民用飞机闪电间接效应防护适航符合性方法研究

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1、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中图分类号：F273.2文献标识码：A文章编号：1672-3791

2、（2014）07（b）-0087-038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

3、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

4、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8根据上述适航条款要求，需通过相应的符合性方法（MeansofCompliance，MOC），验证FAR25.1316条款的符合性。FAA颁布的咨询通告AC2

5、0-136B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8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

6、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

7、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SAEARP5414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

8、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。8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