Испытания на молниестойкость

Седьмая часть статьи "Молниезащита самолётов"

Определение точек удара молнии

По правилам международной авиационной организации ИКАО ни один самолёт не может использоваться для пассажирских перевозок без детальных испытаний на молниестойкость. Их методика имитирует последствия воздействия на летательный аппарат прямого удара молнии с предельными параметрами. Требования к процедуре испытаний настолько жесткие, что до сих пор их организация создает большие проблемы, а результаты далеко не всегда трактуются однозначно.

Едва ли не основной вопрос касается методики испытаний на избирательную поражаемость молниями. Они должны определить места наиболее вероятного контакта канала молнии с поверхностью самолёта. Пока не придумано ничего иного, кроме мелкомасштабных моделей. Их помещают в разрядный промежуток длиной до 10 -15 м и обстреливают искровыми разрядами, которые формируются источником высокого напряжения (рис. 11).

рис. 11. Лабораторные испытания на избирательную поражаемость самолета

Нельзя сказать, что у специалистов много доверия к таким испытаниям. Их результаты сильно зависят от масштаба модели, от полярности импульса напряжения, формирующего искру, и даже от временным параметров импульса. В лучшем случае здесь можно говорить о качественных оценках. Не многим обоснованнее и способ стендовых испытаний по определению мест вероятного старта молнии от поверхности самолета в электрическом поле грозового облака. На этот раз модель приблизительно метрового размера помещают в промежуток между плоскоми электродами с однородным электрическим полем. Места старта стримерных вспышек, заметные на фотографиях (рис. 12), отождествляют с местами наиболее вероятного инициирования молнии.

Последствия воздействия тока и электромагнитного поля

На рис. 13 нормированный импульс тока, воспроизводящий первый и последующие компоненты молниевой вспышки, а также длительный ток между ними.

рис. 13. Схема нормированного импульса тока молнии

Схема не раскрывает параметры фронта импульса, а они очень важны для представлений о тредуемых параметрах высоковольтного источника на испытательном стенде. Так вот нормированная длительность фронта первого импульса тока принята равной 2 мкс, а его максимальная крутизна A_i = 100 кА/мкс. Вот теперь можно представить себе параметры источника, которые потребуются для полномасштабных испытаний современного авиалайнера.

Крутизна фронта A_i тока в нагрузке индуктивностью L обеспечивается при выходном напряжении источника

(9)

Для грубой оценки погонную индуктивность проводника в микрогенри можно отождествить с его длиной в метрах. Откуда для современного авиалайнера L ≈ 50 мкГн. Подстановка этого значения в (9) при A_i = 100 кА/мкс дает U = 5 МВ. Уже только по одной этой причине испытательная установка получается сложной и дорогостоящей. Вот почему при любой возможности стремятся испытывать самолёт не целиком, а его отдельные фрагменты относительно небольшой длины. Так поступают, например. когда нужно испытать на молниестойкость новые материалы обшивки, отдельные узлы крепления или наружные датчики. Ограниченная длина образца позволяет обойтись источниками пониженного напряжения.

Специалисты по молниезащите самолётов редко могут похвастать совершенным испытательным оборудованием. Работа здесь предстоит большая, а пока несовершенство испытаний пытаются компенсировать запасами в проектных расчётах конструктивных элементов. Такое решение особо удачным не назовешь. В авиации есть поговорка: "Абсолютно надёжный самолёт будет иметь единственный недостаток – не взлетит!"

Э. М. Базелян, д.т.н., профессор
Энергетический институт имени Г.М. Кржижановского, г. Москва

Читайте далее "8. Что сулят композитные материалы"

Смотрите также:

Смотрите также: