一种飞机雷电附着点仿真评估方法技术

本申请属于电磁兼容及雷电防护技术领域，特别涉及一种飞机雷电附着点仿真评估方法。本申请的飞机雷电附着点仿真评估方法，利用电磁建模及仿真手段，可以在飞机设计的任意一个阶段开展，仿真评估结果生成迅速，支撑飞机设计方案的迭代收敛。该方法不需要制作实物模型，经济代价小，仿真结果经过多个型号的试验验证，适用于不同飞机构型以及不同飞机状态的雷电附着点评估。本申请为飞机的雷电附着点快速评估以及飞机雷电分区提供高精度仿真工具，支撑飞机的迭代设计。撑飞机的迭代设计。撑飞机的迭代设计。

A simulation evaluation method of aircraft lightning attachment point

【技术实现步骤摘要】
一种飞机雷电附着点仿真评估方法


[0001]本申请属于电磁兼容及雷电防护
，特别涉及一种飞机雷电附着点仿真评估方法。

技术介绍

[0002]地球上每天平均产生雷暴800万次，飞机不可避免的要遭遇大气雷电环境，巨大的雷电能量和雷电电磁辐射使得飞行事故时有发生，飞机雷电防护是保证飞机飞行安全的必要措施。飞机雷电防护目标为飞机必须具有防止雷电引起的灾难性后果的保护措施，飞机雷电分区是将飞机表面按照不同的雷电附着特性或传递特性所划分的区域，通过区域划分引导全机的雷电防护设计，飞机雷电分区是飞机雷电防护的第一步。
[0003]通常的飞机雷电分区方法主要基于飞机模型件的雷电附着点试验测试，通过全机的雷电附着点分布进而确定飞机的雷电分区。飞机模型件的雷电附着点试验测试存在以下问题：一是试验测试采用缩比飞机模型件，与全尺寸的飞机雷击结果存在一定差异；二是测试空间受限，边缘效应和随机性可能导致结果不准确；三是飞机模型件制作成本高昂，模型件属于特定设计状态下的特定构型，飞机设计是一个迭代的动态过程，试验结果不一定适用于最终的飞机设计状态和构型。
[0004]因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

