RU2395434C2 - Aircraft lightning protection device - Google Patents
Aircraft lightning protection device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2395434C2 RU2395434C2 RU2008132262/11A RU2008132262A RU2395434C2 RU 2395434 C2 RU2395434 C2 RU 2395434C2 RU 2008132262/11 A RU2008132262/11 A RU 2008132262/11A RU 2008132262 A RU2008132262 A RU 2008132262A RU 2395434 C2 RU2395434 C2 RU 2395434C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- lightning
- aircraft
- output
- filter
- airframe
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к авиационной технике, в частности к средствам защиты летательного аппарата (ЛА) от повреждений при интенсивном воздействии грозовых разрядов молнии на корпус ЛА, и может быть применено для других объектов.The invention relates to aeronautical engineering, in particular to means for protecting an aircraft (A / C) from damage due to the intense impact of lightning discharges of lightning on an aircraft body, and can be applied to other objects.
Целью изобретения является повышение безопасности полетов, улучшение эксплуатационных характеристик путем предотвращения прохождения разряда молнии на корпус ЛА.The aim of the invention is to increase flight safety, improve operational characteristics by preventing the passage of a lightning discharge on the aircraft body.
Уровень техникиState of the art
Известны средства улавливания электрических зарядов молнии, например, для защиты от молнии корпуса ЛА, включающие металлизированное экранирование всего самолета, экранирование наиболее важных электропроводящих систем и отсеков оборудования, фильтрацию сигналов, которые могут поступить на вход высокочувствительного оборудования, или отвод этих сигналов по другим каналам, замену электрической волоконно-оптической проводкой (см. Aviation Week and Space Technology, 1983, v119, 12/1х, №11).Known means of trapping electric charges of lightning, for example, to protect the aircraft from lightning, include metallized shielding of the entire aircraft, shielding of the most important electrically conductive systems and equipment compartments, filtering signals that can be input to highly sensitive equipment, or removing these signals through other channels, replacing electrical fiber optic wiring (see Aviation Week and Space Technology, 1983, v119, 12 / 1x, No. 11).
Известны первые транспортные самолеты «Фалькон - 50» на которых применены крупные компоненты из композиционных материалов (КМ). Противомолниевая защита этих элементов осуществлена с помощью металлической окантовки из титана. Откидные капоты двигателей самолета «Фалькон - 900» сделаны из фенольного углепластика, они имеют металлизацию из олова для защиты оборудования и систем двигателя от наведенных токов.The first Falcon-50 transport aircraft are known, on which large components from composite materials (KM) are used. Anti-lightning protection of these elements is carried out using a metal edging of titanium. The folding hoods of the Falcon - 900 aircraft engines are made of phenolic carbon fiber, they have tin metallization to protect equipment and engine systems from induced currents.
Однако уровни напряжения и тока, наведенные в проводах, могут при этом достигать величин, значительно превышающих допустимые.However, the voltage and current levels induced in the wires can reach values significantly higher than permissible.
Используемые КМ от ударов молнии выгорают, разрушаются от злектродинамических сил. При воздействии молнии электропроводка является основным коллектором паразитной энергии, возникающей на входе в электрическое оборудование (см. «Защита современных самолетов от атмосферного электричества и электромагнитных импульсов». Техническая информация, 1987 г., №9, ЦАГИ, стр.1-12).Used KM from lightning strikes burn out, are destroyed by electrodynamic forces. When exposed to lightning, electrical wiring is the main collector of parasitic energy that occurs at the entrance to electrical equipment (see. "Protection of modern aircraft from atmospheric electricity and electromagnetic pulses." Technical Information, 1987, No. 9, TsAGI, pp. 1-12).
Известен молниеотвод, который относится к устройству защиты летательных аппаратов от поражения молниями в слоистообразных облаках, содержащему n острийных разрядников, каждый из которых выполнен в виде закрепленного на изоляторе проводника, одни конец которого соединен с обшивкой летательного аппарата, к обоим концам проводника подключен источник постоянного или переменного тока (см. пат. RU №2007344, 1991.10.29).Known lightning conductor, which relates to a device for protecting aircraft from lightning strikes in stratified clouds, containing n pointed arresters, each of which is made in the form of a conductor mounted on an insulator, one end of which is connected to the aircraft skin, a constant or connected source is connected to both ends of the conductor alternating current (see US Pat. RU No. 2007344, 1991.10.29).
