通勤类飞机闪电间接影响防护适航验证方法研究

航空电子设备雷电间接效应防护设计及验证李明【摘要】介绍了雷电防护原理及常用器件,重点介绍TVS原理及功能.结合雷电间接效应试验,详细介绍航空电子设备电路防护措施.通过试验验证防护措施效果良好,可用于同类产品电路防护设计.【期刊名称】《山西电子技术》【年(卷),期】2016(000)005【总页数】3页(P23-25)【关键词】雷电防护;TVS;雷电间接效应;插针注入;箝位电压【作者】李明【作者单位】太原航空仪表有限公司,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】TN409雷雨这种自然现象会造成飞行中的飞行器产生雷电效应，对于飞行器的安全构成危险。

随着我国大型客机项目的开展，对每一个机载设备的雷电防护要求越来越严格，国家民航总局适航要求也明确规定，航空相关配套产品在交付之前，都必须通过相应雷电防护试验测试。

本文设计的防护电路是针对机载电子设备雷电间接效应，详细阐述对模拟量及ARINC429信号电路防护措施，并通过试验验证防护措施效果良好。

对于飞行器来说，不可能将巨大的能量泄放到大地只能通过均衡的原理在其内部建立等电位差，这里均衡原理是要由电位补偿系统来实现，电位补偿系统由可靠的接地系统、等电位连接用的金属导线和等电位连接器组成，在瞬态现象存在的极短时间里，这个系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立起一个等电位差，这个电位差就是我们设计提出的箝位电压值[1]。

目前常用的防雷电效应的器件有：气体放电管、压敏电阻、电压箝位型瞬态抑制二极管(TVS)、电压开关型瞬态抑制二极管(TSS)，这些元器件的原理基本上是将输入的瞬态电压进行箝位或关断，以保护设备接口电路。

这里重点介绍电压箝位型瞬态抑制二极管(TVS)。

TVS原理是在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗立即降至很低的导通值，并将电位箝位至预定水平。

相应时间最快可达皮秒(ps)级，非线性特性比压敏电阻好，能够用于需要精密保护的电子线路中。

广电计量—环境可靠性与电磁兼容试验中心/1.FAR-25和CCAR-25FAR-25《美国联邦航空条例第25部：运输类飞机适航条例》是由美国FAA（联邦航空管理局）颁布的，其中“25.581 闪电防护”、“25.954 燃油系统的闪电防护”、“25.1316 系统闪电防护”与雷电防护有关，分别对结构部分、燃油系统及机载电子设备的雷电防护能力作了要求，但没有规定防护能力的验证方法。

CCAR-25是由中国民航总局颁布的运输类飞机适航条例，与FAR-25内容基本相同。

适航条例对飞机的雷电防护能力提出了要求，飞机获取适航证前，需验证这些能力，当不能满足任一条款对飞机雷电防护的安全性要求时，适航审查当局将拒发适航证，飞机也不得进入航线。

飞机雷电防护适航审查的符合性方法通常有分析计算法、类比法和地面模拟雷电试验法。

分析计算方法主要用于飞机某些能得出准确解得局部结构和部件的计算。

类比法主要是将外形、结构和用途都基本相同的飞机或结构与部件，与已通过适航审查的飞机或结构与部件进行比对，确实相同则可认为满足要求。

地面模拟雷电试验法，主要用于新机型的研制、设计和老机型的改进或改型设计。

由于飞机外形的不规则性及机械结构与电气电子系统的多样性与复杂性，电场与磁场的精确解非常困难，故上述方法中地面模拟雷电试验方法最有效。

目前国内进行地面模拟雷电试验可参考的标准主要有两个RTCA/DO-160和GJB3567A。

2.RTCA/DO-160RTCA/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。

DO-160的适用对象包括了所有的航空飞行器，从轻型到重型，从小型到大型，它提供了一整套实验室测试方法以判定被测对象在模拟的环境条件下是否满足规定的性能指标要求。

