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国产大飞机C919到底能抗多大雷电?

2017-05-12 浙江雷升电子有限公司 阅读

5月5日,国产大型客机C919承载着国人的骄傲,在上海浦东国际机场一飞冲天,凌空翱翔,成功首飞!


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C919是我国首次按照国际标准研制、拥有自主知识产权的大型客机,从大型飞机研制重大科技专项正式立项至今已有十载,真可谓十年磨一剑。它的成功首飞是民族品牌的骄傲,意味着中国民航将不再依赖国外进口,中国的飞机制造真正走出一条自主研制的大发展之路,中国已跻身全球少数几个能够自主制造大型客机的国家行列中。


首飞之前,C919多批部件和设备在西安高新区进行了雷电防护试验。西安爱邦电磁技术公司按照国内外主流雷电防护试验标准,对C919进行了防雷电体检,为首飞保驾护航。


利用电磁仿真软件研究雷击飞机效应


爱邦电磁拥有国内顶尖的雷电与电磁环境实验室,先后承担了我国多种重点机型的雷电防护设计、仿真和试验鉴定任务,而C919客机研发难度大,新技术大量应用,适航审查严格,对它的雷电防护也提出了极为严苛的要求。


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一架大飞机的启航,综合来讲需要突破10项关键技术,包括飞机总体设计、气动特性预测方法、噪声预测和减噪措施、载荷确定技术、高效结构和强度设计技术、长寿命高可靠性结构设计技术、防雷设计和抗高强度辐射设计、多轮起落架设计技术、先进复合材料结构设计技术以及适航审定的特殊要求的鉴定技术。

 

C919客机某关键机载设备大量采用新材料和新工艺,产品多项性能达到国际一流水平,但新技术的应用也带来了防雷的难题。


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据中航工业基础院飞机雷电防护首席专家、安徽省飞机雷电防护实验室主任、合肥工业大学段泽民教授介绍,C919大型客机的一大亮点是采用了大量先进复合材料,不仅使舱内噪音降低至60分贝,还使飞机重量减轻,但是关于复合材料的雷电防护却是一个世界性难题。


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 雷击飞机的直接效应


“碳纤维复合材料有一个缺点就是电阻比较高,导电能力差,而机翼又是容易遭受雷击的一个部位。”段泽民说,团队承担了C919全复合材料机翼雷电防护研究工作,提出了在机翼中设计雷电分流条肋的技术方案,解决了大尺寸复合材料雷电防护难题。

 

当雷电流通过机翼的时候,电位梯度会非常高,容易对飞机内部的电子设备安全造成威胁。为了解决这个问题,必须在飞机机翼的防雷结构里增加一个能够满足飞机接地要求的金属肋结构。

 

然而,增加金属肋并不是一件容易事,金属的性能必须考量周全。“既要满足雷电安全要求,还不能增加太多重量,我们在做的时候克服了很多困难。”段泽民说,仅增加金属肋一项就历经2年,开展了数百次实验,不断找寻各种各样的方案。

 

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除了机翼,飞机机载外部电气电子设备也是飞机雷电防护设计与试验的难题。段泽民团队对机载各类灯具,如着陆灯、标志灯开展防护设计研究及试验验证,为该类设备的设计定型提供了重要依据,并获得国外联合供应商的认可。


从2008年C919项目正式启动时,段泽民就参与其中,主要是为C919的雷电安全开展前沿基础研究及信号的技术攻关。此前他曾承担我国首架ARJ21飞机、中法合作的EC175/Z15直升机的雷电防护工作,并分别获得了美国联邦航空局(FAA)、欧洲航空安全局(EASA)的认可。

 

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C919大型飞机到底能抗多大雷电?

 

雷电是由大气层中不同湿度和温度的气流相对运动而形成的自然现象,平均每天约发生800万次雷电,其中幅值高达200千安以上的雷电流占0.5%。”段泽民表示,从理论和试验的情况来看,C919大型客机能承受住200千安雷电的打击,抗雷能力非常强。


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C919大型客机首架机于2015年11月2日正式下线,标志着我国可以自主生产大型客机。据报道,合肥工业大学安徽省飞机雷电防护重点实验室承担了C919国产大客机的雷电防护设计,这也是我国目前唯一的大型专业飞行器雷电防护实验室。


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实验室采用平板电极模拟雷云


安徽省飞机雷电防护重点实验室成立于1995年,从事各种飞行器,包括飞机、直升机、导弹、火箭、飞船等雷电与静电防护领域的研究,承担了我国航空工业迄今为止几乎全部军机和大部分民机的雷电防护试验研究。


目前实验室已发展成我国规模最大、体系最完善、科研能力最强的大型飞行器雷电防护实验室,是世界上继美、法之后第三个研究能力与之相当的研究团队。现在,我国航空工业中几乎全部的军机和大部分民机的雷电防护试验研究工作都在该实验室完成。段泽民先后获得数十项省部级科技成果奖励,并出版了《航空器雷电防护技术》等多部专著,参与制定相关国家与军用标准。


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