飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法与流程

专利2025-03-06  41


本发明属于飞行器雷击防护,涉及飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法。


背景技术:

1、雷电作为一种典型的自然界极端环境,严重威胁着航空、航天飞行器表面天线设备的飞行安全。天线设备通常布置于飞行器的机头、机身上下表面,天线设备表面通常包覆有用于透波、整流的复合材料天线罩,飞行器的天线设备及其天线罩本身在设计之初一般不具备防雷的功能,在遭受雷击时,雷电高电压、大电流很可能对天线罩造成绝缘击穿,随后雷电通道进入天线罩内部,致使含有金属材料的天线设备接闪,对前端的天线设备和后端的电源系统造成破坏,对飞行器的飞行安全构成严重威胁。

2、当前惯常采用在天线罩表面布置雷电防护设备,布置在天线罩表面的雷电防护设备一般含有金属材料,虽然具备了一定的雷电防护的功能,却对天线设备的工作性能影响明显,难以兼顾防雷-透波的一体化要求。


技术实现思路

1、本发明的目的是提供飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,解决了现有技术附加在天线罩及天线设备上的雷电防护设备,结构设置不合理,难以兼顾防雷-透波一体化防护的问题。

2、本发明所采用的技术方案是,飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,步骤如下:

3、步骤1、明确雷电分区位置;

4、步骤2、确定雷电环境;

5、步骤3、对天线罩及天线设备进行建模;

6、步骤4、提取天线罩和内部金属设备的结构参数,确定初步布局方案;

7、步骤5、建立静电场仿真计算模型,得到雷电防护设备安装前后对天线罩内外的电场强度分布的影响;

8、步骤6、建立电磁场仿真计算模型,得到雷电防护设备安装前后对天线性能的影响;

9、步骤7、进行雷电试验;

10、步骤8、优化静电场仿真计算模型,完善雷电防护设备布局;

11、步骤9、采用不同测试方法验证导流条对天线性能的影响程度;

12、步骤10、完善天线罩表面的雷电防护设备的选型;

13、步骤11、确定最终的布局方案。

14、本发明的有益效果是,既可保证天线罩及天线设备具备防雷功能,同时兼顾雷电过程中天线罩及天线设备的正常工作性能,实现了防雷-透波一体化防护,提高天线罩及天线设备的雷电防护设计总体效率。



技术特征:

1.飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤如下:

2.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤1中,雷电分区参照标准sae arp 5414b-2018、gjb3567a-2023或rtca do-160g来确定。

3.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤2中,

4.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤4中,提取天线罩和内部金属设备的结构参数,选择初步布局方案:指防护设备在天线罩表面的布局设计方案,方案的内容包括:1)选择防护设备;2)选择防护设备的型号规格;3)布局防护设备。

5.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤6中,根据天线设备的频段和姿态,结合防护设备自身的结构参数、材料属性、布局位置,基于cst、feko、hfss或eastwave任一仿真软件环境下,建立天线罩、天线设备以及雷电防护设备的电磁场仿真计算模型,得到雷电防护设备安装前后对天线性能的影响。

6.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤7中,雷电试验分为高电压附着破坏试验和大电流物理破坏试验,一是由高电压附着破坏试验的结果,确定天线罩表面不会接闪,雷电均附着于防护设备上;二是由大电流物理破坏试验的结果,确定防护设备本体以及防护设备的接地在承受雷电大电流后,不会造成结构失效。

7.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤8中,根据步骤2、步骤5和步骤7,通过仿真计算结果和测试结果的对比,不断优化天线罩、天线设备以及雷电防护设备的静电场仿真计算模型,完善天线罩表面的雷电防护设备布局,调整和优化的具体方式如下:

8.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤9中,使用步骤8中的雷电防护设备布局,对天线罩及天线设备进行天线性能测试,得到雷电防护设备对天线性能的影响测试结果,针对不同天线及天线罩类型,使用相应的测试方法,验证安装在天线罩上的不同型号、不同尺寸规格、不同布置位置的导流条对天线罩内天线性能的影响程度,验证步骤6中仿真计算结果的合理性。

9.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤9中,测试方式分为以下三类:

10.根据权利要求1所述的飞行器天线罩及天线设备防雷-透波一体化防护方法,其特征在于,步骤10中,结合步骤6和步骤9,通过仿真计算结果和测试结果的对比,不断优化天线罩、天线设备以及雷电防护设备的电磁场仿真计算模型,得到更加准确的雷电防护设备对天线性能影响结果,完善天线罩表面的雷电防护设备的选型;


技术总结
本发明公开了飞行器天线罩及天线设备防雷‑透波一体化防护方法,步骤是:明确雷电分区位置;确定雷电环境;对天线罩及天线设备进行建模;提取天线罩和内部金属设备的结构参数,确定初步布局方案;建立静电场仿真计算模型,得到雷电防护设备安装前后对天线罩内外的电场强度分布的影响;建立电磁场仿真计算模型,得到雷电防护设备安装前后对天线性能的影响;进行雷电试验;优化静电场仿真计算模型,完善雷电防护设备布局;采用不同测试方法验证导流条对天线罩内天线性能的影响程度;完善天线罩表面的雷电防护设备的选型;确定最终的布局方案。本发明属于飞行器雷击防护技术领域,兼顾了防雷‑透波一体化的实施。

技术研发人员:赵晓雨,杜鸣心,魏兴,熊秀,郑新宽,何征,王策,何相勇,姚永杰,杨建峰
受保护的技术使用者:西安爱邦电磁技术有限责任公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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