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碳纤维复合材料雷击研究进展
来源: | 作者:pmo663da6 | 发布时间: 227天前 | 892 次浏览 | 分享到:
1、引言

雷电、闪电、雷击,都是自然界中的一种巨大能量释放的过程,它的能量既体现在超高电压上,又体现在超高电流上,还体现在电压电流的快速变化上。雷电的电压最高可以达到亿伏以上的能量等级,而电流峰值达到200kA以上的雷电可占发生总数的 1/50。  山西避雷塔

统计表明,一架固定航线的飞机,平均每年要遭到一次雷击。一架军用飞机,在其寿命周期内,平均要遭到两次雷击。迄今为止,已有很多架飞机遭受雷击,并且造成了机毁人亡的事故,这些雷击事故严重影响着航空航天的安全。

为了减轻飞机重量,飞机设计公司对复合材料(CFRP,玻璃纤维等等)的需求与日俱增。在大量使用复合材料的同时也增大了其不利的安全隐患,其中最大的一个原因是复合材料不具备良好的导电性,当遇到雷电的攻击时,在机身通过的最高电流高达200kA,巨大的电流通过复合材料会引起燃烧并破坏复合材料结构使其破裂或分层,以致给飞机带来灾难性的危害,影响飞行安全。所以,在飞机防雷设计中需要在可能的雷击附着点和雷电流出口点之间设计充分的雷电流通路,以雷电流通过飞机结构时,不会引起灾难性损伤,这是飞机防雷保护的最基本原则。  山西避雷器

铝材一直作为过去60年来的飞机和航天建设中所用材料的主要原料,因为复合材料电流传导性是相对低的,对雷击保护的常规方法是在复合材料上增加导电性材料(涂层、箔,延长箔,等铝制材料)。金属涂层的使用势必会增加直升机整体重量。随着构建更高效的飞机越来越大的需求,制造商正在设计出更多基于轻质复合材料的组件。目前的复合材料结构包括发动机舱,襟翼,翼尖,甚至直升机和风力涡轮机旋转叶片。然而,复合材料并不是电的良导体。如果没有适当的保护,他们很容易受到雷击并造成严重损害。

目前将铝和铜的微型电网材料纳入到这些复合材料结构的表面,使得能够快速消散组件的表面雷击能量,以防止损害到微型电网下面的复合材料。精密微型金属网格是复合材料飞机结构中的防雷击保护的首选材料。全球大部分航空公司如波音、巴西航空工业公司等都会选择精密微型金属网格作为其防雷击保护的首选材料。飞机制造商正迅速地意识到微型金属网格材料的选择对于提高飞机整体性能和防雷安全的优越性。运城防雷检测

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金属微网结构

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复合材料防雷微网分层结构

在计算机技术飞速发展的今天,电磁工程师广泛地借助于计算机和软件来进行设计和优化。大多数电磁问题虽然最终可归结到求解某类强制边界条件的偏微分方程(组),但是很少实际问题可以离开计算机得到解决。在过去的许多年里,电磁计算方法有了长足的发展,这主要得益于新的高效精确算法的不断涌现和计算机硬件的快速发展。这门学科吸引了无数数学家、工程师、物理学家和计算机科学家们的注意力,促成了数学、物理与计算机等众多学科的联姻。计算电磁学已应用到高压设计、浪涌电流分析、雷电分区分析、复合材料分层结构分析等领域。太原防雷公司


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