飞机复合材料结构机体沉积静电防护

来源 :科学与财富 | 被引量 : 0次 | 上传用户:a8058058
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
  摘要:复合材料导电性较低,对静电沉积敏感。飞机复合材料结构机体静电防护就是要使其表面与金属材料表面保持大致相同的电位,为静电泄放提供通路。同时,复合材料结构机体内的部件及系统管路符合电气间距和搭接要求。
  关键词:静电防护;电磁防护;泄放试验
  引言
  静电放电是两个具有不同静电电位的物体,由于直接接触或静电场感应引起的两物体间静电电荷的转移。静电对飞机造成的电气干扰即沉积静电。复合材料隔离外部电磁场的屏蔽效能和传导电荷的能力低,静电对复合材料结构的威胁是电晕或火花放电期间的电磁场,磁场穿过复合材料表面和开口便会发生与电子设备的耦合,使某些元器件损坏,对飞机效能产生直接影响。因此要对复合材料结构及内部设备作静电防护设计并试验验证。
  1 机体静电防护设计
  1.1 静电产生的原因
  飞机在大气中飞行,机体与空气等介质发生碰撞或摩擦及受空中电场感应产生静电;燃油系统内燃油流动或晃动也会产生静电。当电荷沉积在低电导率结构上时,由于这些表面全无或部分导电特性,使电荷运动受到限制。如果电位足够高,在这样的表面上就会发生流光放电。
  1.2 静电防护设计要求
  根据静电规律,静电防护设计从两方面考虑:一是如何减少静电的产生;二是如何加快静电的消散及中和。
  1.3 静电防护措施
  1.3.1 防静电设计方案
  (一)根据静电产生原因分析,兼顾可靠性和工艺可行性,采用由外及内的立体防护措施。其设计方案为:
  1)碳纤维材料部件外部铺放铜网,既传导雷击扫掠电荷也可扩散机身金属结构传来的电荷,避免电流击穿复合材料件进入机体内部;
  2)碳纤维材料与金属材料接合面处铺设玻璃纤维以切断可能的电流传导路径;紧固件间隙配合并濕安装,密封钉头及螺母以防电流由外向内传导并防止电荷尖端聚集打火花,如图1;
  3)整体油箱内壁等特殊部位涂抗静电涂层,配置静电放电器并与金属结构电搭接;
  4)机体内零部件尖端之间控制结构空隙,避免沉积电荷火花放电,如图2;
  a)金属零件不相连
  b)金属零件相连
  5)复合材料壁板长桁与金属肋腹板间等拱桥式结构,这种结构型式最易形成电荷积聚出现放电火花产生危害。区域内的碳纤维材料的长桁、加强筋等棱角处要严格按表1和图3、4进行细节设计并要刷涂树脂保护,长度约510mm,可避免电荷边缘积聚。
  静电的产生和消散是一个复杂的过程,对于一般结构很难给出定量计算结果,只能进行定性分析。减少静电产生可以使用抗静电剂、改善结构表面质量,避免结构有凸起部位;加快静电消散也可在结构表面施加火焰喷涂铝或铺贴金属网。考虑工艺可行性及使用可靠性,在结构表面使用抗静电涂层来加快静电消散是最为可行的方法。
  2 机体内系统设备的静电防护设计
  由于各种原因,机体内会沉积大量静电荷,这些电荷与电子设备耦合,会损坏某些元器件,对飞机效能产生直接影响。同时,复合材料制成的机体结构降低了隔离外部电磁场的电磁屏蔽效能,雷电等外部比较强烈的高能量磁场能够使得机体内部一些灵敏的系统部件失效,因此必须对机体内部的系统设备进行静电及高频电磁防护。
  通过机体结构的静电防护设计可以达到一定的电流传导、屏蔽电磁干扰及对静电荷的减少和消散,但为保障电子设备的安全、可靠及降低设备间的电磁影响,对机体内的系统管路和电子设备也要作出相应防护。
  合理安排系统管路的行程和位置,保护方案为:
  1)每个管路上至少安装2个电荷绝缘器,其间距不大于3660mm,以控制静电荷在管路上的聚集;
  2)管路与结构之间的间距最小为6.4mm;
  3)管路的间距严格按照适航要求;
  4)支撑管路的夹子和卡箍采用具有一定传导性的非金属材料制成,安装在金属零件上使管路上的电荷以微弱电流形式传导到金属结构体上;
  通过上述的隔离、搭接设计,可以有效的控制、传导系统设备上的静电荷,并免受强磁场干扰。
  3 静电防护验证
  方案设计不但要阻止静电荷的产生、集聚,同时还要采取措施安全、可控的传导、释放电荷。静电防护设计的合理性、有效性和可靠性必须经试验验证。
  3.1静电防护、泄放试验
  为考察复合材料机体结构在各种飞行状态下产生静电的情况及防护措施效果,对复合材料结构试样要进行各种状态下的电性能试验。通过模拟试验检测静电防护设计符合适航要求。
  3.2 设计结果
  检测上述设计方案的复合材料机体结构可得:
  1)结构整体电阻值近似为80mΩ;
  2)相连金属零件间电阻值小于2.5mΩ;
  3)复合材料零件表面两点间(敷设铜网)电阻值小于10mΩ;
  4)复合材料零件表面两点间(未敷设铜网)电阻值小于500mΩ;
  5)金属零件与复合材料零件(敷设铜网)结合处电阻值小于(10+5)mΩ。
  通过试验,上述设计方案的复合材料机体结构符合适航要求, 满足沉积静电防护。
  4 结论
  随着复合材料使用部位和应用面积的不断扩大,以及电气、电子设备的不断更新,复合材料电性能对飞机特性的影响也逐渐暴露出来,这些问题不解决,势必对飞机的飞行安全构成严重威胁,也影响装备效益。本文所述的飞机复合材料结构采用的静电防护设计方案经实践证明是安全可靠的。
  参考文献:
  [1]中国航空研究院.复合材料结构设计手册.北京:航空工业出版社,2004.9.
