飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、返回式飛船等飛行器在起飛和降落過程中不可避免的會(huì)遭遇雷電環(huán)境,任何一個(gè)電子系統(tǒng)或者單元受到干擾,都會(huì)造成嚴(yán)重的飛行事故。由于雷電電壓高(上億伏特)、電流大(200kA以上)等特點(diǎn),無法在實(shí)驗(yàn)室中直接進(jìn)行模擬測(cè)試,根據(jù)雷電的特性和測(cè)試目的不同,將雷電效應(yīng)試驗(yàn)分為雷電直接效應(yīng)試驗(yàn)和雷電間接效應(yīng)試驗(yàn)兩部分,
雷電直接效應(yīng)試驗(yàn)用來模擬飛行器在遭受到雷電的直接作用時(shí),在雷電輔助點(diǎn)附近所產(chǎn)生的燃燒、溶蝕、炸裂、結(jié)構(gòu)畸變和強(qiáng)度降低等效應(yīng),一般將雷電直接效應(yīng)分為高電壓(附著點(diǎn))試驗(yàn)和大電流(注入)物理損毀試驗(yàn)。
高電壓附著點(diǎn)分區(qū)試驗(yàn)系統(tǒng)可模擬測(cè)試飛機(jī)等設(shè)備在遭受雷擊時(shí),在飛機(jī)表面不同區(qū)域可能被雷電襲擊的概率,找到容易被雷電襲擊的附著點(diǎn)。大電流物理損毀試驗(yàn)系統(tǒng)用來模擬飛機(jī)在遭受雷擊時(shí),其附著點(diǎn)遭受大電流時(shí)產(chǎn)生的高溫、強(qiáng)電動(dòng)力對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)等部分的破壞效應(yīng)。
標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-464C Electromagnetic Environmental Effects Requirements for Systems
SAE ARP5412 Aircraft Lightning Environment And Related Test Waveforms
RTCA/DO-160F/G Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment Section 23
Lightning Direct Effects
HB6129-1987 民用飛機(jī)雷電防護(hù)要求及試驗(yàn)方法
GJB 3567-1999 軍用飛機(jī)雷電防護(hù)鑒定試驗(yàn)方法
高電壓試驗(yàn)系統(tǒng)——雷電附著點(diǎn)分區(qū)實(shí)驗(yàn)
1.概述
本套系統(tǒng)由三部分組成,包括高電壓發(fā)生器、波形調(diào)整單元和控制測(cè)量系統(tǒng),通過調(diào)整不同的波形調(diào)整單元即可實(shí)現(xiàn)電壓波形的A、B、C、D四種波形,輸出波形可滿足MIL-STD-464C、GJB1389A以及DO160 S23等標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于直接雷電的高電壓試驗(yàn),也可用于其他同類雷電及耐壓試驗(yàn)研究
2.特點(diǎn)
戶內(nèi)型采用開放式主回路設(shè)計(jì),H型塔式機(jī)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)了整體超小型(圖1)
采用鐵殼油浸式本體設(shè)計(jì),內(nèi)置多級(jí)Max放電回路,可實(shí)現(xiàn)車載移動(dòng)安裝(戶外)
基于觸摸屏控制的全自動(dòng)智能控制系統(tǒng),圖形化顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),操作簡(jiǎn)單、方便
配置進(jìn)行分區(qū)試驗(yàn)的勻電場(chǎng)電極及附著點(diǎn)測(cè)試電極、接地板等
采用Marx發(fā)生器,實(shí)現(xiàn)并聯(lián)充電串聯(lián)放電
球隙自動(dòng)跟蹤電壓在全充電電壓范圍內(nèi)自動(dòng)調(diào)整球隙距離,可調(diào)精度0.1mm
自動(dòng)安全保護(hù)程序,聲光報(bào)警
3.波形參數(shù)的定義
根據(jù)MIL-STD-464C及SAE ARP5412等標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,測(cè)試波形主要有A、B、C、D四個(gè)電壓波形,如下圖所示。
主要技術(shù)參數(shù)與特點(diǎn)
LVG3000技術(shù)參數(shù): |
輸出波形 | A波形 | B波形 | C波形 | D波形 |
波前時(shí)間 | 1000(+500)kV/μs | 1.2μs±20% | 2μs±20% | 50-250μs |
衰減時(shí)間 | -- | 50±20% | -- | 大于2000 |
峰值效率 | 80%以上 | 90%以上 | 80%以上 | 60%以上 |
級(jí)電壓 | 200kV |
級(jí)數(shù) | 15級(jí) |
電壓等級(jí) | 3000kV |
放電開關(guān) | 銅球,三間隙點(diǎn)火 |
開關(guān)形式 | 直線驅(qū)動(dòng)0~100mm可調(diào),精度0.1mm |
波形形成方式 | 采用多級(jí)Marx發(fā)生器結(jié)構(gòu) |
使用電源 | AC220V 100A |
充電電壓 | 20~200kV |
充電極性 | 正/負(fù) |
電壓測(cè)量 | 若阻尼分壓器 |
飛機(jī)雷電高電壓附著點(diǎn)分區(qū)試驗(yàn)示意圖
可用于車載的高壓雷電模擬器
室內(nèi)安裝的高壓試驗(yàn)裝置(參考)
