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国内外飞机雷电直接效应试验标准对比

归档日期:07-25       文本归类:毁伤效应      文章编辑:爱尚语录

  57第6期国内外飞机雷电直接效应试验标准对比熊 秀,骆立峰,范晓宇,王 龙(西安爱邦电磁技术有限责任公司,陕西 西安 710077)摘 要:飞机雷电直接效应的试验依据,国内可参照的标准只有HB6129-1987 《飞机雷电防护要求和试验方法》与GJB3567-99《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》,这两部标准发布年代较早,相对于国外近年发布的标准有较大差异。本文将GJB3567-99与国外主流标准进行全面比较,分析国内外雷电直接效应试验标准的差别,并对试验依据的选择提出了建议。关键词:雷电直接效应;试验标准;标准对比中图分类号:V221 文献标识码:AThe Comparison of Domestic...

  57第6期国内外飞机雷电直接效应试验标准对比熊 秀,骆立峰,范晓宇,王 龙(西安爱邦电磁技术有限责任公司,陕西 西安 710077)摘 要:飞机雷电直接效应的试验依据,国内可参照的标准只有HB6129-1987 《飞机雷电防护要求和试验方法》与GJB3567-99《军用飞机雷电防护鉴定试验方法》,这两部标准发布年代较早,相对于国外近年发布的标准有较大差异。本文将GJB3567-99与国外主流标准进行全面比较,分析国内外雷电直接效应试验标准的差别,并对试验依据的选择提出了建议。关键词:雷电直接效应;试验标准;标准对比中图分类号:V221 文献标识码:AThe Comparison of Domestic and Foreign Test Standards of AircraftLightning Direct EffectsXIONG Xiu, LUO Li-feng, FAN Xiao-yu, WANG Long( Xian Airborne Electromagnetic Technology Co., Ltd, Xi , an 710077, China )Abstract:There are two test standards of aircraft lightning direct effects: HB6129-1987 “Aircraft Lightning Protection Requirements and Test Methods” and GJB3567-9“Lightning Protection Qualification Test Techniques for Military Aircraft”, these two standards were publish several ten years ago and there are many differences between them and newest foreign standards. The standard GJB3567-99 was compared with foreign mainstream standards, the differences between them were analyzed, and the suggestion of standard selection was provided at the end.Key words:lightning direct effect; test standard; standard comparison1 标准介绍(1)国内标准 [1,2]HB6129-1987 《飞机雷电防护要求和试验方法》由航空工业部与1987年发布。该标准只针对雷电直接效应的防护和试验,未涉及雷电间接效应。其内容主要包括两部分:雷电防护要求和试验方法。中 国 人 民 解 放 军 总 装 备 部 批 准 发 布 的GJB3567-99《军用飞机雷电防护鉴定试验方邹 辉 等:高超声速湍流高效模拟算法第34卷 第6期2014年 12月飞 机 设 计AIRCRAFT DESIGNVol. 34 No. 6Dec 2014收稿日期:2013-08-21;修订日期:2014-09-11法》,该标准规定了军用飞机雷电防护鉴定试验的试验波形及5种试验方法。该标准主要参考了美军标MIL-STD-1757A。(2)国外标准 [3~5]国内外关于雷电环境、标准波形以及试验方法的内容,主要源于美国机动车工程师学会(SAE)的研究成果及标准。SAE所制订的标准具有权威性,广泛地被很多行业所采用,并有相当部分被采用为美国国家标准。