复合材料飞机闪电防护设计

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1、研究论文复合材料飞机闪电防护设计陈文，刘锐(中航通飞研究院有限公司，珠海519f140)【摘要】飞机的闪电防护设计是一项涉及到多个专业的综合性技术，具体来说，飞机结构、飞控、燃油、航电等专业都必须在设计时考虑闪电防护。随着复合材料技术的发展，运用全复合材料进行通用飞机的设计制造已越来越广泛。由于复合材料和金属材料的差异性，其闪电防护设计具有完全不同的特点。本文根据国内外研究发展趋势，阐述复合材料飞机的闪电防护设计技术以及适航验证的方法。关键词：闪电防护设计；复合材料飞机；适航CompositesAircraftLightningStrik

2、eProtectionDesignCHENWen．LIURul(AvICGeneralAircmftResearchInstitIlteCo．，Ltd．，Zhuhai519040，China)【ABSTRACTlAircraR1i曲tningstrikepmtectionisacomprehensivetechnologyinVolVingmanytechnicalsu功ects．spe-ci6cally，lightningstrikeprotectionmustbeconsideredinaircraRstructLlre，nightc

3、ontrol，如elandaVionicsystemdesign．AllcompositesaircraRsbecomesmorepopularnowadayswithmedeVelopmentofcompositesteclⅡlology．HoweVer，light—ningstrikeprotectionforcompositesisevidentlydi虢rent舶mmatformetal，becauseofmaterialdi虢rence．Thisaniclesumm撕zesintemationaldeVelopingtrend，

4、andproVidessomemethodsforcompositesaircraRlightningstrikeprotectiondesignandain^，onhiness．Keywords：Lightnings仃ikepmtectiondesigIl；CompositesaircmR；Ai刑onhinessDOI：10．16080门．issnl671．833x．2016．20．0681概述在飞行过程中，飞机遭受雷击的事件在国内外时有发生。飞机遭雷击后，闪电产生强大的电流，形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧，严重影响飞行安全。随着先进

5、复合材料在飞机上的广泛运用，以及电子电气系统集成度及重要性的不断提高，航空界对闪电防护的重视程度逐渐加深，相关科学研究的范围和复杂程度也不断加大，特别是全复合材料飞机的闪电防护川。因此，确保通用飞机具备良好有效的闪电防护设计，已成为保证飞机可靠性和安全性的一项必不可少的工作。2国内外研究现状与发展趋势2．1国外研究趋势和现状早期的飞机采用木制外壳和金属操纵线缆，机体结构无法作为闪电电流的通路，飞机被闪电击中时，其结构和操纵线缆通常会发生起火或解体，飞行员可能被流经金属脚蹬或操纵杆的电流击伤。有时，燃油油箱被击中后，甚至有可能起火爆炸，造成

6、灾难性的事故。二战以后，金属飞机成为主流，因为金属机体具有良好的导68航空制造技术·2016年第20期电性，使得因闪电而导致的灾难性事故大幅减少。但近年来，低导通性复合材料结构的使用，又对闪电防护提出了新的要求。2000年前后，sAE先后发布了一系列飞机HIRF和闪电防护的指导性文件，规范了航空业内电磁兼容／闪电防护设计，通用飞机的相关设计工作变得有规可循。图1为飞机雷电防护金属丝网。对国外成熟的飞机设计团队而言，金属飞机的闪电防护设计理论和方法已经不具备太大的挑战性。随着技术的进步和材料的发展，国外各通用飞机制造商推出了多款成功适航取证

7、的全复合材料或大部分采用复合材料结构的飞机机型。这些飞机主要采用在机体外层设置金属防护层，在机体内部构建金属搭接网络的方式，来实现电磁环境效应和闪电防护。同时，国外还有一些专门从事飞机闪电防护的公司和机构(见表1)，参与了较多型号全复合材料通用飞机的闪电防护工作，在复合材料通用飞机防雷击方面的试验数据和技术积累已较为丰富，能提供飞机闪电防护知识培训、信息咨询、设计分析、仿真试验等较为完备的闪电防护技术服务项目，并可协助完成飞机闪电防护相关研究论文RESEARCH4设计方法和验证思路传统金属飞机天然具备良好的导电性，有利于释放闪电电流；而复

8、合材料飞机主要使用碳纤维复合材料(CFRP)和玻璃纤维复合材料(GFRP)。它们独特的导电性、电化学腐蚀性和材料多样性，必须额外进行闪电防护设计和验证。此外，复合材料飞机往往根据设计要求需要混