电间接效应可能对人员生 命安全、设备财产造成威胁，影 响生产和生活秩序。
设备闪电间接效应的测试方法
测试方法
为了评估设备在雷击环境中的性能表现，需要对设备进行闪电间接效应试验。常见的测试 方法包括电磁环境模拟试验、电磁脉冲抗扰度试验、雷击浪涌抗扰度试验等。
测试标准
根据不同的设备和应用场景，需要选择相应的测试标准和试验方法。常见的测试标准包括 国际电工委员会（IEC）的IEC61000系列标准和我国的国家标准GB/T17626系列等。
随着电子设备在各个领域的广泛 应用，设备闪电间接效应对设备 的安全性和可靠性提出了严峻的
挑战。
了解和评估设备闪电间接效应的 影响，对于提高设备的抗雷击能 力、保障设备和人员的安全具有
飞行器雷电防护试验
ＥＭＰ模拟器不能用于研究ＬＥＭＰ和ＥＳＤＥＭＰ等，这就要求人们建造新型的ＥＭＰ磷攒器；尤其是
用小的投资建造一机多用途的太型模拟设备，显得十分重要。作者就是基于上述情势和思想，
申请了｜“多功能电磁脉冲模拟器”发蹦专利，并在研制的试验基础上利用本文做细牝介绍，
二、主要ＥＭＰ源简介
ＥＭＰ源来自两方面。天然的ＥＭＰ源有：ＬＥＭＰ、ＥＳＤＥＭＰ和太阳周期性的磁爆“骚动”产生
闪电
核爆炸
静电放电
模拟器
一、引言
电磁脉冲（ＥＭＰ）是一类高功率的脉冲电磁场。众所周知，它对电力和电子系统能产生严重 的危害，特别是随着电子元器件小型化，这种危害程度将更加严重。嘲此防ＥＭＰ的危害和对电 子设备进行抗ＥＭＰ的加固，是电磁兼容的重要任务之一。 以往，由于各种原因，人们从６０年代起只注重研究核爆炸产生的核电磁脉冲（ＮＥＭＰ），井为 此目的建造了众多ＮＥＭＰ模拟器。而ｊｉ这些模拟器所用的高功率脉冲电源基本全系电容储能 形式，绝大多数采用Ｍａｒｘ发生器的倍压电路输出高压脉冲。而照射器（负载）主要是两种形式： 有界波（封闭式）照射器和辐射波（开放式）照射器。前者可把能量集中在照射器的工作间，能获 得高场强，产生宽频带的平面渡；后者用偶极天线辐射，因此场强不均匀，被试物获得能鼍小，效 率低，但相对成本较低“’。 以前用这种模拟器对高空核爆炸产生的ＮＥＭＰ已有较充分研究；近年又由于禁止棱试验条 约生效，因此相关的电磁兼容工作者应当把研究重点转到其它天然ＥＭＰ源的防护研究上，诸如
作者简历： 段泽民高级工程师，博士生，所长，长期Ｊ＾事强脉冲功率技术及微计算机删控技术研究与应用，开皂ｊ了我 国飞行嚣雷电防护试验研究工作。 附：Ｔｅｌ：０５５１—５３２０２６８
Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｆｉｅｐ＠ｍａｉｌ
民用飞机高强度辐射场 ( HIRF)防护适航验证方法研究
Science &Technology Vision 科技视界民用飞机高强度辐射场（HIRF）防护适航验证方法研究Research on Airworthiness Verification Means for HIRF Protection章光灿(上海飞机设计研究院液压系统设计研究部,中国上海201210)【摘要】随着飞机安全飞行与着陆对电子/电气设备依赖性越来越强，而空间HIRF 环境日益严酷，飞机HIRF 防护设计及适航验证也变得日益重要。
本文首先比较了目前国内外适用的HIRF 防护适航条款，并解析了相应适航条款。
其次，根据适航咨询通告AC20-158详细介绍了民用飞机HIRF 防护适航验证的具体流程及试验要求。
最后介绍HIRF 适航验证过程中局方的适航审查内容及关注点。
【关键词】HIRF ；试验；合格审定【Abstract 】With the safe flight and landing of aircraft becoming increasingly dependent upon the electrical/electronic equipment,and the HIRF environment becoming much more severe,it is more meaningful to do research on the airworthiness verification methods for HIRF protection.Firstly,this paper compares the airworthiness HIRF