其ARP(Aerospace Recommended Practice)系列标准针对航空航天领文章编号:1673-4599(2014)06-0057-04 飞 机 设 计 第34卷58域,其中与雷电直接效应试验有关的标准包括:SAE ARP 5412A-2005雷电环境及相关试验波形;SAE ARP 5414A-2005飞机雷电分区;SAE ARP 5416-2005飞机雷电试验方法。这些标准对于雷电环境、试验波形及直接效应试验方法有详细地描述,可操作性较强。RTCA DO-160《机载设备环境条件与测试规程》是由RTCA(航空无线电技术委员会)下属的SC135特别委员会起草制定的。RTCA/DO-160中的第23节为“雷电直接效应”,其中的波形定义及试验方法均源自ARP系列标准,相当于对ARP标准进行了精选及裁剪,适用于机载设备的雷电直接效应试验。RTCA DO-160已更新至G版本。ARP系列标准在美军标的基础上,吸收了后续试验、经验及研究成果,与MIL-STD-1757A相比,在试验波形、试验方法等方面,均有一定程度的变化。由于国内标准中目前应用较多的是GJB3567,因此,本文对GJB3567与ARP5416、DO160G在雷电直接效应的波形及方法等方面做比较。2 试验波形 [2~5]试验波形分为电压波形及电流波形,以下分别进行比较,见表1,表2。电流波形对比说明:(1)ABCD电流分量定义基本相同。(2)针对1A及2A区之间的过渡区域,ARP标准中增加了一个1C区,电流分量Ah用于该区的电流试验。(3)GJB3567中专门定义了一个波形E。波形E的特点是上升率较高,峰值不超过50 kA,用于评估外部设备因磁通耦合产生的瞬态感应电压电流。ARP标准中,不再使用这个波形,新定义了波形H,特点也是上升率高,但峰值为10 kA。(4)对于1A、2A区域,由于电弧驻留时间短,持续电流的周期较短,因而重新定义波形C*,通常时间为45 ms。GBJ3567中虽未明确定义C*,但标准中表1的注3)的说明相当于规定了2A区使用的波形与C*相同。(5)DO160G中除了没有H波之外,电流定义与ARP标准一致。(6)各分区使用的电流分量组合如表3所示。电流分量组合对比说明:(1)GJB3567中1A区电流分量为A,B,国外的后续研究表明,电弧在1A区的停留时间可能超过5 ms。超出5 ms的时间范围内,电流为持续电流,但持续电流时间不超过45 ms。(2)ARP标准中增加的1C区电流分量组合为Ah,B,C*,D。表1 电压波形对比波形 GJB3567 ARP5416 DO160GA上升率1 000 kV(50%)用于附着点试验用于附着点试验布置C及扫掠通道试验扫掠通道试验B上升时间 1.2 s20%降至0.5倍峰值时间:50 s20%用于电晕和流光试验,产生均匀电场C在2s50%时刻实现击穿用于模型附着点试验,模拟自然发生的雷电D击穿时间50~250 s击穿时间 50~250 s未击穿时,降至0.5倍峰值的时间约为2 000 s附着点试验关键性类别高的试验件用波形D附着点试验布置AB用波形D,布置C用AD,模型试验中用D模拟飞机诱发的雷电初始先导附着试验表2 电流波形对比波形 GJB3567 SAE ARP5416ABCD定义基本相同用于直接效应电流试验Ah峰值150 kA持续时间不超过500 s作用积分0.8×10 6 A 2 s用于1C区试验其它在不小于0.5 s的时间内具有不小于25 kA的上升率,最小幅值50 kA上升时间245ns降至0.5倍峰值时间4 s幅值10 kAE波,用于外部设备的间接效应试验H波,用于外部设备的间接效应试验电压波形对比说明:(1)ARP5416中用到的波形在ARP5412A中定义。(2)ARP标准与GJB3567相比,增加了电压波形C。(3)A,B,D波形定义基本相同,但A,D波形在应用上有较大不同。(4)DO160G中只用A,D波形。 59第6期 熊 秀 等:国内外飞机雷电直接效应试验标准对比(3)GJB3567中3区电流分量为A、C,ARP标准中对于3区试验分了2种类型。一种是通常的传导试验,3区可能传递所有的雷电流分量;另一种是针对3区内新的或异常的设计,为保险起见,需要考虑被雷电附着的可能性,这时电流试验的分量组合为A/5,B,C或C*。(4)DO160G中,3区电流使用A/5,B,C*,其余与ARP5416一致。(5)对于3区的电流试验,ARP5416中规定需要考虑实际的通流情况,某些部件作为通流路径的一部分,可能不需要承受全幅值的ABCD电流。3 试验方法 [2, 4, 5]GJB3567、ARP5416及DO160G中规定的试验方法如表4所示。试验方法对比说明:(1)GJB3567中规定了5种试验方法,ARP5416中第5章“直接效应试验方法”包含8种方法,第7章“燃油系统试验方法”5种方法,这些方法综合起来如表1所示。