RU2007344C1

RU2007344C1 - Device for protecting flying vehicle against lightning damage in layer clouds

Info

Publication number: RU2007344C1
Authority: RU
Inventors: В.И. Ермаков
Original assignee: Центральная аэрологическая обсерватория
Priority date: 1991-10-29
Filing date: 1991-10-29
Publication date: 1994-02-15

Abstract

FIELD: aircraft engineering. SUBSTANCE: device has a direct or alternating current supply connected to a point arrestor. Each point arrestor has a core from an insulating material on which a high specific resistance lead is wound. This lead is electrically connected to a flying vehicle shell. The lead is heated by the current supply. EFFECT: improved structure. 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике, используемой для защиты летательных аппаратов (ЛА) от поражения молниями. The invention relates to techniques used to protect aircraft (LA) from lightning damage.

Для защиты самолетов от поражения молниями в слоистообразных облаках в основном, используют устройства, состоящие из набора пассивных статических острийных разрядников, устанавливаемых на законцовках крыльев и оперения самолета в местах наибольших значений напряженности электрического поля. To protect airplanes from lightning strikes in layered clouds, they mainly use devices consisting of a set of passive static tip dischargers mounted on the wingtips and the plumage of the aircraft at the places of the highest electric field strength.

Наиболее близким по технической сущности к данному устройству является устройство, состоящее из набора пассивных острийных разрядников, каждый из которых выполнен в виде закрепленного на изоляторе проводника, один конец которого соединен с обшивкой ЛА. The closest in technical essence to this device is a device consisting of a set of passive pointed arresters, each of which is made in the form of a conductor fixed to an insulator, one end of which is connected to the aircraft skin.

Недостатком известных устройств защиты с пассивными острийными разрядниками является низкая эффективность их работы. Обычно в случае установки разрядника на самолете в оптимальной точке (на законцовке крыла или оперения) он начинает коронировать при заряде, обуславливающем разность потенциалов между самолетом и окружающей средой, равную примерно 10-15 кВ. Порог коронирования разрядников, установленных на кромках крыла или оперения, ближе к фюзеляжу, а также разрядников, установленных группами, существенно выше. При полете самолета или ЛА другого типа в слоистообразных облаках эти и любые другие, в том числе и активные, разрядники покрываются водой или льдом и практически не коронируют. При этом из-за покрытия обшивки (корпуса) ЛА водой или льдом практически не происходит ее (его) разрядка ионами атмосферного воздуха. В то же время из-за работы двигателя происходит непрерывная зарядка ЛА отрицательным электричеством. В камере сгорания двигателя происходит частичная ионизация газовой смеси с образованием свободных электронов и положительных ионов. Так как коэффициент диффузии электронов примерно в 10⁴ раз больше коэффициента диффузии положительных ионов, то они быстро уходят на стенки камеры сгорания и далее на обшивку (корпус) ЛА, а положительные ионы выбрасываются из сопла с газовой струей. У металлов, из которых обычно изготавливают обшивку (корпус) ЛА работа выхода электронов составляет единицы ЭВ. Поэтому электроны не могут покинуть обшивку (корпус) ЛА, а накапливаются на ней до тех пор, пока ЛА своим сильным электрическим полем не инициирует в атмосфере молниевый разряд. При этом часть заряда ЛА уходит в хорошо проводящий канал молнии.A disadvantage of the known protection devices with passive tip arresters is the low efficiency of their work. Usually, if the arrester is mounted on an airplane at an optimum point (wingtip or tail), it begins to coronate at a charge causing a potential difference between the airplane and the environment of about 10-15 kV. The coronation threshold of arresters installed on the edges of the wing or plumage closer to the fuselage, as well as arresters installed in groups, is significantly higher. When flying a plane or another type of aircraft in layered clouds, these and any other, including active, arresters are covered with water or ice and practically do not coronate. At the same time, due to the coating of the aircraft skin (body) with water or ice, it (it) practically does not discharge by ions of atmospheric air. At the same time, due to the operation of the engine, the aircraft is continuously charged with negative electricity. Partial ionization of the gas mixture occurs in the combustion chamber of the engine with the formation of free electrons and positive ions. Since the diffusion coefficient of electrons is approximately 10 ⁴ times greater than the diffusion coefficient of positive ions, they quickly go to the walls of the combustion chamber and then to the skin (body) of the aircraft, and positive ions are ejected from the nozzle with a gas stream. For metals, from which the aircraft casing (body) is usually made, the electron work function is units of EV. Therefore, electrons cannot leave the skin (body) of the aircraft, but accumulate on it until the aircraft with its strong electric field initiates a lightning discharge in the atmosphere. In this case, part of the charge of the aircraft leaves in a well-conducting channel of lightning.

