某飞机气象雷达天线罩雷电防护技术的研究

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1、万方数据66某飞机气象雷达天线罩雷电防护技术的研究2010年9月某飞机气象雷达天线罩雷电防护技术的研究蔡良元，王清海，温磊，崔溢(北京航窜材料研究院，北京100095)摘要：飞机的气象雷达天线罩一般装载于飞机的机头部位，该部位的非金属材料件．天线罩对雷击比较敏感，容易遭受雷击，雷击造成天线罩及罩内雷达天线损坏，对飞行安全造成了极大的隐患，因此雷达天线罩必须采取有效的雷电防护措施、保护天线罩和罩内设备安全。本文介绍了某飞机气象雷达天线罩的雷电防护措施、雷电防护系统的设计原则和设计过程、各种雷电分流条的选择及优缺点、雷电防护系统在天线罩上的安装技术等，并按照航

2、空安全标准要求进行了雷电防护试验，试验结果表明采取有效的雷电防护措施可以保护气象雷达天线罩和罩内天线设备。关键词：雷达天线罩；雷电防护；分流条中图分类号：V243．2文献标识码：A文章编号：1003—0999(2010l05—0066—051前言雷电是大气环境中的一种自然现象，一般由起始高电流脉冲、持续电流和高电流反复脉冲组成。在地球大气中，平均每天约发生800万次雷电。雷电电压可达亿伏以上量级，其中电流幅值高达200kA以上的雷电约占雷电总数的2％左右，即全球每天约有16万次雷电流幅值达200kA以上的雷电发生，雷电等离子体通道可长达数千米以上，雷电流的

3、变化率可达105A／斗s量级¨’2’。巨大的雷电能量和巨大的雷电电磁脉冲使得飞行事故时有发生，有些是灾难性的。美国军方七十年代10年间的雷击事故统计表明，10年间平均每年有一架飞机遭雷击而坠毁，各种等级事故每年则不下百起。统计表明，一架固定航线的飞机，平均每年要遭到一次雷击。一架军用飞机，在其寿命周期内，平均要遭到两次雷击。迄今为止，已有很多架飞机遭受雷击，并且造成了机毁人亡的事故，这些雷击事故严重影响着航空航天的安全p1。由于气象雷达天线罩装载于飞机的机头部位，而且复合材料的导电率低于金属材料，本文研究的雷达天线罩由高强S玻璃纤维／环氧复合材料蒙皮及No

4、mex蜂窝，是一种具有很好透波性能的绝缘材料结构HJ，遭受雷击时比其他结构更容易破坏，同时，未受保护的透波复合材料结构对机载电子、电气系统电磁屏蔽没有保护能力，因强烈的闪电流使雷达罩内的天线发生损伤，并进入设备内导致系统出现故障pJ，因此必须采取有效的措施，解决雷达天线罩的雷电防护问题，保护天线罩和天线罩内的电气设备。本文叙述了某型雷达天线罩的雷电防护系统的设计、雷电防护系统的安装、雷电防护试验过程和试验结果。2天线罩雷电防护系统设计该型雷达天线罩位于飞机的机头，为玻璃钢Nomex蜂窝夹芯结构的双曲形面，采用制造航空航天高品质先进树脂基复合材料构件的热压罐

5、成型工艺技术制造№】，周边结构为金属包边。电性能基本要求为：平均功率传输系数≥85％，最小功率传输系数≥75％。2．1飞机和天线罩雷电分区根据GJB3567(军用飞机雷电方法鉴定试验方法》和HB6129(飞机雷电防护要求及试验方法》要求，确定该型雷达天线罩雷电环境为1区。图1飞机雷电附着区域示意图Fig．1Schematicsofthefightningstrikea瑚intheaircraft收稿口期：2009—1l-29本文作者还有冯便便和段泽民。作者简介：蔡良元<1971-)。男，高级工程师，主要研究方向为功能复合材料。nUyCM2010．No．5万

6、方数据2010年第5期玻璃钢／复合材料672．2天线罩雷电防护设计原则位于l区的天线罩雷电防护设计原则如下：(1)天线罩位于雷电l区，这样连接雷击进入点与离开点之间的天线罩表面导电通道应具有多次传输200±20kA峰值电流和在l一2s内传输500C电荷量的能力。(2)雷电防护系统应能可靠地运作，能有效保护天线罩及罩内的电气设备，雷击落在防护系统上，而不是落在天线罩上。(3)采用雷电防护系统必须兼顾电性能设计要求，雷电防护系统对电磁波的阻挡和反射要小，不能引起超越指标要求的天线罩电性能降低。雷电防护结构与飞机的雷击导电通道应有良好的电连接，稳定可靠。(4)选

7、用的防护系统及其采用的工艺方法都不应该破坏天线罩的结构性能。(5)雷电防护系统能牢固地固定在天线罩结构上，防止由于飞行过程中雨水冲击及雷击电磁力的冲击而脱落。(6)天线罩雷电防护系统必须考虑可维修性，维护方便。(7)采用分流条防护系统时应考虑分流条尽量布置在天线电场的弱能量区域。根据外形大小确定分流条的间距、数量和危险着雷区、着雷点。在保证有良好的雷电防护性能条件下，分流条应尽量少而短。在布置时要考虑与罩内设备相对位置要合理，在罩表面安装要合理。(8)考虑防护系统的经济性和成本。根据以上设计原则，该型雷达天线罩采用了分流条进行雷电防护，试验验证采取该种防护

8、系统是有效的。2．3雷电分流条的布置天线罩由非导电材料制成，对雷电