Однако заряды от молнии, частично накопившиеся в n острийных разрядниках, проводниках и на корпусе ЛА, снижают надежность работы бортового радиоэлектронного оборудования.However, lightning charges, partially accumulated in n pointed arresters, conductors and on the aircraft body, reduce the reliability of the on-board electronic equipment.
Известно молниезащитное средство обтекателя бортовой антенны самолета, содержащее молниеотводящие пластины, выполненные в виде диэлектрических продольных пластин, с закрепленными на их внешней части с зазором металлическими электропроводными сегментами, соединенными между собой резистивным слоем. Основа продольной пластины выполнена из стеклопластика толщиной 0,1 дюйма, а резистивный слой - из материала типа R-14. Связка из продольных пластин установлена на поверхности обтекателя, концы пластин заземлены с помощью электропроводных средств на массу ЛА. Такое молниезащитное средство обеспечивает обтекателю раднопрозрачность, см. пат. US 3.416.027, НКИ 315-36.Known lightning protection means for a fairing of an aircraft’s onboard antenna, containing lightning conductors made in the form of dielectric longitudinal plates, with metal conductive segments fixed to their outer part with a gap, interconnected by a resistive layer. The base of the longitudinal plate is made of 0.1-inch fiberglass, and the resistive layer is made of R-14 type material. A bunch of longitudinal plates is installed on the surface of the fairing, the ends of the plates are grounded using electrically conductive means to the mass of the aircraft. Such a lightning protection device provides radome transparency to the fairing, see US Pat. US 3.416.027, NCI 315-36.
Однако при повторных ударах молнии происходит снижение молниестойкости, разрушение покрытий из-за большой плотности тока в пятне импульсной электрической дуги между металлическими сегментами пластин от ударов молнии, а стекание накопившегося заряда происходит по всей поверхности ЛА и через антенну в окружающую атмосферу.However, with repeated lightning strikes, lightning resistance decreases, coatings are destroyed due to the high current density in the spot of a pulsed electric arc between the metal segments of the plates from lightning strikes, and the accumulated charge flows off over the entire surface of the aircraft and through the antenna into the surrounding atmosphere.
Известно устройство для защиты ЛА от поражения молнией, содержащее стекатели зарядов, молниеотвод, выполненный в виде мишени, встроенной в корпус ЛА и электрически изолированной от корпуса, соединенной с соответствующими зонами удаления зарядов посредством токоотвода из последовательно разветвляющихся проводников, входы которых через электропроводную мишень и дроссель связаны с корпусом ЛА, а выходы - с зонами удаления зарядов, см. АС №1409104.A device is known for protecting an aircraft from lightning damage, comprising charge strippers, a lightning rod made in the form of a target integrated into the aircraft body and electrically isolated from the case, connected to the corresponding charge removal zones by a current collector from sequentially branching conductors, the inputs of which are through an electrically conductive target and a choke connected to the aircraft’s hull, and the outputs to the charge removal zones, see AC No. 1409104.
Однако сложное исполнение устройства, разветвляющиеся проводники снижают прочность ЛА и не обеспечивает надежность работы бортового оборудования.However, the complex design of the device, branching conductors reduce the strength of the aircraft and does not ensure the reliability of the onboard equipment.
Таким образом, известные молниезащитные средства не обеспечивают достаточную молниезащиту и надежность работы бортового оборудования, а также защиту корпуса ЛА в условиях обледенения при полетах в слоистых облаках.Thus, the known lightning protection means do not provide sufficient lightning protection and the reliability of the onboard equipment, as well as the protection of the aircraft body under icing conditions when flying in layered clouds.
Технический результат, на достижение которого направлено заявляемое устройство для защиты летательного аппарата от поражения молнией, заключается в повышении эффективности молниезащиты бортового оборудования.The technical result, which is achieved by the claimed device for protecting the aircraft from being struck by lightning, is to increase the efficiency of lightning protection of onboard equipment.