(2)GJB3567中规定,全尺寸部件的附着点试验也可用于附着点分区试验,一般缩比比例不小于1/30,其他方面没有特别说明。ARP5416中单独列出了模型的附着点试验方法,对这类试验做出了详细说明。(3)对于2A,2B区的设备,GJB3567未规定高电压试验方法,而ARP5416中有扫掠通道附着点试验方法,模拟2区的电弧扫掠现象。(4)对于3区的设备,GJB3567未要求做高电压试验,而ARP5416中规定,对于新的或是异常的设计,即使在3区也要考虑电弧附着的可能性,需要做扫掠通道附着试验。(5)GJB3567中针对电晕和流光的试验方法,在ARP5416中放到了燃油系统的方法中,因表3 各分区使用的电流分量组合飞机分区电流分量GJB3567 ARP54161A A,B A,B,C*1B A,B,C,D A,B,C,D1C Ah,B,C*,D2A D,B,C* D,B,C*2B D,B,C D,B,C3 A,C A,B,C,D或A/5,B,C/C*表4 直接效应试验方法类别GJB3567 ARP5416 DO160G名称 适用区域 名称适用区域名称高电压全尺寸部件附着点试验T011A,1B初始先导附着试验1A,1B 模型的附着点试验整机模型 扫掠通道附着试验1C,2A2B,3电晕和流光的直接效应试验T03未明确高压电晕及流光试验燃油系统 小间隙的电压击穿试验燃油系统大电流结构的直接效应试验T02所有区域电弧进入试验除3区外传导电流试验3区飞机非导电表面试验1A,1C2A外部电气设备的间接效应试验T05所有区域外部安装设备的瞬态感应除3区外 燃油蒸气点火的直接效应试验T04燃油系统 引燃源检测燃油系统(6)ARP5416第7章“燃油系统试验方法”中的小间隙电压击穿试验方法专门针对燃油系统内的容性油量探头之类的部件及电缆。(7)GJB3567中结构的直接效应试验针对所有区域内的设备,而ARP5416针对不同区域,规定了3种试验方法。(8)ARP5416第7章“燃油系统试验方法”中的大电流试验方法,除了引燃源检测,其余均与第5章中的方法类似。(9)DO160G中的试验方法裁剪自ARP标准,除了电弧引入试验,各试验方法的适用范围与ARP标准一致,在DO160G中电弧引入试验适用范围为所有区域,相当于将ARP中的电弧引入试验与电流传导试验合并。除了上述试验方法名称及划分的区别,GJB3567与ARP5416的试验方法区别还包括:(1)GJB3567中描述的五个试验方法均为鉴定试验方法,ARP5416描述的试验方法不仅包括鉴定试验方法,也包括研究性试验方法。为燃油系统内的电晕和流光可能成为引燃源,而其他区域做这个试验的意义不大。 飞 机 设 计 第34卷60(2)在每个可对应的试验方法的描述上,ARP5416的内容比GJB5416要全面细致,在很多操作细节上有差别。4 应用建议GJB3567基本参照美军标MIL-STD-1757A,MIL-STD-1757A发布于1983年,距今已有30年时间。SAE的ARP系列标准在美军标的基础上,吸收了后续试验经验及研究成果,试验波形、试验方法等方面更接近真实情况,且内容描述上具有更好的可操作性。因此,在新的国内标准发布以前,国内的相关单位在确定防护要求以及开展试验时,建议更多地以SAE ARP系列标准或RTCA DO-160G为依据。其中,SAE ARP系列标准的适用对象为飞机整机、部件及机载设备,RTCA DO-160G适用对象为机载设备。参 考 文 献[1] HB6129-87,飞机雷电防护要求及试验方法[S],1987.[2] GJB3567-99,军用飞机雷电防护鉴定试验方法[S],1999.[3] SAE ARP 5412A,Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms[S],2005.[4] SAE ARP 5416,Aircraft Lightning Test Methods[S],2005.[5] RTCA DO-160G,Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment[S],2010.作 者 简 介熊 秀(1980),男,湖南沅江人,硕士,高级工程师,研究方向:飞机雷电防护试验及设计技术。骆立峰(1976),男,陕西西安人,工程师,研究方向:电磁兼容试验技术。范晓宇(1973),男,陕西西安人,副教授,研究方向:飞机电磁兼容、雷电防护试验及设计技术。王 龙(1983),男,陕西西安人,工程师,研究方向:测控技术与仪器。

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