一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法与流程

1.本发明涉及雷电分流条位置计量领域，更具体地说，它涉及一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法。


背景技术：

2.雷达罩一般位于飞机机头部位，在恶劣气候条件下容易遭受雷击产生灾难性后果，是飞机结构雷电防护设计的重点部位。
3.在雷达罩表面安装分流条，能大大增加根部金属结构的防护范围，从而提高雷达罩的防雷性能，目前越来越多的雷达罩已经安装了分流条，并且取得了良好的防护效果，分流条一般为长条状装置，其雷电防护效果与在雷达罩表面的布置方式密切相关，如何科学的布置分流条，国外在此项研究中已经领先我国较多，并且形成了较为完备、科学的计算论证体系，我国在此项研究中处于落后状态。
4.一般情况下，分流条从雷达罩裙边向外延伸，延伸的长度、数量、分流条之间的间距等，都会影响最终的防护效果，因此如何确定上述参数并合理布置分流条，是雷达罩雷电防护设计的关键步骤。
5.目前对于分流条在雷达罩表面布置，国内还没有较为成熟的设计方法，通常是通过经验进行布局，防护效果有待考量。


技术实现要素：

6.本发明提供一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法，包括如下步骤：s1：确定雷达罩上可布置分流条的安装区域；s2：根据雷达罩厚度、雷达罩表面状态系数和安全因子确定分流条的最大间隔；s3：根据雷达罩内的天线位置、偏转角度确定分流条安装长度；s4：根据雷达罩的参数确定分流条在雷达罩上的安装起点，根据防雷要求确定顶部延伸位置；s5：根据安装区域、分流条的最大间隔、安装长度、安装起点和延伸位置确定分流条在雷达罩上布置的位置。
7.优选地：分流条包括纽扣式分流条和金属氧化物分流条。
8.优选地：金属氧化物分流条由绝缘基材、柔性环氧树脂和金属氧化物薄膜组成，金属氧化物薄膜中具有导电颗粒，相邻导电颗粒之间具有间隙。
9.进一步地：导电颗粒为铝粉氧化颗粒。
10.优选地：在s1中，根据历史数据和/或预设规则确定分流条在雷达罩上的安装区域。
11.其中，历史数据为所述雷达罩之前遭受雷击的位置分布数据。
12.其中，预设规则为根据纽扣式分流条和金属氧化物分流条的不同，确定天线以上x毫米范围之内雷达罩罩壁区域为纽扣式分流条的安装区域，x不大于120，可延伸到罩顶的
区域为金属氧化物分流条的安装区域。
13.优选地：在s2中，将雷达罩厚度、雷达罩表面状态系数以及安全因子代入以下公式一计算确定分流条之间的最大间隔：其中，t为雷达罩厚度；k为雷达罩表面状态系数，雷达罩表面光洁，则k为1，否则，k﹥1；136为经验系数；s为安全因子，与雷达罩罩壁厚度有关。
14.优选地：在s3中，根据天线高度确定纽扣式分流条的安装长度。
15.优选地：在s4中，将雷达罩上金属搭接结构的位置确定为分流条的起点。
16.优选地：在s4中，根据雷达罩罩壁的参数确定分流条在雷达罩的宽度方向上的位置，具体包括：根据上述间隔公式确定分流条在雷达罩上的最大间隔；根据雷达罩底面周长以及分流条最大间隔，确定分流条在雷达罩宽度方向上设置n条，n不小于2。
17.优选地：金属搭接机构包括金属裙边，金属裙边用于和飞机的机体搭接。
18.本发明的有益效果在于：本发明提出的布置方法，能够根据历史数据和/或预设规则确定分流条在雷达罩上的安装区域；然后根据雷达罩厚度以及表面状态系数和安全因子确定分流条的最大间隔；根据天线位置以及偏转角度确定分流条安装长度；根据罩体的参数确定分流条在雷达罩上的安装起点以及防雷要求确定顶部延伸位置；根据安装区域、分流条的最大间隔、安装长度、安装起点和延伸位置确定布局方案后在雷达罩上布置分流条；根据所述雷达罩的参数确定所述分流条在雷达罩的宽度方向上的位置；本发明解决了现有的凭经验布置分流条导致的防护效果不确定的问题。
附图说明