技术实现思路

[0005]本申请的目的是提供了一种飞机雷电附着点仿真评估方法，以解决现有技术存在的至少一个问题。
[0006]本申请的技术方案是：
[0007]一种飞机雷电附着点仿真评估方法，包括：
[0008]步骤一、构建飞机雷电附着点仿真场景，预估飞机的雷电附着点，并在预估的雷电附着点布置电场监测器F
i
，i表示第i个电场监测器；
[0009]其中，所述飞机雷电附着点仿真场景包括自然先导放电场景以及飞机闪电回击场景，所述自然先导放电场景中设置有棒电极、飞机以及接地平板，所述飞机闪电回击场景中设置有平板电极、飞机以及接地平板；
[0010]步骤二、构建飞机飞行姿态参考坐标系，获取多个飞机飞行姿态Z
j
，j表示第j个飞行姿态，每个飞行姿态具有对应的俯仰角和滚转角；
[0011]步骤三、对各个飞行姿态进行雷电附着点仿真，提取电场监测器F
i
的最大电场强度E
ij
以及相应的位置坐标(X
ij
，Y
ij
，Z
ij
)，计算该坐标点分别至棒电极、平板电极以及接地平板的间距D
ij
、H
ij
、L
ij
；
[0012]步骤四、根据预置的雷电附着点判定准则，分别判定各个飞行姿态的雷击入点和雷击出点，统计所有飞行姿态的雷击入点和雷击出点，得到各个雷击入点和雷击出点的频次和概率；
[0013]步骤五、从各个雷击入点和雷击出点中筛选出雷电附着点。
[0014]在本申请的至少一个实施例中，步骤四中，所述雷电附着点判定准则包括自然先导放电场景雷电附着点判定准则以及飞机闪电回击场景雷电附着点判定准则。
[0015]在本申请的至少一个实施例中，所述自然先导放电场景雷电附着点判定准则包括：
[0016]C1：距离棒电极最近的预估的雷电附着点为雷击入点，该雷击入点的E
ij
和D
ij
记录为E
C1j
和D
C1j
；
[0017]C2：在C1的基础上，其它预估的雷电附着点的D
ij
满足D
ij
‑
D
C1j
<a1，并且E
ij
满足E
ij
/E
C1j
>b1，则该预估的雷电附着点为雷击入点，其中，a1取值小于1.5米，b1取值大于0.5；
[0018]C3：在C2的基础上，其它预估的雷电附着点的D
ij
满足D
ij
‑
D
C1j
<a2，并且E
ij
满足E
ij
/E
C1j
>b2，则该预估的雷电附着点为雷击入点，其中，a2取值小于3米，b2取值大于1；
[0019]C4：距离接地平板最近的预估的雷电附着点为雷击出点，该雷击出点的E
ij
和L
ij
记录为E
C4j
和L
C4j
；
[0020]C5：在C4的基础上，其它预估的雷电附着点的L
ij
满足L
ij
‑
L
C4j
<a3，并且E
ij
满足E
ij
/E
C4j
>b3，则该预估的雷电附着点为雷击出点，其中，a3取值小于1.5米，b3取值大于0.5。
[0021]在本申请的至少一个实施例中，所述飞机闪电回击场景雷电附着点判定准则包括：
[0022]D1：距离平板电极最近的预估的雷电附着点为雷击入点，该雷击入点的E
ij
和H
ij
记录为E
D1j
和H
D1j
；
[0023]D2：在D1的基础上，其它预估的雷电附着点的H
ij
满足H
ij
‑
H
D1j
<a4，并且E
ij
满足E
ij
/E
D1j
>b4，则该预估的雷电附着点为雷击入点，其中，a4取值小于1.5米，b4取值大于0.5；
[0024]D3：距离接地平板最近的预估的雷电附着点为雷击出点，该雷击出点的E
ij
和L
ij
记录为E
D3j
和L
D3j
；
[0025]D4：在D3的基础上，其它预估的雷电附着点的L
ij
满足L
ij
‑
L
D3j
<a5，并且E
ij
满足E
ij
/E
D3j
>b5，则该预估的雷电附着点为雷击出点，其中，a5取值小于1.5米，b5取值大于0.5。
[0026]在本申请的至少一个实施例中，步骤五中，所述从各个雷击入点和雷击出点中筛选出雷电附着点包括：
[0027]将频次不小于预定次数n的雷击入点或雷击出点确定为雷电附着点；
[0028]针对频次小于预定次数n的雷击入点或雷击出点进行雷电附着点仿真，结合飞机表面电荷极性分布以及对应的飞行姿态在整个生命周期的时间占比判定该雷击入点或雷击出点是否作为雷电附着点，将保留的雷击入点或雷击出点确定为雷电附着点。
[0029]在本申请的至少一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞机雷电附着点仿真评估方法，其特征在于，包括：步骤一、构建飞机雷电附着点仿真场景，预估飞机的雷电附着点，并在预估的雷电附着点布置电场监测器F
i
，i表示第i个电场监测器；其中，所述飞机雷电附着点仿真场景包括自然先导放电场景以及飞机闪电回击场景，所述自然先导放电场景中设置有棒电极、飞机以及接地平板，所述飞机闪电回击场景中设置有平板电极、飞机以及接地平板；步骤二、构建飞机飞行姿态参考坐标系，获取多个飞机飞行姿态Z
j
，j表示第j个飞行姿态，每个飞行姿态具有对应的俯仰角和滚转角；步骤三、对各个飞行姿态进行雷电附着点仿真，提取电场监测器F
i
的最大电场强度E
ij
以及相应的位置坐标(X
ij
，Y
ij
，Z
ij
)，计算该坐标点分别至棒电极、平板电极以及接地平板的间距D
ij
、H
ij
、L
ij
；步骤四、根据预置的雷电附着点判定准则，分别判定各个飞行姿态的雷击入点和雷击出点，统计所有飞行姿态的雷击入点和雷击出点，得到各个雷击入点和雷击出点的频次和概率；步骤五、从各个雷击入点和雷击出点中筛选出雷电附着点。2.根据权利要求1所述的飞机雷电附着点仿真评估方法，其特征在于，步骤四中，所述雷电附着点判定准则包括自然先导放电场景雷电附着点判定准则以及飞机闪电回击场景雷电附着点判定准则。3.根据权利要求2所述的飞机雷电附着点仿真评估方法，其特征在于，所述自然先导放电场景雷电附着点判定准则包括：C1：距离棒电极最近的预估的雷电附着点为雷击入点，该雷击入点的E
ij
和D
ij
记录为E
C1j
和D
C1j
；C2：在C1的基础上，其它预估的雷电附着点的D
ij
满足D
ij
‑
D
C1j
<a1，并且E
ij
满足E
ij
/E
C1j
>b1，则该预估的雷电附着点为雷击入点，其中，a1取值小于1.5米，b1取值大于0.5；C3：在C2的基础上，其它预估的雷电附着点的D
ij
满足D
ij
‑
D
C1j
<a2，并且E
ij
满足E
ij
/E
C1j
>b2，则该预估的雷电附着点为雷击入点，其中，a2取值小于3米，b2取值大于1；C4：距离接...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄国帅，张挺，徐宏伟，祈雪峰，毛宇，王焱，张涛，孙红鹏，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司沈阳飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：