用于航空器雷电直接效应测量的CROWBAR电路及其波形调整方法技术

本发明专利技术公开了一种用于航空器雷电直接效应测量的CROWBAR电路及其波形调整方法，本发明专利技术的电路中包含储能电容、主放电开关、CROWBAR放电开关、波形形成电感和负载。通过减少储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路的剩余电感可以显著改善CROWBAR回路输出电流波形在电流波峰处的振荡；减少CROWBAR放电开关的触发脉冲的幅值，可以显著改善CROWBAR回路输出电流波形在电流波峰处的瞬态干扰；通过在储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路中串联阻尼电阻，但阻尼电阻不包含在CROWBAR放电开关与波形形成电感形成的网孔回路中。以上方法均可以有效改善和提高CROWBAR回路输出电流波形的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空航天的雷电防护
，涉及一种航空器雷电直接效应测试用的CROWBAR电路，特别涉及航空器雷电直接效应测试用的CROWBAR电路的波形调整方法。
技术介绍
随着飞机设计的改进和碳纤维复合材料技术的进步，碳纤维增强型聚合物复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymers)在大型民用飞机、军用飞机、无人机及隐形飞机等航空器上的用量不断增长，空客A350XWA上CFRP材料所占的比例达到53%。相比较传统使用的铝、钢和钛合金材料，CFRP的电传导性能差，使得CFRP层合板在雷击情况下无法像金属材料那样具有短时间使积累的电荷迅速转移或扩散的能力，这部分积聚的能量以焦耳热的形式使得CFRP温度急剧升高，从而导致CFRP的纤维断裂、树脂热解、深度分层等严重损伤。但雷电对飞机的直接效应除包含有包含着大电流引发的磁场力及焦耳热效应外，还包含雷电高压冲击波的冲击力效应。美国机动工程师协会SAE、美国军用标准MIL STD和欧洲民航组织EUR0CAE对飞机及其部件的雷电直接效应的试验波形和试验方法做了详细规定。大飞机等航空器不同区域采用雷电直接效应用电流A分量、B分量、C分量和D分量的组合进行测试，其中，雷电电流峰值较大的A分量和D分量均采用CROWBAR电路实现。但现有CROWBAR电路的输出电流波形在主放电开关和CROWBAR放电开关换路瞬间存在特别大的振荡，波形质量较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路的波形调整方法，其使得CROWBAR电路能够输出质量优良的电流波形。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的:本专利技术首先提出一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路，其特征在于，包含储能电容、主放电开关、CROWBAR放电开关、波形形成电感和负载；所述储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关连接形成网孔回路；所述CROWBAR放电开关与波形形成电感、负载连接形成网孔回路；在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，包含电气连接线、主放电开关、ROWBAR放电开关的等效电感和等效电阻；同样在CROWBAR放电开关与波形形成电感、负载形成的网孔回路中，也包含电气连线的等效电感、CROWBAR放电开关的等效电感、波形形成电感的电感、负载的等效电感以及电气连线的等效电阻、波形形成电感的等效电阻、CROWBAR放电开关的等效电阻和负载的等效电阻；当控制系统的触发脉冲施加在主放电开关的触发电极上时，已充电的储能电容通过主放电开关、波形形成电感和负载放电，在CROWBAR电路输出的脉冲电流达到峰值时，控制系统输出一触发脉冲施加在CROWBAR放电开关的触发电极上，CROWBAR放电开关导通放电，主放电开关打开，CROWBAR回路中波形形成电感的磁场能量通过CROWBAR放电开关和负载放电。进一步，以上在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，等效电感包括等效电感Lrl和等效电感Lr2 ;所述等效电感Lrl包含储能电容高压端与主放电开关高压端之间的电气连线A-B的等效电感、主放电开关低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线C-D之间的电气连线等效电感、以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线G-H之间的等效电感；所述等效电感Lr2包含主放电开关的低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线D-E之间的电气连线等效电感、CROWBAR放电开关的等效电感以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线F-G之间的等效电感。