protection regulations establish by FAA,EASA and CAAC and analyzes it.Secondly,according to the Airworthiness Advisory Circular AC20-158,this paper introduces the verification procedures and test requirements for HIRF protection.Finally,it discusses the concerns which the airworthiness authorities may pay an attention to.【Key words 】HIRF;Test;Certification0引言高强度辐射场（HIRF ，High Intensity Radiated Fields ）电磁环境是由雷达、无线电台、广播电视发射台，以及其它陆基、舰载或机载射频发射机等传输电磁射频能量而产生。
飞机复合材料结构闪电防护技术研究
。
各 国适航 当局无不对 于飞机 的 闪电防护 ｌ 生能提
出 了明确 而严格 的要求 。
维复合材料结构 ，其复合材料用量已经超过了机体 结构质量的５ ０ ％。碳纤维复合材料结构的优势在于 其 比强度 、比刚度高于金属材料，但劣势在于其导 电率仅相当于传统航空铝合金的１ ／ １ ０ ０ ０ 左右，这就 给飞机的闪电防护设计带来了严重问题。随着复合 材料用量在各型飞机上的节节攀升 （ 历年来各型飞
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ａ ｉ ｒ ｃ ｒ ａ ｆ ｔ ； ｃ ｏ ｍｐ ｏｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ； ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｎ ｉ ｎ ｇ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
闪 电是 飞机 飞 行 安 全 的一 个 严 重威 胁 ，飞机
机复合材料用量详见 图１ ） ，飞机的闪电防护设计 正 日益成为世界航空领域普遍关注的焦点 问题之
第３ ４ 卷
２ ０ １ ４ 年
第５ 期
１ ０ 月
飞 柳
发
汗
Ｖｏ １ ． ３ ４ＮＯ ． ５
０ｃ ｔ ２０１ ４
ＡＩ ＲＣＲ ＡＦ Ｔ ＤＥ Ｓ Ｉ ＧＮ
文 章编 号 ：１ ６ ７ ３ — ４ ５ ９ ９ １ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ １ １ － ０ ４
飞 机 复 合 材 料 结 构 闪 电防 护技 术研 究
常海洋 ，刘利 阳，王 进 ，杨 旭
１ １ ０ ０ ３ ５）
（ 沈 阳飞机设计研究所 ，辽 宁 沈阳
摘 要 ：闪电是 飞机飞行安全 的重大威 胁。随着导 电性能极低 的复合材 料结 构在飞机上用量 的 日益提高 ，为保
证飞机 飞行 安全 ，必须有针对性地 研究 复合材料机体结构 的闪 电防护措施 。本文 对复合材料机体结构 的闪电防
科技成果——雷电与静电防护试验技术
科技成果——雷电与静电防护试验技术技术开发单位合肥航太电物理技术有限公司技术简介雷电是影响飞机飞行安全的重要因素之一，现代飞行器技术发展迅速，采用先进复合材料和微电子技术的飞机，对雷电和静电的影响更敏感，遭到其破坏后损失更大。
国家对飞机雷电与静电防护试验技术的需求非常迫切。
没有自己的方法、标准、试验体系和装置，就无法掌握雷电防护对飞机影响的相关数据，因此将制约我国独立自主研制的飞机的雷电安全性能。
飞机雷电与静电防护试验技术涵盖雷电防护试验技术研究，雷电防护的计算仿真和模拟雷电防护验证等方面的内容；而雷电波发生器的研制则涉及高压强流雷电波发生的关键技术研究，试验装置的研制、组建和飞机及其关键部件的雷电防护验证工作等。
常规的试验是一个系统工程，应该包含试验的理论体系和工程过程，而试验的理论体系中应该含有试验的依据、目的、目标，以及事先设计的试验指导方案，试验前的预期结果等方面的文档或者条文等；而飞机雷电与静电防护试验技术，因为其应用对象的特殊性，决定了其与常规试验技术的又有更多的内容，主要表现在试验对象的不确定性，试验目标的非唯一性，试验结论的多样性等。