目前，RTCA/DO-160已更新至F版本（2007年12月发布）。

RTCA/DO-160中的第22节为“雷电感应瞬变敏感度”，第23节为“雷电直接效应”。

民用飞机雷电试验中的故障诊断与维修方法研究民用飞机的安全性一直是航空公司和飞行员们最关注的问题之一。

在飞行过程中，遭遇雷电天气是一种常见的情况，而其中的电击故障往往给飞机带来重大影响。

为了保证飞行安全，对雷电试验中的故障诊断与维修方法进行研究至关重要。

本文旨在探讨民用飞机雷电试验中的故障诊断与维修方法，以提供更好的安全保障。

一、故障诊断方法研究在飞机遭遇雷电天气后，故障的快速诊断至关重要。

以下是一些常用的故障诊断方法：1. 飞行数据记录仪分析法飞行数据记录仪（FDR）是一种用于记录飞机各类飞行数据的设备。

通过分析FDR所记录的数据，可以了解飞机在遭遇雷电时的运行状况，从而快速确定是否存在故障。

例如，当FDR记录的电气系统数据异常时，可以进一步检查该系统的相关元件，并修复或更换故障部件。

2. 人工巡检法人工巡检是一种常见的故障诊断方法，在飞机遭遇雷电后同样适用。

工作人员通过对飞机各个系统的目视检查，寻找潜在的故障点。

例如，当发现机翼上存在焦痕或燃烧痕迹时，可以判断该部位遭到雷击，并进行相应的修复工作。

3. 排除法排除法是一种常用的故障诊断方法，通过逐个排除可能引起问题的部件，来确定具体的故障原因。

在飞机雷电试验中，通过对各个系统的排除法进行细致的分析，可以帮助诊断出故障所在，为维修工作提供指导。

二、维修方法研究在故障诊断完成后，及时有效的维修工作能够确保飞机尽快恢复正常飞行。

以下是一些常用的维修方法：1. 元件更换当发现电气系统中的元件损坏或失效时，可以采取更换的方式解决问题。

这需要维修人员具备良好的电气系统知识，以确保更换部件的正确性和相容性。

2. 电路修复当电气系统中的电路出现故障时，可以进行修复工作。

维修人员需要根据故障现象，对受损的电路进行细致的测试和修复，确保电路正常工作。

3. 系统校准在某些情况下，故障可能导致飞机系统的失灵或偏差。

在这种情况下，进行系统校准是一种常见的维修方法。

通过对机载系统进行校准，可以使飞机回到正常的运行状态。

Science &Technology Vision 科技视界民用飞机高强度辐射场（HIRF）防护适航验证方法研究Research on Airworthiness Verification Means for HIRF Protection章光灿(上海飞机设计研究院液压系统设计研究部,中国上海201210)【摘要】随着飞机安全飞行与着陆对电子/电气设备依赖性越来越强，而空间HIRF 环境日益严酷，飞机HIRF 防护设计及适航验证也变得日益重要。

本文首先比较了目前国内外适用的HIRF 防护适航条款，并解析了相应适航条款。

其次，根据适航咨询通告AC20-158详细介绍了民用飞机HIRF 防护适航验证的具体流程及试验要求。

最后介绍HIRF 适航验证过程中局方的适航审查内容及关注点。

【关键词】HIRF ；试验；合格审定【Abstract 】With the safe flight and landing of aircraft becoming increasingly dependent upon the electrical/electronic equipment,and the HIRF environment becoming much more severe,it is more meaningful to do research on the airworthiness verification methods for HIRF protection.Firstly,this paper compares the airworthiness HIRF protection regulations establish by FAA,EASA and CAAC and analyzes it.Secondly,according to the Airworthiness Advisory Circular AC20-158,this paper introduces the verification procedures and test requirements for HIRF protection.Finally,it discusses the concerns which the airworthiness authorities may pay an attention to.【Key words 】HIRF;Test;Certification0引言高强度辐射场（HIRF ，High Intensity Radiated Fields ）电磁环境是由雷达、无线电台、广播电视发射台，以及其它陆基、舰载或机载射频发射机等传输电磁射频能量而产生。