19.图1是本发明提出的一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法的流程框图；图2是采用本发明提出的一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法的将分流条布置在雷达罩时的俯视示意图；图3是采用本发明提出的一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法的将分流条布置在雷达罩时的测试示意图；图4是采用本发明提出的一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法的金属氧化物分流条的组成层状示意图；图5是采用本发明提出的一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法的金属氧化物分流条中导电颗粒的分布示意图；图6是本发明实施例3中试验原理示意图；图7是本发明实施例3中试验安装示意图；图8为本发明实施例4中试验原理示意图；图9为本发明实施例4中试验安装示意图；图10为本发明实施例4中雷电流分量a、b示意图。
20.图中：100、雷达罩；200、纽扣式分流条；300、金属氧化物分流条；310、绝缘基材310；320、柔性环氧树脂；330、金属氧化物薄膜；331、导电颗粒。
具体实施方式
21.现在将参考示例实施方式讨论本文描述的主题。应该理解，讨论这些实施方式只是为了使得本领域技术人员能够更好地理解从而实现本文描述的主题，并非是对权利要求书中所阐述的保护范围、适用性或者示例的限制。可以在不脱离本说明书内容的保护范围的情况下，对所讨论的元素的功能和排列进行改变。各个示例可以根据需要，省略、替代或者添加各种过程或组件。另外，相对一些示例所描述的特征在其他例子中也可以进行组合。
22.实施例1参考附图1和2，在本实施例中提出了一种飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法，包括如下步骤：s1：确定雷达罩100上可布置分流条的安装区域；s2：根据雷达罩100厚度、雷达罩100表面状态系数和安全因子确定分流条的最大间隔；s3：根据雷达罩100内的天线位置、偏转角度确定分流条安装长度；s4：根据雷达罩100的参数确定分流条在雷达罩100上的安装起点，根据防雷要求确定顶部延伸位置；s5：根据安装区域、分流条的最大间隔、安装长度、安装起点和延伸位置确定分流条在雷达罩100上布置的位置。
23.分流条包括纽扣式分流条200和金属氧化物分流条300。
24.在s1中，根据历史数据和/或预设规则确定分流条在雷达罩100上的安装区域。
25.其中，历史数据为雷达罩100之前遭受雷击的位置分布数据。
26.其中，预设规则为根据纽扣式分流条200和金属氧化物分流条300的不同，确定天线以上x毫米范围之内雷达罩100罩壁区域为纽扣式分流条200的安装区域，x不大于120，可延伸到罩顶的区域为金属氧化物分流条300的安装区域。
27.在s2中，将雷达罩100厚度、雷达罩100表面状态系数以及安全因子代入以下公式一计算确定分流条之间的最大间隔：其中，t为雷达罩100厚度；k为雷达罩100表面状态系数，雷达罩100表面光洁，则k为1，否则，k﹥1；136为经验系数；s为安全因子，与雷达罩100罩壁厚度有关。
28.在s3中，根据天线高度确定纽扣式分流条的安装长度。
29.在s4中，将雷达罩100上金属搭接结构的位置确定为分流条的起点。
30.在s4中，根据雷达罩100罩壁的参数确定分流条在雷达罩的宽度方向上的位置，具体包括：根据上述间隔公式确定分流条在雷达罩100上的最大间隔；根据雷达罩100底面周长以及分流条最大间隔，确定分流条在雷达罩100宽度方向
上设置n条，n不小于2。
31.金属搭接机构包括金属裙边，金属裙边用于和飞机的机体搭接。
32.实施例2参看附图4和附图5，在本实施例中提出了一种金属氧化物分流条，该金属氧化物分流条由绝缘基材310、柔性环氧树脂320和金属氧化物薄膜330组成，金属氧化物薄膜330中具有导电颗粒331，相邻导电颗粒331之间具有间隙；导电颗粒331为铝粉氧化颗粒。
33.实施例3本实施例为了验证按照实施例1中提出的飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法布置的分流条是否合理，能否为接引雷电附着，避免雷电击中雷达罩。
34.1、试验对象准备两组相同的雷达罩，分别为:a组试验件：雷达罩上按照传统经验组合布置分流条；b组试验件：雷达罩上按照实施例1的方法布置分流条。
35.2、试验原理试验原理如图6所示，试验时控制装置导通放电开关，通过放电电极在试验件上施加电场，模拟大气雷电环境施加在飞机上的电场。放电电极为棒电极，距离试验件表面不小于1m。由于天线罩的对称性，试验件姿态调整反映飞行中所可能出现的试验区。试验波形采用规定的雷电压a、d波形，每一位置正、负极性各放电3次。