因此作为试验技术的第一环节，需要做充足的准备。
飞机雷电与静电防护试验的方法通常计算仿真方法和实验室验证方法。
使用计算机软件，对飞机局部结构和部件进行雷电防护计算仿真，是实验室验证前的一种有效方法，其仿真计算结果可以为验证提供指导，提高试验效率。
计算仿真方法是采用相关的雷击、电磁脉冲仿真软件，对飞机的雷击仿真进行分析，以及各类飞机飞越各种强电磁环境时的仿真分析和设计。
由于飞机外形的不规则性及飞机机械结构与飞机电气电子系统的多样性与复杂性，电场与磁场的精确解非常困难，故仿真分析法得出的结果，往往需要通过实验室模拟雷电防护验证方法进行验证。
实验室模拟雷电防护验证过程：应首先进行飞机雷电区域划分确定工作，该项工作是飞机雷电防护验证工作的重要基础，必须在顶层阶段完成。
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通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究
随着城市化进程的加快和人口流动性的增加，通勤类飞机成为了人们日常生活中不可或缺的交通工具。
通勤类飞机的安全性一直备受关注。
在飞机飞行过程中，闪电是一个潜在的威胁。
研究通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法显得尤为重要。
一、通勤类飞机的重要性
通勤类飞机是连接城市和乡村的桥梁，为居民提供了快速便捷的交通方式。
对于偏远地区的居民来说，通勤类飞机更是他们与城市联系的重要手段，扮演着难以替代的作用。
保障通勤类飞机的安全性对于社会来说至关重要。
闪电是大气电荷极端放电的结果，其产生的电磁波辐射会对飞机的电子设备和结构造成不同程度的损害。
特别是对于通勤类飞机来说，由于其尺寸较小，结构相对较弱，更容易受到闪电的影响。
如何有效防护闪电对通勤类飞机的影响，成为了一项迫切需要解决的问题。
三、闪电间接影响及防护适航验证方法
1. 闪电间接影响
通勤类飞机在飞行过程中，可能受到两种类型的闪电影响，即直接影响和间接影响。
直接影响是指闪电直接击中飞机，造成严重的结构损坏和系统故障。
而间接影响是指闪电附近的电磁场、电流感应导致飞机设备异常运行，甚至导致飞机失事。
对于通勤类飞机来说，防护闪电间接影响显得尤为重要。
为了有效防护通勤类飞机的闪电间接影响，需要进行相关的适航验证。
适航验证是飞机执行后备用设计和飞机安全保障的验证程序，包括设计适航验证和生产适航验证。
针对通勤类飞机的闪电间接影响防护，需要通过适航验证方法来验证飞机的设计和生产是否满足相关的防护要求。
四、研究方法及展望
1. 研究方法
（1）仿真模拟。
通过数值仿真的方法，模拟飞机在闪电环境下的电磁场分布和设备运行状态，评估闪电对飞机设备的间接影响。
（2）试验验证。
在实验室环境中，进行模拟闪电的电磁场辐射和电流感应试验，验证通勤类飞机设备的耐闪电能力。
（3）现场观测。
通过对通勤类飞机飞行过程中的闪电影响进行现场观测和数据采集，分析闪电对飞机的间接影响特点和规律。
2. 展望
通过对通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法的研究，可以为提高飞机的防护能
力提供技术支持，确保飞机在闪电环境下的安全飞行。
未来，可以从以下几个方面进行深
入研究和拓展：
（1）加强数据采集。
通过飞机实时监测系统，加强对飞机飞行过程中闪电影响的数
据采集和分析，为研究提供更加详实的数据支撑。
（2）探索新的防护技术。
研发新的防护材料和技术，提高通勤类飞机的抗电磁干扰
和耐闪电能力。
（3）完善标准规范。
根据研究成果，完善通勤类飞机闪电防护的相关标准和规范，
提高飞机防护要求的可操作性和适用性。
通勤类飞机的安全性是人们关注的焦点，而闪电的间接影响是其安全性面临的重要挑
战之一。
通过对通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法的研究，可以为保障通勤类飞
机的安全飞行提供技术支持和保障，促进通勤类飞机行业的健康发展。
希望未来的研究能
够取得更多的突破和进展，为飞机安全保障领域的发展贡献力量。