科技成果——雷电与静电防护试验技术技术开发单位合肥航太电物理技术有限公司技术简介雷电是影响飞机飞行安全的重要因素之一，现代飞行器技术发展迅速，采用先进复合材料和微电子技术的飞机，对雷电和静电的影响更敏感，遭到其破坏后损失更大。

国家对飞机雷电与静电防护试验技术的需求非常迫切。

没有自己的方法、标准、试验体系和装置，就无法掌握雷电防护对飞机影响的相关数据，因此将制约我国独立自主研制的飞机的雷电安全性能。

飞机雷电与静电防护试验技术涵盖雷电防护试验技术研究，雷电防护的计算仿真和模拟雷电防护验证等方面的内容；而雷电波发生器的研制则涉及高压强流雷电波发生的关键技术研究，试验装置的研制、组建和飞机及其关键部件的雷电防护验证工作等。

常规的试验是一个系统工程，应该包含试验的理论体系和工程过程，而试验的理论体系中应该含有试验的依据、目的、目标，以及事先设计的试验指导方案，试验前的预期结果等方面的文档或者条文等；而飞机雷电与静电防护试验技术，因为其应用对象的特殊性，决定了其与常规试验技术的又有更多的内容，主要表现在试验对象的不确定性，试验目标的非唯一性，试验结论的多样性等。

因此作为试验技术的第一环节，需要做充足的准备。

飞机雷电与静电防护试验的方法通常计算仿真方法和实验室验证方法。

使用计算机软件，对飞机局部结构和部件进行雷电防护计算仿真，是实验室验证前的一种有效方法，其仿真计算结果可以为验证提供指导，提高试验效率。

计算仿真方法是采用相关的雷击、电磁脉冲仿真软件，对飞机的雷击仿真进行分析，以及各类飞机飞越各种强电磁环境时的仿真分析和设计。

由于飞机外形的不规则性及飞机机械结构与飞机电气电子系统的多样性与复杂性，电场与磁场的精确解非常困难，故仿真分析法得出的结果，往往需要通过实验室模拟雷电防护验证方法进行验证。

实验室模拟雷电防护验证过程：应首先进行飞机雷电区域划分确定工作，该项工作是飞机雷电防护验证工作的重要基础，必须在顶层阶段完成。

民用飞机雷电试验对飞行安全的影响评估近年来，随着民航业的迅猛发展，民用飞机的安全性一直是广大旅客关注的焦点。

作为极端天气现象之一，雷电对飞机的安全构成潜在威胁。

因此，对民用飞机雷电试验的影响进行评估既有助于了解飞行安全机制，也能够提供针对雷电场景的飞机设计和维护方案。

本文将对民用飞机雷电试验对飞行安全的影响进行评估。

1. 雷电的危害性雷电是大气中由云与地面或云中的其他物体间电荷的不平衡所引起的大气放电现象。

当飞机遭遇雷暴天气时，雷电可能对飞机构成如下危害：1.1 电磁干扰：雷电放电过程中产生的大电流和瞬态电磁场可能对飞机的电子设备和通信系统造成干扰，引发设备故障或通信中断，进而影响飞行安全。

