飞机雷电初始附着仿真方法研究.pdf

《飞机雷电初始附着仿真方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第４６卷第５期航空计算技术Ｖｏｌ．４６Ｎｏ．５２０１６年９月ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃａｌＣｏｍｐｕｔｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅＳｅｐ．２０１６飞机雷电初始附着仿真方法研究段雁超，熊秀，范晓宇（西安爱邦雷电与电磁环境实验室，陕西西安７１００７７）摘要：应用数值仿真的方法判断飞机雷电初始附着情况，为飞机的雷电分区提供依据。仿真飞机在平板电极和棒电极模拟的雷电环境下的电势分布，通过飞机表面的电势分布大小判断飞机表面尖端部位是否会成为雷电的入点或出点。通过对电势的归一化处理，为整机的雷电初始附着提供统一基准。关键词：数值仿真；雷电附着；雷电分区；电势分布中图分类号：Ｖ２１６．７文献标识码：Ａ文章编号：１

2、６７１-６５４Ｘ（２０１６）０５-００８２-０３ASimulationMethodResearchofAircraft′sLightningInitialAttachmentＤＵＡＮＹａｎ-ｃｈａｏ，ＸＩＯＮＧＸｉｕ，ＦＡＮＸｉａｏ-ｙｕ（LightingandElectromagneticEnvironmentalLaboratory，Xi′anAirborneElectromagneticTechnologyCo．，Ltd，Xi′an７１００７７，China）Abstract：Ｕｓｉｎｇｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｔｏｊｕｄｇｅｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｉｎｉ

3、ｔｉａｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｉｒ－ｃｒａｆｔ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｔｈｅｂａｓｉｓｔｏｔｈｅｌｉｇｈｔｉｎｇｚｏｎｉｎｇｏｆｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ．Ｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ′ｓｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｗｉｔｈｐｌａｔｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅｏｒｒｏｄｅｌｅｃｔｒｏｄｅｕｎｄｅｒｌｉｇｈｔｎｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｔｏｊｕｄｇｅｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇ-ｅｄｇｅｐａｒｔｓｏｆｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔｃａｎｂｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇ′ｓｉｎｔｅｒ

4、ｐｏｉｎｔｏｒｏｕｔ－ｐｏｉｎｔ．Ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｉｎｇｎｏｒｍａｌｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｍｅｔｈｏｄ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇｕｎｉｆｏｒｍｓｔａｎｄａｒｄｔｏｔｈｅｌｉｇｈｔｎｉｎｇｉｎｉｔｉａｌａｔｔａｃｈｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｉｒｃｒａｆｔ．Keywords：ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇａｔｔａｃｈｍｅｎｔ；ｌｉｇｈｔｎｉｎｇｚｏｎｉｎｇ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｐｏｔｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ引言文以图１模型为例进行说明，模型为全尺寸模型，机身长度６８ｍ，翼展６７．６ｍ，尾翼高度１１ｍ，机身宽度雷电是危害性极强的自然

5、放电现象，高电压和大６．４２ｍ，后掠翼２２．４ｍ。电流是雷电的两个主要特征。飞机若遭受雷击则十分危险，因此在飞机设计时就要考虑飞机的雷电防护，雷电防护设计需要以雷电分区为依据，而雷电分区需要［１］考察雷电的附着情况。ＧＪＢ３５６７、ＳＡＥ-ＡＲＰ［２］５４１６等标准对飞机雷电附着点试验做了明确的规定。此外，文献［３－７］对附着点试验做了相应的试验研究，文献［８－１０］对附着点仿真做了相应的研究。本文参考这些实验标准以及研究成果，以有限元数值图１飞机模型仿真软件ＣＯＭＳＯＬＭｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ的ＡＣ／ＤＣ模块为工具设计一套仿真方法，计算并分析飞机的雷电附着点。雷电初始附着考察，需要模拟雷

6、电的自然先导附着和飞机触发的雷电先导附着，因此考察时需要涉及１模型设计两类先导模型的设计。如图２所示，为飞机水平姿态根据标准，飞机模型的外表面应全部为导电表面，下的仿真模型设计，棒电极模拟雷电放电环境，平板电即使飞机的某些表面是由非导电材料构成，如雷达罩、极模拟雷电放电环境，棒电极模拟的雷电环境考察雷风挡玻璃等，在模型上也全部处理成为导电表面。本电自然先导情况，而平板电极模拟的雷电环境考察的收稿日期：２０１６－０５－０５修订日期：２０１６－０９－０５基金项目：陕西省科技厅重大科技创新专项资金项目资助（２０１６ＺＫＣ０４－０４）作者简介：段雁超（１９８５－），男，陕西西安人，工程师，硕士，主

7、要研究方向为三维电磁场数值仿真及雷电防护。２０１６年９月段雁超等：飞机雷电初始附着仿真方法研究・８３・是飞机触发的雷电先导。飞机放在电极与大地之间，的最外边界。遇到交界面，网格增长率需先变小，过了电极上加载高电压。根据标准需求，模型放电间隙设边界面增长率再变大。计为电极距离飞机５０ｍ，飞机距离大地５０ｍ。３）模型都必须按照点、线、面、体的顺序去设计网格，这样可以尽可能地减少冗余网格，提高计算效率及精度。设计的飞机网格如图