Для получения указанного технического результата в предлагаемом устройстве для защиты летательного аппарата от поражения молнией, содержащем молниеотвод, выполненный в виде, например, мишени - молниеприемника, размещенного в соответствующей зоне ЛА, встроенного в корпус ЛА и электрически изолированного от корпуса, соединенный с ним токоотвод с заземлением на корпусе ЛА, согласно изобретению токоотвод выполнен в виде электрического резонансного LC-фильтра, содержащего конденсатор и дроссель с одной низкоомной обмоткой, к выходу которой параллельно подключен диодный мост, в диагональ которого включен конденсатор большой емкости - накопитель энергии зарядов молнии.To obtain the specified technical result in the proposed device for protecting the aircraft from being struck by lightning, containing a lightning rod, made in the form, for example, of a target - a lightning rod, located in the corresponding area of the aircraft, built into the aircraft body and electrically isolated from the body, connected to it by a down conductor with grounding on the aircraft housing, according to the invention, the collector is made in the form of an electric resonant LC filter containing a capacitor and a choke with one low-resistance winding, to the output of which a diode bridge is connected in parallel, in the diagonal of which a large-capacity capacitor is included - a storage of energy of lightning charges.
Кроме того, в устройстве для защиты летательного аппарата от поражения молнией с целью защиты обтекателя антенны ЛА устанавливают группу молниеприемников, подключенных к общему входу резонансного LC-фильтра.In addition, in the device for protecting the aircraft from being struck by lightning in order to protect the aircraft antenna fairing, a group of lightning rods is connected to the common input of the resonant LC filter.
Дроссель выполнен с двумя обмотками, ко второй дополнительной обмотке дросселя подключен второй диодный мост, в диагональ которого включены сопротивление, стабилитрон и параллельно ему конденсатор С3, сигнальная лама, размещенная на приборной доске пилота для сигнализации летчику.The throttle is made with two windings, a second diode bridge is connected to the second additional winding of the throttle, the diagonal of which includes resistance, a zener diode and a capacitor C3 in parallel with it, a signal llama placed on the pilot's instrument panel for signaling to the pilot.
Такое выполнение заявляемого молниеотвода позволит повысить безопасность полетов, надежность защиты ЛА, исключить прохождение тока электрического разряда молнии на корпус летательного аппарата за счет использования предлагаемого устройства, поглощающего практически полностью энергию молнии, что улучшает эксплуатационные характеристики оборудования. Устройство обеспечивает более надежную защиту от попадания заряда молнии на обшивку корпуса ЛА от поражения молнии, в частности, в условиях обледенения или полета в слоистых облаках, когда во всех рассмотренных аналогах не обеспечивается полная защита, поэтому заряд молнии проходит по корпусу на острийные стекатели.This embodiment of the inventive lightning rod will improve flight safety, reliability of aircraft protection, and prevent the passage of electric lightning discharge current to the aircraft body through the use of the proposed device, which absorbs almost all lightning energy, which improves the operational characteristics of the equipment. The device provides more reliable protection against a lightning charge getting on the skin of an aircraft’s hull from lightning damage, in particular, under icing or flying in layered clouds, when full protection is not provided in all the analogs considered, therefore the lightning charge passes through the body to the pointed gangways.
Перечень чертежейList of drawings
Изобретение поясняется чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
фиг.1 представляет принципиальную электрическую схему устройства для защиты летательного аппарата от поражения молнией, выполненного в соответствии с изобретением;figure 1 is a circuit diagram of a device for protecting an aircraft from being struck by lightning, made in accordance with the invention;
фиг.2 представляет принципиальную электрическую схему устройства со схемой сигнализации летчику;figure 2 is a circuit diagram of a device with a signaling circuit to a pilot;
фиг.3 представляет переходной процесс в электрическом резонансном контуре LC-фильтра.3 represents a transient in the electrical resonance circuit of an LC filter.