1.2 烧蚀和机械破坏：雷电的高温和高能量会导致部分飞机表面发生烧蚀，甚至烧毁外壳。

雷电还会产生巨大的电荷流经飞机，可能引发机械破坏，如损坏导电部件或气动外形。

1.3 燃油系统受损：雷电放电过程中可能引发燃油系统的爆炸，导致飞机燃油泄漏，极大增加飞行事故的风险。

2. 民用飞机雷电试验为了研究和评估民用飞机在雷电环境下的安全性能，民航部门和飞机制造商定期进行雷电试验。

这些试验通常分为地面试验和模拟试飞两个阶段：2.1 地面试验：地面试验主要通过电源系统和雷电发生器模拟雷电环境，将电弧放电引入飞机，模拟真实的雷电场景。

通过地面试验可以评估飞机在雷电环境下的电磁兼容性、结构强度和电磁屏蔽效果等。

2.2 模拟试飞：模拟试飞是在飞机上携带传感器和记录设备，实际飞行途中遭遇雷暴，并记录相关数据。

模拟试飞旨在评估飞机在实际飞行中遭遇雷电时的响应和飞行性能。

3. 飞机设计与维护对民用飞机雷电试验的影响评估有助于改进飞机的设计和维护，提高飞行安全性能：3.1 防雷设计：根据雷电试验的结果和分析，飞机制造商可以进行新型飞机的设计改进，包括改进飞机表面涂层材料、增加导电材料的应用、提升机体整体结构的防雷能力等。

3.2 维护规范：根据试验结果，制定雷电试飞场景下的飞机维护规范，包括制定更频繁的维修周期、增加巡检项目、强化关键部件的维护等。

民用飞机雷电试验中的电子设备抗干扰技术研究与应用方法民用飞机的安全性是飞行的核心关注点之一。

在不可预见的天气状况下，雷电可能对飞机上的电子设备产生严重干扰，从而威胁到飞行的安全性。

为了提高飞机电子设备的抗干扰能力，研究和应用合适的技术方法，成为了航空领域不可或缺的任务。

本文将探讨民用飞机雷电试验中的电子设备抗干扰技术研究与应用方法。

一、背景介绍民用飞机雷电试验是模拟实际飞行中遇到雷电打击的情况，通过建立雷电试验系统，对飞机电子设备的抗干扰能力进行测试和验证。

通过试验数据的分析，可以不断完善飞机电子设备的设计和抗干扰技术。

二、电磁环境分析在进行雷电试验前，需要对飞机的电磁环境进行分析。

这包括雷电产生的电磁脉冲幅度、频率范围等参数的测量与分析。

通过分析电磁环境，可以为电子设备的抗干扰设计提供重要的依据。

三、传导干扰抑制技术传导干扰是指由于雷电电流通过飞机结构进入电子设备而导致的干扰现象。

为了抑制传导干扰，可以采用以下技术：1.电磁屏蔽：采用导电材料或电磁屏蔽材料来遮挡电磁波，减少传导干扰的影响。

2.接地技术：合理设计飞机结构的接地系统，降低雷电电流通过飞机结构进入电子设备的可能性。

四、辐射干扰抑制技术辐射干扰是指雷电放电产生的电磁波对电子设备产生的干扰现象。

为了抑制辐射干扰，可以采用以下技术：1.滤波器设计：设计合适的滤波器来抑制特定频率范围内的电磁波辐射。

2.隔离设计：通过隔离飞机上敏感的电子设备，减少雷电放电对其的辐射干扰。

五、接口抗干扰技术飞机上的各种电子设备之间存在接口连接，而接口可能是干扰传播的路径。

为了增强接口的抗干扰能力，可以采用以下技术：1.降噪技术：在接口处添加降噪电路，减少干扰信号的传播。

2.屏蔽技术：采用适当的屏蔽措施，减少接口处的干扰传播。

六、试验验证与实际应用在设计新型电子设备或飞机改装中，需要进行实际的雷电试验验证。

通过将设计好的抗干扰技术应用于试验中，可以验证其有效性和可靠性。

航空防雷机的测试方法全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：航空防雷机是一种专门用于防止飞机遭受雷击而受损的重要设备。

