航空复合材料结构雷击损伤与雷击防护的研究进展

新型飞机均大量使用纤维增强树脂基复合材料(FRP)作为结构用材,若缺乏足够的保护措施,在遭受雷击之后,这些FRP结构往往会出现比传统飞机相应金属结构更为显著的损伤和破坏,因此,新型飞机FRP结构的雷击防护是一个对航空运行安全具有重大影响的关键问题。综述了国内外关于雷击产生的热/电/磁单一场或复合耦合场对飞机FRP结构造成的损伤问题的研究进展,探讨了雷击时飞机FRP结构中直接损伤和间接损伤的形成机理,分析了飞机FRP结构雷击损伤程度的影响因素。此外,还对当前飞机雷击防护领域常用的雷击防护措施以及飞机FRP结构雷击防护能力的鉴定试验进行了介绍,展望了飞机FRP结构雷击防护领域的研究重点和难点。     

商用飞机复合材料构件损伤与失效分析

列举了飞机复合材料构件使用中出现的损伤与失效现象,根据复合材料的特性和设计因素,从飞机运行中恶劣的环境因素和制造维修中的影响因素两个方面,分析了产生损伤的原因,及其分层、进水、雷击、应力、断裂相互作用而失效的主要因果关系,提出了在制造维修中加以控制预防的要点,阐明了保证粘接质量和及时发现处理损伤、防止外力冲击以及保持防雷、隔热、保护漆层良好和边缘密封的重要性.     

雷电流组合波形下碳纤维/环氧树脂基复合材料层压板雷击损伤试验

为了评估碳纤维/环氧树脂基复合材料位于不同飞机雷击分区下的雷击损伤程度及损伤特征,采用A+B、D+B+C和A+B+C+D 3种不同的雷电流波形组合,对两类不同尺寸复合材料层压板试验件（Type1和Type2）进行了模拟雷电流冲击试验,通过目视损伤观察和超声损伤扫描,分析评估了复合材料位于飞机1A区、2A区及1B区时的雷击损伤程度及特征,同时还对含铜网防护碳纤维/环氧树脂基复合材料层压板在不同雷击分区下的雷击防护效果进行了评估。结果表明：不同雷击分区下,碳纤维/环氧树脂基复合材料在雷电流作用下的损伤模式基本一致,包括纤维断裂、基体烧蚀及分层损伤;对于相同类型试验件,1B区对应雷击损伤程度最严重,其次为2A区,1A区损伤程度最小;在相同雷击分区下,长宽比较小的Type1型试验件雷击损伤程度大于长宽比较大的Type2型试验件;0.25 mm厚铜网能够有效对碳纤维/环氧树脂基复合材料进行雷击防护,位于1A区、2A区及1B区的含防护与无防护Type2型试件,前者雷击损伤程度较后者分别下降88.9%、53.9%和68.7%。     

波音737飞机雷击防护,检查和修理

雷击影响飞行安全,可能导致航班延误甚至航班取消,严重时造成机毁人亡的惨痛后果。本文介绍了波音737飞机有关雷击的一些知识以期帮助航空公司机组和工程技术人员更好的了解该机型的雷击防护,飞机遭受雷击后的检查和修理措施等。     

碳纤维蜂窝夹层结构防雷击铜网胶膜共固化设计及雷击与承载能力试验

为有效防止直升机碳纤维蜂窝夹层复合材料蒙皮在雷击环境遭受雷击损伤,采用在蜂窝夹层结构表面铺设铜网胶膜一次固化成形的方法预防。针对直升机不同雷电附着区的七种典型蜂窝夹层结构采用A+B+C+D和D+B+C两种雷电流试验波形进行雷电直接效应试验,并采用面内剪切试验对试验件雷击前/后承载能力和铜网胶膜对承载能力的影响进行试验对比分析。试验证明,在蜂窝夹层结构表面铺设铜网胶膜一次固化成形的方法,能够有效预防雷击损伤,试验件未出现基体大面积烧蚀、分层和片状剥落等现象;承载能力试验中蜂窝夹层结构表现沿载荷加载方向起皱破坏的模式;试验件在雷击前/后承载能力衰减不明显,最大衰减量为4.5%;铜网胶膜有助于提高试验件承载能力,C型试验件相比H型试验件承载能力提高了26.9%;试验件承载能力分散性相对较小,最大分散度为10.4%。     