进一步，以上在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，等效电阻包括等效电阻Rl和等效电阻R2 ;所述等效电阻Rl包含储能电容高压端与主放电开关高压端之间的电气连线A-B的等效电阻、主放电开关低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线C-D之间的电气连线等效电阻、以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线G-H之间的等效电阻；所述等效电阻R2主放电开关的低压端与CROWBAR放电开关的高压端之间的电气连线D-E之间的电气连线等效电阻、CROWBAR放电开关的等效电阻以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线F-G之间的等效电阻。本专利技术提出一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路波形调整方法:减少储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路的等效电感，使得在主放电开关与CROWBAR放电开关在换路瞬间储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路的剩余磁场能量尽可能小，从而忽略储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路的暂态过程对CROWBAR回路输出电流波形的影响。进一步的，以上方法中，采用大截面棒状电极或宽铜板作为储能电容与主放电开关、主放电开关与CROWBAR放电开关高压端的电气连接线以及储能电容的低压端与CROWBAR放电开关低压端的电气连接。本专利技术提出另一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路波形调整方法:通过降低CROWBAR放电开关触发脉冲的幅值，减少CROWBAR放电开关的触发脉冲对换路后储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路的剩余磁场能量对CROWBAR放电开关、波形形成电感、负载回路的瞬态干扰，从而提高CROWBAR回路输出电流波形的质量。本专利技术再提出另一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路波形调整方法:在储能电容、主放电开关、CROWBAR放电开关形成的网孔回路中串联一阻尼电阻，所述阻尼电阻不包含在CROWBAR放电开关与波形形成电感形成的网孔回路中，使得在主放电开关和CROWBAR放电开关换路后，储能电容、主放电开关、CR0WABR放电开关形成的网孔回路的暂态过程缩短，从而提高CROWBAR回路输出电流波形的质量。本专利技术具有以下有益效果:本专利技术的用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路中包含储能电容、主放电开关、CROWBAR放电开关、波形形成电感和负载。通过减少储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路的剩余电感可以显著改善CROWBAR回路输出电流波形在电流波峰处的振荡；减少CROWBAR放电开关的触发脉冲的幅值，可以显著改善CROWBAR回路输出电流波形在电流波峰处的瞬态干扰；通过在储能电容、主放电开关和CROWBAR放电开关形成的网孔回路中串联阻尼电阻，但阻尼电阻不包含在CROWBAR放电开关与波形形成电感形成的网孔回路中。以上方法均可以有效改善和提高CROWBAR回路输出电流波形的质量。【附图说明】图1是本专利技术的航空器雷电直接效应测试用CROWBAR电路的原理图。图2是本专利技术的航空器雷电直是效应测试用CROWBAR电路的等效电路图。图3是本专利技术的航空器雷电直是效应测试用CROWBAR电路中抑制CR0WABR电路输出电流波形波峰处振荡的阻尼电阻的连接方法。其中:1为储能电容；2为主放电开关；3为CROWBAR开关；4为波形形成电感；5为负载；6为脉冲电流检测线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于航空器雷电直接效应测量的COWBAR电路，其特征在于，包含储能电容(1)、主放电开关(2)、CROWBAR放电开关(3)、波形形成电感(4)和负载(5)；所述储能电容(1)、主放电开关(2)与CROWBAR放电开关(3)连接形成网孔回路；所述CROWBAR放电开关(2)与波形形成电感(4)、负载(5)连接形成网孔回路；在储能电容(1)、主放电开关(2)与CROWBAR放电开关(3)形成的网孔回路中，包含电气连接线、主放电开关(2)、ROWBAR放电开关(3)的等效电感和等效电阻；同样在CROWBAR放电开关(2)与波形形成电感(4)、负载(5)形成的网孔回路中，也包含电气连线的等效电感、CROWBAR放电开关(2)的等效电感、波形形成电感(4)的电感、负载(5)的等效电感以及电气连线的等效电阻、波形形成电感(4)的等效电阻、CROWBAR放电开关(2)的等效电阻和负载的等效电阻；当控制系统的触发脉冲施加在主放电开关(2)的触发电极上时，已充电的储能电容(1)通过主放电开关(2)、波形形成电感(3)和负载(5)放电，在CROWBAR电路输出的脉冲电流达到峰值时，控制系统输出一触发脉冲施加在CROWBAR放电开关(3)的触发电极上，CROWBAR放电开关(3)导通放电，主放电开关(2)打开，CROWBAR回路中波形形成电感(4)的磁场能量通过CROWBAR放电开关(3)和负载(5)放电。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：姚学玲，陈景亮，许雯珺，孙晋茹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61