Технической задачей изобретения является исключение возможности инициирования летательным аппаратом (самолетом, ракетой), молний в слоистообразных облаках и ликвидации помех работе радиоэлектронной аппаратуры, обусловленных электростатическими разрядами ЛП-атмосфера. An object of the invention is to exclude the possibility of initiation by an aircraft (aircraft, rocket) of lightning in layered clouds and the elimination of interference with the operation of electronic equipment caused by electrostatic discharges of the LP atmosphere.

Решение технической задачи достигается тем, что в устройство, содержащее острийных разрядников, каждый из которых выполнен в виде закрепленного на изоляторе проводника, один конец которого соединен с обшивкой летательного аппарата, введен источник тока, подключенный к обоим концам проводника каждого из острийных разрядников. The solution to the technical problem is achieved by the fact that a current source connected to both ends of the conductor of each of the pointed arresters is introduced into the device containing the tip arresters, each of which is made in the form of a conductor fixed to the insulator, one end of which is connected to the skin of the aircraft.

На фиг. 1 представлена схема данного устройства; на фиг. 2 - одна из возможных конструкций острийного разрядника. In FIG. 1 shows a diagram of this device; in FIG. 2 - one of the possible designs of the tip arrester.

Устройство содержит источник 1 постоянного или переменного тока, подключенный к острийным разрядникам 2, число которых в зависимости от конструкции ЛА может изменяться от 1 до n. The device contains a source 1 of direct or alternating current connected to the tip arresters 2, the number of which, depending on the design of the aircraft, can vary from 1 to n.

Острийный разрядник 2 состоит из каркаса 3, изготовленного из изоляционного материала, на котором намотан проводник 4 с высоким удельным сопротивлением (например, из константана, манганина или вольфрама). Этот проводник электрически соединен с обшивкой (корпусом) ЛА. Нагрев проводника осуществляется от источника 1 тока. The point arrester 2 consists of a frame 3 made of an insulating material on which a conductor 4 with a high resistivity is wound (for example, from constantan, manganin or tungsten). This conductor is electrically connected to the skin (body) of the aircraft. The conductor is heated from a current source 1.

Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.

При выключенном источнике 1 тока работа устройства во время полета ЛА в облаках не отличается от работы известных устройств. Острийные разрядники 2 покрываются водой и поэтому плохо коронируют. На обшивке ЛА за счет работы двигателей накапливается большой электрический заряд, который может быть сброшен в атмосферу молниевым разрядом. При включенном источнике 1 тока с острийных разрядников за счет нагрева снимается влага и они под действием электрического поля ЛА осуществляют непрерывный сброс в атмосферу избыточного отрицательного заряда с обшивки ЛА, с которой они электрически соединены вместе с источником тока. (56) Брылев Г. Б. , Гашина С. Б. и др. Характеристики электрически активных зон в слоистообразных облаках. Л. Гидрометео- издат, 1989, с. 157. When the source of current 1 is off, the operation of the device during the flight of the aircraft in the clouds does not differ from the operation of known devices. Point arresters 2 are covered with water and therefore are poorly corona. Due to the operation of the engines, a large electric charge is accumulated on the aircraft skin, which can be discharged into the atmosphere by a lightning discharge. When the current source 1 is switched on, the moisture is removed from the tip arresters and, under the influence of the electric field of the aircraft, they continuously discharge into the atmosphere an excess negative charge from the aircraft skin with which they are electrically connected together with the current source. (56) Brylev G. B., Gashina S. B. et al. Characteristics of electrically active zones in stratified clouds. L. Gidrometeo-publ., 1989, p. 157.

Патент США N 3528629, кл. 244-1, 1970. U.S. Patent No. 3,528,629, cl. 244-1, 1970.

Claims

DEVICE PROTECTION AGAINST LIGHTNING IN LAMINATED CLOUDS, containing n pointed arresters, each of which is made in the form of a conductor fixed to the insulator, one end of which is connected to the aircraft skin, characterized in that a current source is connected to it and connected to both the ends of the conductor of each of the n point arresters.