Устройство для защиты летательного аппарата от поражения молнией содержит молниеотвод, выполненный в виде, например, мишени - молниеприемника 1, размещенного в соответствующей зоне ЛА, встроенного в корпус ЛА и электрически изолированного от корпуса, электрический резонансный LC-фильтр 3, вход которого соединен с выходом молниеприемника 1, а выход - с заземлением на корпусе ЛА 2. Электрический резонансный LC-фильтр 3 выполнен из конденсатора С1 и дросселя. Дроссель выполнен с одной низкоомной обмоткой, к ее выходу параллельно подключен диодный мост, в диагональ которого включен конденсатор большой емкости С2 - накопитель энергии зарядов молнии (см. фиг.1).A device for protecting an aircraft from being struck by lightning comprises a lightning rod made, for example, in the form of a target - an
При наличии группы молниеприемников, размещенных в определенной зоне ЛА, в предлагаемом устройстве вход резонансного LC-фильтра 3 подключен к общему выходу группы молниеприемников.In the presence of a group of lightning rods located in a certain area of the aircraft, in the proposed device, the input of the
Возможен вариант выполнения дросселя с двумя обмотками (см. фиг.2).A possible embodiment of a choke with two windings (see figure 2).
В этом случае устройство для защиты летательного аппарата от поражения молнией содержит молниеотвод, выполненный в виде, например, мишени - молинеприемника 1, размещенного в соответствующей зоне ЛА, встроенного в корпус ЛА и электрически изолированного от корпуса, электрический резонансный LC-фильтр 3, вход которого соединен с выходом молниеприемника 1, а выход - с заземлением на корпусе ЛА 2. Электрический резонансный LC-фильтр 3 выполнен из конденсатора С1 и дросселя с двумя обмотками, первая обмотка которого выполнена низкоомной, к ее выходу параллельно подключен диодный мост, в диагональ которого включен конденсатор большой емкости С2 - накопитель энергии зарядов молнии.In this case, the device for protecting the aircraft from being struck by lightning contains a lightning rod, made in the form, for example, of a target - an
К выходу второй обмотки дросселя подключен второй диодный мост, в диагональ которого включены сопротивление, стабилитрон и параллельно ему емкость С3, сигнальная лампа, размещенная на приборной доске пилота для сигнализации летчику.A second diode bridge is connected to the output of the second inductor winding, the diagonal of which includes resistance, a zener diode and parallel to it capacitance C3, a signal lamp located on the instrument panel of the pilot for signaling to the pilot.
Работа устройства для защиты летательного аппарата от поражения молниейThe operation of the device to protect the aircraft from lightning
Предлагаемое устройство работает следующим образом. При близком разряде молнии к ЛА, например, на мишени - молниеприемнике 1, концентрируются заряды, которые стекают в электрический резонансный LС-фильтр 3, состоящий из индуктивного сопротивления в виде дросселя и емкости С1, значения которых выбраны такими, чтобы в этом контуре возникал резонанс напряжения с максимально возможной амплитудой. При этом условии, как известно из курса физики, на выходе такого контура ток практически равен нулю, следовательно, хотя выход резонансного контура и связан с корпусом ЛА, заряд тока молнии на него практически не проходит. Однако в результате резонанса в контуре LС амплитуда напряжения может достигать значительных величин, что потребует использовать дроссель и конденсаторы такими, чтобы они были рассчитаны на напряжения, на порядок отличающиеся от входного сигнала разряда молнии. Поэтому в предлагаемом устройстве на выходе резонансного LС-фильтра установлен диодный мост, в диагональ которого подключен накопитель энергии разряда молнии. Тем самым достигается резкое снижение амплитуды напряжения 6 (см. фиг.3), где показаны ось напряжения 4 и ось времени 5. Мощность (энергия) разряда молнии накапливается на накопительной емкости С2 на длительное время по сравнению с продолжительностью входного разряда молнии, длящегося от 0,01 сек до 0,1 сек. В этом и есть основное отличие от всех предлагаемых ранее устройств.The proposed device operates as follows. When a lightning strike is close to an aircraft, for example, on a target -
Для защиты от ударов молнии таких зон, как обтекатель антенны ЛА, устанавливают группу молниеприемников, подключая их выход к общему входу резонансного LC-фильтра предлагаемого устройства.To protect against lightning strikes in such areas as the aircraft antenna fairing, a group of lightning rods is installed, connecting their output to the common input of the resonant LC filter of the proposed device.