可完成試驗(yàn)內(nèi)容:初始先導(dǎo)附著試驗(yàn)、縮比模型的雷電分區(qū)試驗(yàn)、掃掠通道附著試驗(yàn)、全尺寸部件附著點(diǎn)試驗(yàn)、電暈和流光的直接效應(yīng)試驗(yàn)。
大電流物理損毀試驗(yàn)系統(tǒng)
儀器說明
DLC200系列雷電直接效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)(大電流)主要用于實(shí)現(xiàn)直接雷電試驗(yàn)的大電流物理破壞試驗(yàn),本系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),整套系統(tǒng)由4個(gè)分量的單獨(dú)發(fā)生器,4合一耦合去耦單元, 以及1套測(cè)控系統(tǒng)共由6輛屏蔽方倉組成,可通過吊裝由車輛直接運(yùn)輸?shù)綔y(cè)試現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)試,也可固定在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn),波形包括ABCD四個(gè)分量,可實(shí)現(xiàn)單個(gè)分量輸出,也可組合在一起實(shí)現(xiàn)多個(gè)分量連續(xù)輸出。
滿足標(biāo)準(zhǔn)
MIL-STD-464C
RTCA-DO 160G Section22
SAE ARP5412
SAE ARP5416
GJB 1389A
GJB 8848
GJB 3567
IEC 61643-11
GB/18802.1
特點(diǎn)
4套發(fā)生器可任意組合實(shí)現(xiàn)連續(xù)波形輸出
充電電壓可任意設(shè)置,實(shí)現(xiàn)A、Ah、B、C、C*、D6種波形輸出
可選配輸出8/20、10/350等民標(biāo)波形模塊
豐富的保護(hù)功能,充電異常保護(hù),連接口檢測(cè)等
電磁自鎖安全門開關(guān)保護(hù),自動(dòng)安全接地,保護(hù)人身安全
測(cè)試項(xiàng)目介紹
本套系統(tǒng)即可GJB1389A及GJB8848等標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也滿足DO160、ARP 5412及GJB3567等飛機(jī)雷電直接效應(yīng)試驗(yàn),即滿足用于測(cè)試軍用裝備的雷電環(huán)境可靠性試驗(yàn),同時(shí)也滿足飛機(jī)雷電直接效應(yīng)的大電流物理損毀試驗(yàn)。輸出波形如下圖所示
飛機(jī)雷電直接效應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的連續(xù)波形
控制系統(tǒng)通用參數(shù) |
顯示屏 | 15英寸彩色觸摸屏+工控機(jī) |
工作電源范圍 | AC 220 V 50 / 60 Hz 32A/發(fā)電機(jī) |
控制通訊方式 | 工業(yè)光纖組網(wǎng)控制CC-Link |
測(cè)量通訊方式 | 工業(yè)光纖以太網(wǎng)控制 |
放電間隔時(shí)間 | 20-999s,可設(shè)置 |
輸出極性 | 正、負(fù) |
儀器工作狀態(tài)指示 | 觸摸屏,警燈,警鈴 |
儀器接地連接方式 | 使用銅排+軟連接接地線 |
尺寸 | 4米測(cè)控車(可選擇含車輛) |
儀器重量 | 約3噸 |
溫度范圍 | -20~+50℃ |
濕度范圍 | ≤90% |
海拔高度 | 不超過1500m |
單個(gè)發(fā)生器內(nèi)部結(jié)構(gòu)布局
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面每個(gè)發(fā)生器可獨(dú)立運(yùn)行,系統(tǒng)可采用市電供電及發(fā)電機(jī)供電兩種方案,并可配置發(fā)電機(jī)倉,可于戶外無電源環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試,發(fā)生器本體部分與發(fā)電機(jī)倉、高壓直流電源倉分別獨(dú)立,可有效減小高壓放電產(chǎn)生的電磁干擾對(duì)電源部分的損壞
輸出電極高壓端通過絕緣球及引弧絲連接至飛機(jī)需要測(cè)試的測(cè)試點(diǎn),而低壓端使用同軸連接方式與飛機(jī)外部的回流網(wǎng)連接,這樣可起到減小放電回路電感量的目的。理論計(jì)算38米客機(jī)機(jī)體放電回路電感量最大約4uH左右
測(cè)量控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)采用分體式組網(wǎng)控制,包含4套單波分體控制系統(tǒng),和一套聯(lián)動(dòng)波形總控系統(tǒng),可實(shí)現(xiàn)對(duì)4套發(fā)生器(A、B、C、D波形)進(jìn)行單獨(dú)的控制和一體化集中控制,只需要在參數(shù)設(shè)置頁面簡(jiǎn)單設(shè)置幾個(gè)波形的參數(shù),點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕即可實(shí)現(xiàn)對(duì)全部四套發(fā)生器進(jìn)行全自動(dòng)運(yùn)行,波形自動(dòng)顯示并計(jì)算參數(shù),輸出試驗(yàn)報(bào)告,整套試驗(yàn)流程實(shí)現(xiàn)一鍵完成測(cè)試,一個(gè)人即可完成所有試驗(yàn)操作。
采用光纖以太網(wǎng)進(jìn)行組網(wǎng),保證各控制系統(tǒng)的相對(duì)電氣獨(dú)立,同時(shí)保證控制系統(tǒng)的高穩(wěn)定性和高可靠性,大大提高控制系統(tǒng)在高電磁環(huán)境中的抗干擾能力。