36.3、试验安装试验组件安转如图7所示，试验件应固定在金属支撑上，金属支撑架的高度不小于1m，试验件配装不小于0.5m长的金属模拟机身盒段，机身模拟段的电气特性应与试验件的装机状态一致。试验件上的金属连接件与机身模拟段应良好电连接，机身模拟段应可靠接地。试验时应转动模拟天线并取飞行中雷电最可能击中雷达罩的姿态，使天线处于雷电附着最严酷的位置。
37.4、试验步骤首先，将a组试验件固定在金属支撑上，调节试验件呈三种雷电最可能击中的状态，然后，每一位置正、负极性各放电3次，观察并记录雷电是否附着到分流条上；同样，a组试验件完成之后，将b组试验件固定在金属支撑上，调节试验件呈三种雷电最可能击中的状态，然后，每一位置正、负极性各放电3次，观察并记录雷电是否附着到分流条上。
38.5、试验结果如下表所示：
由上表记录结果可知，a组试验件在试验中存在雷电没有附着在分流条上面的情况，b组试验件雷电全部都能辅佐在分流条上，由此可知，采用实施例1布置方法布置的分流条，能够接引雷电附着，避免了雷电击中雷达罩的目的。
39.实施例4本实施例为了验证按照实施例1中提出的飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法布置的分流条，自身的结构是否能经受住雷电流通过时所引起的直接效应。
40.1、试验对象试验件：按照实施例1中提出的飞机雷达罩组合雷电分流条布置方法将纽扣式分流条和金属氧化物分流条布置在待试验的雷达罩上。
41.2、试验原理按照gjb3567-1999《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》标准要求，试验注入雷电流分量a、b，试验原理如图8所示。雷电流分量通过放电电极以等离子弧的形式注入，模拟大气
雷电对试验件的雷电冲击。试验时，可在试验电极与分流条之间安置直径0.2mm左右的细小铜丝。放电电极为球形电极，能够耐试验电流产生的熔蚀，距离试验件表面不小于10m。
42.3、试验安装天线罩在拆装、搬运过程中，不得刮伤、碰撞试验件。试验件上的金属连接件与电流回路具有良好电气连接，试验安装示意如图9所示。
43.4、试验波形依据gjb3567-1999中雷电流波形规定：电流分量a的峰值为200
±
20ka，持续时间≤500
µ
s，作用积分为2.0
×
106±
0.4
×
106a2·
s。该分量可以是单向的，也可以是振荡的，在本试验中选用振荡波形。
44.电流分量b，平均幅值为2
±
0.2ka，最大持续时间为5ms，电荷传递量为10
±
1c，波形不作规定，但必须是单向的。
45.雷电流分量a、b示意见图10。
46.5、雷电流试验步骤1）将试验件按要求置于雷电流试验台架上；2）连接好电流发生器的高压输电线和接地线及测量系统，调整放电电极到试验件的距离不小于50mm；3）检查现场安全，用调试模拟件进行雷电流分量a、b调试放电，直到雷电流分量a、b符合标准要求；4）接入正式试验件，将电极依次对准纽扣式分流条的端部、中部和根部，各部进行3次放电试验，每次放电前后，均检查试验件并记录；5）该位置试验后，调整雷达罩位置，对金属氧化物分流条进行试验，将电极依次对金属氧化物分流条位于雷达罩罩顶的区域、位于雷达罩罩身的区域和位于雷达罩罩底的区域，各部进行3次放电试验，每次放电前后，均检查试验件并记录。
47.6、试验结果试验记录如下表：
由上表可知，分流条不同位置被击中，处理局部烧蚀和变形情况，并未出现断裂、脱落和气化情况，其中对应的雷达罩保护完好。
48.本发明提出的布置方法，能够根据历史数据和/或预设规则确定分流条在雷达罩上的安装区域；然后根据雷达罩厚度以及表面状态系数和安全因子确定分流条的最大间隔；根据天线位置以及偏转角度确定分流条安装长度；根据罩体的参数确定分流条在雷达罩上的安装起点以及防雷要求确定顶部延伸位置；根据安装区域、分流条的最大间隔、安装长度、安装起点和延伸位置确定布局方案后在雷达罩上布置分流条；根据所述雷达罩的参数确定所述分流条在雷达罩的宽度方向上的位置；本发明解决了现有的凭经验布置分流条导致的防护效果不确定的问题。
49.上面结合附图对本实施例的实施例进行了描述，但是本实施例并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实施例的启示下，在不脱离本实施例宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本实施例的保护之内。