  [2]涂冰,刘健.复合材料整体油箱防静电设计研究.探索创新交流(第7集)—第七届中国航空学会青年科技论坛文集
其他文献
摘要:堤防是沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分蓄洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物,是世界上最早广为采用的一种重要的防洪工程。文章就水利工程中堤防防渗施工技术进行深入的探讨,具有一定的参考价值。  关键词:水利工程;堤防防渗;施工技术  0前言  堤防是沿河、渠、湖、海岸边或行洪区、分蓄洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物,是世界上最早广为采用的一种重要的防洪工程。筑堤的目的是防御洪水泛滥,保护沿岸居
期刊
摘要:针对数据挖掘算法以及在解决在线学习领域中解决复杂问题的优势及不足,本文提出一种基于支持向量机SVM算法的学生学习行为聚类算法,并将基于随机森林模型下的基尼指标特征加权的支持向量机方法应用于学生学习行为分析中。从而改善了SVM算法在分类识别方面性能,并且验证了采用数据挖掘算法应用到分析学生学习行为是可行的,并且具有较高的准确性。  关键词:SVM;学习行为聚类  1 引言  随着计算机网络技术
期刊
摘要:在我国化工行业高速发展的同时,化工物流管理的需求也在不断扩大,这在一定程度上表明了化工行业物流管理和供应链管理的重要性。但从总体上看,我国化工行业在物流基础设施建设方面的投入明显不足,相关运输设备的运行效益不高,加上受制于我国物流管理模式落后、经营管理相对粗放、专业化和社会化水平不高等因素的影响,使得化工企业的物流管理水平相对低下、物流管理成本较高,这对整个化工行业的供应链管理是非常不利的,
期刊
摘要:微通道及导热柱作为低温共烧陶瓷(LTCC)主要散热渠道,其结构会影响到系统的散热性能。为获得散热性能较好的微通道及导热柱结构,本文采用有限元软件ANASYS建立了一种特定的LTCC微波组件的三维有限元分析模型,仿真分析了该组件的微通道及导热柱结构的散热性能。结果表明,组件的功率芯片的结温出现在靠近进水口的边角处,为48.9℃,靠近进水口附近的芯片温度较高。由于纵向尺寸效应,导热柱温度纵向呈梯
期刊
摘要:目的:评价脑电客观记忆加工指数(Working Memory Function Index,WMFi)用于评估儿童言语障碍(speech disorders,SD)的可行性。方法:随机选取广东省中医院2016年6月份确诊的言语障碍儿童58例,其中58例言语障碍儿童为实验组(n=58,平均年龄为5.7±2.0),正常脑体检儿童(n=58例,平均年龄为6.3±1.9)为对照组。使用多功能组合式监
期刊
摘要:船舶是重要的交通运输工具之一,船舶涂装技术是造船的主要工艺技术之一。随着社会“环保、绿色、节能”发展理念的不断倡导和深入,船舶绿色涂装技术的开发和研究是响应“环保、绿色、节能”发展理念的重要一环。本文通过介绍船舶涂装技术的发展现状,从而来分析船舶涂装技术中存在的主要问题,进而对船舶绿色涂装技术进行相应的分析和探讨,以应用船舶绿色涂装技术来促进船舶制造业不断向前发展来最终实现可持续发展。  关
期刊
摘要:本文介绍了变压器在运行中的常见故障,并对其原因进行了深入的分析,并提出几种实用的维护措施,为防止发生变压器出现故障,保证电力系统的正常运行提供借鉴。  关键词:变压器;故障分析;维护  在电力系统中,变压器是输变电过程中的重要组成部分,如果出现故障而烧毁,就会影响电网的正常运行,甚至大面积的停电事故,给企业或个人带来损失。随着人们生活质量的不断提高,中国的用电量在逐年增加,电网的安全平稳的运
期刊
摘要:汽车冲压模具作为汽车加工制造的基础,其直接关系着汽车装配以及使用的实际效果,因而汽车冲压模具质量与性能的提升已成为社会关注的热点,故汽车模具企业需要重视冲压模具的开发制造,重点把握冲压模具开发的整个过程,细致探析出有效的开发过程管控措施,从而推动汽车冲压模具开发的实效性。  关键词:汽车冲压模具;开发过程;管控要点  1.冷冲压的特点  在当前来看,冷冲压模具加工方式的优点是非常多的。其主要
期刊
摘要:现如今随着科技的发展,社会的进步,人民生活水平日益提高,对电力的要求也在日益提高,而变电站运行是保证电力企业稳定供电的重要基础,它密切关系到人民的生活工作,所以为保障人民日常生活对电力的需求,我们应在电力企业在日常的供电工作中,定期对变电站进行维护与管理,从而保证变电站电力设备的正常运行。  关键词:变电站;维护风险;控制措施  1.引言  变电站在日常运行过程中会存在一定的风险,控制变电站
期刊
摘要:随着经济的快速发展,我国工业园区的数量不断增加,由此造成水污染问题日益严重。由于工业园区的废水成分来源复杂、水质差异较大且具有一定的毒性,因此工业园区废水防治技术越来越受到国内外研究者的重视。通过对工业园区废水治理技术的研究,总结归纳目前工业园区废水防治存在的问题,并对今后的防治模式进行展望。  关键词:工业园区废水;防治;技术  工业园区是一种将工业企业聚集在一起进行集中管理的园区建设方式
期刊