Для сигнализации посредством сигнальной лампочки пилоту о попадании молнии (см. фиг.2) в предлагаемом устройстве используют дроссель с двумя обмотками, к выходу второй дополнительной обмотки подключают второй диодный мост, в диагонали которого включены сопротивление, стабилитрон и параллельно ему конденсатор С3, с помощью которых обеспечивают накопление энергии, например, для питания сигнальной лампы.For signaling by means of a signal light to the pilot about lightning strikes (see Fig. 2), a throttle with two windings is used in the proposed device, a second diode bridge is connected to the output of the second additional winding, in the diagonal of which resistance, a zener diode and a capacitor C3 are connected in parallel with which provide energy storage, for example, to power a signal lamp.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет защитить корпус ЛА 2 от поражения молнией. По результатам экспериментов определено, что основной разряд молнии и значительная часть мощности улавливаются фильтром.Thus, the proposed device allows you to protect the hull of the
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008132262/11A RU2395434C2 (en) | 2008-08-06 | 2008-08-06 | Aircraft lightning protection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008132262/11A RU2395434C2 (en) | 2008-08-06 | 2008-08-06 | Aircraft lightning protection device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2395434C2 true RU2395434C2 (en) | 2010-07-27 |
Family
ID=42698215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008132262/11A RU2395434C2 (en) | 2008-08-06 | 2008-08-06 | Aircraft lightning protection device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2395434C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611109C2 (en) * | 2011-10-25 | 2017-02-21 | Зе Боинг Компани | Method and apparatus for detecting lightning strike |
RU2656784C1 (en) * | 2017-07-27 | 2018-06-06 | Публичное акционерное общество "Авиационная холдинговая компания "Сухой" | Device for verification of restricted diode performance |
-
2008
- 2008-08-06 RU RU2008132262/11A patent/RU2395434C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2611109C2 (en) * | 2011-10-25 | 2017-02-21 | Зе Боинг Компани | Method and apparatus for detecting lightning strike |
RU2656784C1 (en) * | 2017-07-27 | 2018-06-06 | Публичное акционерное общество "Авиационная холдинговая компания "Сухой" | Device for verification of restricted diode performance |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8836160B1 (en) | Method and application for vehicle power system isolation | |
US5532897A (en) | High-voltage surge eliminator | |
EP3434599B1 (en) | Methods and systems for aircraft lightning strike protection | |
CN109450413B (en) | High-voltage double-exponential wave pulse source for simulating complex electromagnetic environment | |
RU2395434C2 (en) | Aircraft lightning protection device | |
Bastrikov et al. | Fast primary energy storage based on linear transformer scheme | |
US11322924B2 (en) | Thunderbolt arrest-type lightning protection device | |
Nanevicz | Static charging and its effects on avionic systems | |
RU2467524C1 (en) | Active lightning conductor | |
RU2101819C1 (en) | Lighting protector | |
RU2767515C1 (en) | Lightning arrester device for tethered copter | |
RU2352502C1 (en) | Device to check up aircraft resistance to lighting | |
Wang et al. | Experimental research on multiple stages EMP protection measure for HF transmitter | |
RU2186448C1 (en) | Lightning protector | |
US3848174A (en) | High voltage solid-state rectifier system | |
RU2467443C1 (en) | Method of active lightning protection of buildings, structures and territories | |
KR101180019B1 (en) | The bypass moudule of high-altitude electromagnetic pulse | |
US11757279B2 (en) | Surge arrester for fire mitigation | |
Nanevicz | Static charging effects on avionic systems | |
US2567205A (en) | Precipitation static reducing aircraft antenna | |
Sack et al. | Design and test of a modular trigger generator for over-voltage triggering of Marx generators | |
Farriz et al. | A new source of renewable energy from lightning stroke: A small scale system | |
Kawiecki et al. | Lightning and Surge Protective Devices for Survivability of Electrical Systems | |
CN110556711A (en) | Self-charging pulse discharging lightning arrester | |
RU2007344C1 (en) | Device for protecting flying vehicle against lightning damage in layer clouds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20120827 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140807 |