大型飞机燃油箱闪电间接效应仿真研究

摘要

闪电防护是大型飞机总体设计中需要考虑的一个重要组成部分。通过数值仿真技术对飞机及其燃油系统的闪电防护性进行提前预估对飞机的闪电防护设计具有重大意义。本文主要围绕大型飞机及其燃油箱闪电间接效应的安全性仿真展开了如下研究工作：
　　1、研究了飞行器遭遇直接雷击时的舱内外电磁环境。比较了四种较大概率闪电电流路径条件下不同材料机身的飞机内外电磁场。仿真结果表明：相比于金属蒙皮，复合材料(CFRP，Carbon Fiber Reinforced Plastics）蒙皮的使用导致飞机内部的电磁环境急剧恶化。
　　2、通过全波仿真和“场-线-路”两种方法研究了飞行器闪电电磁环境的线缆耦合问题。首先通过全波仿真方法分析了闪电环境下蒙皮材料、路径、线缆位置和线缆类型等因素对飞行器内部线缆的电磁耦合特性的影响。在此基础上，为了提高仿真效率，采用了基于BLT方程的“场-线-路”的方法仿真分析了单线和屏蔽线的闪电电磁耦合特性，并通过全波仿真方法验证了该方法正确性和高效性。
　　3、研究了闪电通过燃油箱主要外接线缆-油量指示系统(FQIS，Fuel Quantity Indication System）的线缆耦合到油箱内的感应电流大小。通过对FQIS线缆进行简化等效，将燃油箱闪电间接效应这一复杂过程转化为特定线缆的闪电间接效应的分析。然后仿真分析了闪电流经飞机和飞机靠近闪电通道两种情况下，闪电电磁能量通过FQIS简化线缆耦合到燃油箱的峰值电流，并与最小点燃条件相比较，并据此判断是否可能对燃油箱造成威胁。此外还研究了FQIS线缆端接负载对闪电耦合到燃油箱电流的影响、FQIS线缆屏蔽层损伤对耦合电流的影响。最后得出了燃油箱闪电间接效应的防护措施。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景和意义

1.2研究现状

1.3 本文主要工作及结构安排

第二章 闪电环境与闪电间接效应

2.1 闪电环境

2.2 闪电分区

2.3 闪电间接效应分析

第三章 飞行器触发闪电时的电磁效应研究

3.1 引言

3.2 金属机身飞机触发闪电

3.3 复材机身飞机触发闪电

3.4 本章小结

第四章 闪电环境中舱内线缆电磁耦合效应的仿真

4.1 引言

4.2 舱内线缆电磁耦合特性的全波仿真分析

4.3基于BLT方程的舱内线缆电磁耦合特性的仿真分析

4.4 本章小结

第五章 大型飞机燃油箱闪电间接效应分析

5.1 引言

5.2 飞机燃油箱闪电安全性分析

5.3 FQIS线缆及其简化模型

5.4 FQIS线缆端接负载对耦合电流的影响

5.5 燃油箱闪电间接效应分析

5.6 燃油箱闪电间接效应防护措施

5.7 本章小结

第六章 总结和展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文