浅谈飞机防雷的基本原理

雷击给飞机飞行带来了极大的危害,如何科学有效地减少雷击,就成为了研究者的重要课题。本文通过对雷击的危害、飞机防雷的原理展开分析,通过对防雷措施的探究,为其安全飞行提供了重要的建议。     

碳纤维增强聚合物基复合材料雷击损伤研究进展

目前航空航天飞行器使用较多的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)结构在遭遇雷击等强电磁环境时，往往表现出更严重的损伤和破坏。总结了针对CFRP雷击损伤特性开展的理论和试验研究，揭示了雷电流作用下CFRP直接损伤的形成机理，并从不同角度探讨了影响CFRP直接雷击损伤的因素。此外，对雷电冲击后的复合材料剩余强度问题进行了分析。未来继续开展CFRP直接雷击损伤研究工作时，仍需进一步考虑实际雷电环境下电流的综合影响。     

含紧固件复合材料层压板结构雷击烧蚀损伤特征分析

为了对含紧固件复合材料层压板的雷击烧蚀损伤特征进行分析,根据雷击过程中的能量平衡关系,建立了含紧固件复合材料层压板结构雷击烧蚀损伤数学分析模型。基于该分析模型,在ABAQUS中建立了含紧固件复合材料层压板结构雷击烧蚀损伤分析三维有限元模型,并对不同电势边界条件下的雷击烧蚀损伤进行了分析。分析结果表明:由于金属紧固件的存在,雷电流可以通过紧固件沿层压板结构厚度方向传导,然后在各铺层内进行电流分配,各方向铺层传导雷电流的能力与该层电势梯度方向和电势梯度方向的电导率有关;在不同的电势边界条件下,各层的电势分布有所差异,从而导致了各铺层传导雷电流能力的不同,最终引起不同的雷击烧蚀损伤分布。通过本文的研究,能够对含紧固件复合材料层压板结构的雷击烧蚀损伤特征有定性的认识。     

含紧固件复合材料层压板雷击后损伤及力学性能退化试验

以含金属紧固件编织结构碳纤维/环氧树脂复合材料层压板为研究对象,通过人工模拟雷电流试验,并结合目视观察、超声损伤扫描、微米X射线三维成像及高倍显微镜等损伤检测手段,对其在雷电流直接效应作用下的损伤模式、机制及特征进行了分析,同时,采用材料力学性能试验系统,对其雷击后的静拉伸承载能力退化程度进行了评估。研究结果表明：由金属紧固件引起的"雷电流分散效应"导致含紧固件复合材料层压板雷击损伤以分层损伤为主,且损伤沿层压板整个厚度方向分布;雷击损伤的产生存在一个雷电流强度门槛值,当雷电流强度小于该值时,层压板不会出现损伤;紧固孔周围的雷击损伤在静拉伸过程中会产生"应力分散效应",导致含紧固件层压板静拉伸承载能力随雷击峰值电流的增加先提高后下降。     

论飞机消防技术

飞机在任何状态下行驶，火灾都是造成损失的重要原因。人员伤亡等众多案例都是伴随着飞机火灾的事件。针对国防部门而言，飞机火灾造成的代价过大。所以不论是保护飞机还是预防人员财产损失来看，减缓或者去除火灾隐患的技术是非常紧迫的。     

不同防护形式复合材料板雷击损伤分区特性

基于A+B+C+D 4种标准雷电流波形的联合作用,开展了不同防护形式复合材料板雷击试验。考虑放电通道物理特性,分析放电通道与复合材料表面间的作用过程,将复合材料表面损伤区域分解成初始附着区、附着传导区、附着扩展区、二次附着区和扫掠损伤区,并对未防护基准件、局部喷铝、全喷铝防护件及铜网防护件4类板的各区域进行了损伤特性分析。结果表明:复合材料表面损伤是强电磁场条件下放电通道热电物理特性与复合材料表面热电特性及电荷分布的共同作用结果;复合材料表面铝层喷涂方式、厚度以及均匀程度均影响表面损伤的对称性和损伤分区特性;铜网防护造成复合材料板表面粗糙使得表面损伤分区复杂;表面电荷累积特性和分布的均匀程度直接影响二次附着区和扫掠损伤区的分布;复合材料表面雷击损伤包括纤维升华、断裂、起毛,基体炭化熔融、烧蚀,材料分层、剥落以及防护材料的熔融汽化和断裂等。分析结果可以用于复合材料雷击防护定性设计。     