飞机在空中飞行时，往往会遇到各种气象条件，其中包括雷雨天气。

一旦飞机遭遇雷击，可能导致飞机电子设备受损，甚至导致飞机失事。

对于飞机的防雷性能进行测试是非常重要的。

飞机的防雷机主要是通过在飞行中将飞机与雷电击中的可能性降到最小来保障航行安全。

而要保证飞机的防雷机的性能符合要求，就需要进行一系列的测试。

下面将介绍一些关于航空防雷机测试的方法。

对于航空防雷机的测试，最常用的方法是进行模拟雷电击中的测试。

这种测试方法通过在实验室中利用仿真设备产生雷电击中飞机的情况，对飞机的防雷性能进行评估。

在这种测试方法中，研究人员会将飞机放置在仿真雷电场中，然后通过控制雷电的电压和电流等参数，模拟实际雷击中的情况。

通过这种方法，可以评估飞机的防雷机在雷电击中时的响应情况。

还可以利用计算模拟的方法对飞机的防雷机进行测试。

通过建立飞机的数值模型，结合雷电击中的物理原理，对飞机的防雷机进行计算模拟。

通过这种方法，可以评估飞机在不同雷电击中情况下的响应情况，为飞机的防雷机性能提供参考。

除了以上介绍的测试方法外，对于航空防雷机的测试还可以结合实验室测试和大规模试飞测试等方法。

通过多种测试手段的结合，可以全面评估飞机的防雷机性能，确保飞机在雷击下的安全飞行。

航空防雷机的测试是保障飞机航行安全的重要环节。

通过不同的测试方法对飞机的防雷机进行评估，可以确保飞机在雷击情况下的安全飞行。

希望随着技术的不断发展，飞机的防雷机能够不断提升，为航空行业的发展提供更加可靠的保障。

【本文共计984字，未达到2000字要求，请继续添加内容】第二篇示例：航空防雷机，又称为飞机避雷器，是一种用于防止飞机在雷暴天气中遭受雷击的设备。

雷击对飞机的影响是非常严重的，可能导致飞机失事，因此航空防雷机的有效性至关重要。

为了确保航空防雷机的正常运行和可靠性，需要对其进行定期的测试和检查。

如何设计复合材料飞机闪电防护，还真是一门学问在飞行过程中，飞机遭受雷击的事件在国内外时有发生。

飞机遭雷击后，闪电产生强大的电流，形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧，严重影响飞行安全。

随着先进复合材料在飞机上的广泛运用，以及电子电气系统集成度及重要性的不断提高，航空界对闪电防护的重视程度逐渐加深，相关科学研究的范围和复杂程度也不断加大，特别是全复合材料飞机的闪电防护。

因此，确保通用飞机具备良好有效的闪电防护设计，已成为保证飞机可靠性和安全性的一项必不可少的工作。

国内外研究现状与发展趋势国外研究趋势和现状早期的飞机采用木制外壳和金属操纵线缆，机体结构无法作为闪电电流的通路，飞机被闪电击中时，其结构和操纵线缆通常会发生起火或解体，飞行员可能被流经金属脚蹬或操纵杆的电流击伤。

有时，燃油油箱被击中后，甚至有可能起火爆炸，造成灾难性的事故。

二战以后，金属飞机成为主流，因为金属机体具有良好的导电性，使得因闪电而导致的灾难性事故大幅减少。

但近年来，低导通性复合材料结构的使用，又对闪电防护提出了新的要求。

2000 年前后，SAE 先后发布了一系列飞机HIRF 和闪电防护的指导性文件，规范了航空业内电磁兼容/ 闪电防护设计，通用飞机的相关设计工作变得有规可循。

图1 为飞机雷电防护金属丝网。

对国外成熟的飞机设计团队而言，金属飞机的闪电防护设计理论和方法已经不具备太大的挑战性。

随着技术的进步和材料的发展，国外各通用飞机制造商推出了多款成功适航取证的全复合材料或大部分采用复合材料结构的飞机机型。

这些飞机主要采用在机体外层设置金属防护层，在机体内部构建金属搭接网络的方式，来实现电磁环境效应和闪电防护。

同时，国外还有一些专门从事飞机闪电防护的公司和机构（见表1），参与了较多型号全复合材料通用飞机的闪电防护工作，在复合材料通用飞机防雷击方面的试验数据和技术积累已较为丰富，能提供飞机闪电防护知识培训、信息咨询、设计分析、仿真试验等较为完备的闪电防护技术服务项目，并可协助完成飞机闪电防护相关的适航取证工作。