某型号直升机空速管雷电间接效应防护设计研究

刘洋

【关键词】间接效应防护 短路法 开路法 雷电抑制器

闪电是一种复杂的自然现象，主要是通过雷雨云中的电荷放电产生。现代直升机要求能够适应复杂的飞行气象条件，包括雷雨天气。此外，在现代直升机的发展过程中，复合材料技术和微电子测控技术虽然能够降低直升机结构重量、提高系统的测控性能，但上述技术对雷电非常敏感，遭到雷击时所造成的损失更大。因此，在遭到雷击时，如何确保飞行器特别是现代民用直升机仍然能够安全飞行和着陆，已成为现代直升机设计中一个必需解决的重要课题。

空速管是直升机机身上一个突出的部分，直升机进入雷区时，雷电电流会通过空速管内部电阻和电缆耦合进入机身内部从而造成间接效应影响，因而对空速管系统的雷电防护研究和设计是直升机雷电防护设计所要完成的重要任务之一。

针对雷击过电压和过电流及雷击感应过电压和过电流沿导线进入直升机内部产生破坏的特征，设计采用吸收、抑制过电压和过电流的方法来保护直升机内部的人员和设备，最有效的方法就是加装雷电抑制器。

1 试验设备

某型号直升机的空速管安装在位于机头的雷达罩下部，左右各一个。空速管内部安装有电加热器，通过两根电源线连接至直升机内部电源处。空速管的结构如图1所示，其前部突出部分为全压受感器。

2 试验原理及内容

雷电抑制器是一种非线性器件，具有两相结构，没有加装雷电抑制器时电路上的雷击过电压，远超过电路允许电压，该电压能达到104V的数量级，在加装雷电抑制器后，电压值大大减小。

试验电流波形采用雷电流分量A和H的缩比波形。采用短路法和开路法，测量加装雷电抑制器前空速管加热电源线上的感应电流和感应电压。空速管间接效应试验电路布置如图2所示，试验电流为缩比A波1kA正負极性和缩比H波100A波形正负极性。采用短路法测量空速管加热电源线上的感应电流，正负极性各放电三次；采用开路法测量加装雷电抑制器前、后空速管加热电源线上的感应电压，正负极性各放电三次。

3 间接效应测试结果及分析

试验数据列于表1中。

3.1 缩比A波雷电间接效应试验

缩比A波峰值电流约1kA时，开路电压约为520V，短路电流约为40A。试验中加装雷电抑制器后，感应电压降至约110V。

3.2 缩比H波雷电间接效应试验

缩比H波峰值电流约0.11kA时，开路电压约为4000V，短路电流约为12A。试验中加装雷电抑制器后，感应电压降至约100V。

试验数据证明雷电电流的过电压引起了雷电抑制器的作用，根据缩比模型理论外推并对比雷电抑制器指标，可知流过的电流小于其同流能力。

4 结论

空速管系统间接效应的防护，采用雷电抑制器抑制耦合进入机身内部的感应电压。试验证明，雷电抑制器能很好的抑制感应电压到电路可承受的范围之内，安装雷电抑制器是减弱雷电间接效应的一种有效手段。

参考文献

[1]鄢辉萍，民用直升机闪电间接效应适航验证方法研究[J]，直升机技术，2014（01）：39-42.

[2]陈奇平，方金鹏，王万富，整机雷电间接效应防护试验的若干技术探讨[J].微波学报，2012（08）：305-308.