电子汽车衡如何防止雷击

文章叙述了雷电的种类及对用电设备造成的损坏。对于户外安装使用的电子汽车衡这类设备尤其要注意预防雷击,以及预防雷击应采取的措施。     

复合材料风电叶片避雷防护研究进展

复合材料风电叶片作为风力发电机组的一个重要组成部件,一旦受雷击损坏,经济损失巨大。因此对风力叶片避雷防护的研究越来越受到人们的关注。本文主要分析了风力叶片受雷击后的几种损伤形式和损伤机理,还总结了目前常用的几种避雷接收器的形式,并对国外在叶片避雷防护方面的研究进展进行了介绍。     

沈阳国家安全局人身伤亡雷击风险评估计算

针对由雷击可能造成的危害,对沈阳国家安全局预防雷击进行风险评估,分析雷电对该建筑群的危害和因此带来的风险.     

计算机信息网络的防雷系统研究

随着科学技术的迅猛发展,计算机信息网络技术得到普遍地应用,给人们的工作、生活和学习带来极大的便利。然而目前,雷击导致计算机信息网络受毁的情况层出不穷,如何预防雷击给计算机带来的损害,是我们当前必须要解决的重要问题。简要论述雷电对计算信息网络的危害以及防雷的原理,并提出防雷的措施。     

飞机阻力伞轴颈断裂分析

通过对断裂轴颈和同批次轴颈的断口检查,材质检验,拉断力测试和飞机着陆放伞速度推算等分析工作,确定造成架机损伤事故征侯的原因是飞机着陆放伞速度超出设计允许值,造成阻力伞轴颈一次过载断裂,飞机冲出跑道而损伤.     

大型商用飞机撞击核安全壳的动力响应分析

核电厂安全壳结构在大型商用飞机撞击下的动力响应是目前核安全领域关注的热点。基于LS-DYNA程序对大型商用飞机撞击安全壳全过程进行了数值模拟。以大型商用飞机A380为基础机型,包络目前典型商用飞机的基本特征,建立了精细化的全尺寸飞机模型,并基于飞机撞击力的目标荷载曲线对飞机模型进行了优化。同时建立了钢筋混凝土安全壳和周围厂房的有限元模型,以及基于飞机引擎撞击试验对安全壳模型进行了验证。选取安全壳较为危险的部位进行飞机垂直撞击的耦合分析,得到了飞机撞击的破坏现象、撞击力、混凝土损伤以及撞击位移随时间变化的规律和特点,相关工作和结论可为工程安全评估和结构设计提供参考。     

飞机热损伤检修技术的实践探微

由于飞机在制造过程中大量使用对高温敏感的材料，例如塑料、橡胶、复合材料以及铝合金等，对高温十分敏感。因此在飞机使用的过程中极易造成热损伤。文章主要介绍了如何对飞机热损伤进行检测和评估，并且讨论了对飞机热损伤应该如何进行检修，为检测和修复飞机的热损伤提供了技术方面的依据。     

雷击冲击力作用下复合材料层合板动力学响应及损伤特性

采用基于连续介质损伤理论（CDM）的复合材料三维渐进损伤分析模型,以ABAQUS有限元分析软件为平台,结合VUMAT子程序,对雷击冲击力作用下的复合材料层合板进行了三维动力学分析,研究了雷击冲击力作用下层合板的动力学响应及损伤特性。结果表明,在雷击冲击力作用下,层合板做降幅振荡运动,冲击力做功与层合板内能和动能相互转换,同时伴随着黏性耗散能,冲击力做功大小可用雷电流库伦量与作用积分的函数表示;层合板损伤由外力做功大小决定,对于同种材料,基体、纤维及分层损伤分别存在不同的损伤能量临界值,当冲击力做功大于该值,层合板会产生对应的损伤;在相同边界支持条件下,冲击力总功最大值决定了不同损伤类型损伤状态变量的大小,与波形参数和峰值电流无关。     

含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板拉伸剩余强度预测

为了对含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板的剩余强度进行预测,基于连续介质损伤力学法(CDM)和唯象分析法,建立了表征复合材料雷击热-力耦合损伤的刚度矩阵渐进损伤退化模型。基于该模型,通过ABAQUS有限元仿真软件,建立了含雷击热-力耦合损伤的复合材料层压板结构三维模型。结合UMAT子程序,完成了拉伸载荷下的剩余强度预测。结果表明:通过与试验对比,仿真结果与试验结果取得了良好的一致性。本文所建立模型,能够有效进行含雷击热-力耦合损伤复合材料层压板结构拉伸剩余强度预测。