RU2501719C2 - Регистрация удара молнии - Google Patents
Регистрация удара молнии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2501719C2 RU2501719C2 RU2009109742/11A RU2009109742A RU2501719C2 RU 2501719 C2 RU2501719 C2 RU 2501719C2 RU 2009109742/11 A RU2009109742/11 A RU 2009109742/11A RU 2009109742 A RU2009109742 A RU 2009109742A RU 2501719 C2 RU2501719 C2 RU 2501719C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- devices
- aircraft
- lightning
- structural element
- aircraft according
- Prior art date
Links
- APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N pyraflufen-ethyl Chemical compound C1=C(Cl)C(OCC(=O)OCC)=CC(C=2C(=C(OC(F)F)N(C)N=2)Cl)=C1F APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 25
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 claims description 11
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims description 5
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 claims 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 7
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 5
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000004821 Contact adhesive Substances 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000011179 visual inspection Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000033748 Device issues Diseases 0.000 description 1
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000004566 IR spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 1
- 230000010006 flight Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 210000004072 lung Anatomy 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
- H01T4/06—Mounting arrangements for a plurality of overvoltage arresters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
- B64D45/00—Aircraft indicators or protectors not otherwise provided for
- B64D45/02—Lightning protectors; Static dischargers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
- G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/50—On board measures aiming to increase energy efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
- Elimination Of Static Electricity (AREA)
- Insulators (AREA)
Abstract
Летательный аппарат содержит композитный конструктивный элемент и группу небольших легких устройств связи, приспособленных для их опроса и предназначенных для регистрации удара молнии в зоне покрытия участка конструктивного элемента. Каждое устройство становится неработоспособным, если вблизи него проходит ток молнии. 2 н. и 13 з. п. ф-лы, 8 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к летательным аппаратам, а более конкретно к устройствам и способам, позволяющим определить прохождение молнии через определенную часть летательного аппарата.
Уровень техники
Летательные аппараты авиации общего назначения и большие коммерческие реактивные летательные аппараты чувствительны к разряду молнии. Несмотря на наличие металлических защитных вставок, композитные конструктивные элементы в таких летательных аппаратах плохо отводят избыточные электрические токи и электромагнитные воздействия, возникающие при разрядах молнии.
Ввиду вышесказанного летательный аппарат с композитными конструктивными элементами может быть снабжен молниезащитой. Например, на поверхность или вовнутрь конструктивного элемента может быть введена проводящая среда для отвода и перераспределения тока молнии.
Однако существует проблема определения того, что ток молнии прошел через определенную часть летательного аппарата. Разряд молнии может войти и выйти в разных местах, и ток молнии может миновать траектории прохождения молниезащиты или непредсказуемо пройти между ними. В качестве примера разряд молнии может ударить в носовую часть фюзеляжа, пройти к задней части фюзеляжа и выйти в случайном месте на горизонтальном стабилизаторе. В местах входа и выхода разряда может произойти повреждение композитного материала. Повреждения композитного материала могут также возникнуть вдоль пути прохождения тока молнии.
Повреждение, вызванное разрядом молнии, может быть скрытым, или оно может не выявляться при визуальном контроле. Для выявления повреждения, вызванного разрядом молнии, приходится обследовать очень большие площади летательного аппарата. Однако неразрушающий контроль очень больших площадей занимает много времени и приводит к большим затратам. Более того, некоторые участки (например, участки, содержащие поверхностные дефекты и нарушение покраски) могут быть пропущены, если нужно проконтролировать очень большие площади.
Раскрытие изобретения
В настоящем изобретении предлагается летательный аппарат, содержащий композитный конструктивный элемент и группу небольших легких устройств связи, имеющих возможность их опроса и предназначенных для регистрации удара молнии в зоне покрытия соответствующим устройством части конструктивного элемента. Причем каждое указанное устройство выходит из работы, если по меньшей мере вблизи него проходит ток молнии.
В соответствии с другим вариантом выполнения устройство, подвергаемое электромагнитным воздействиям, содержит подложку и группу меток радиочастотной идентификации, закрепленных на подложке и предназначенных для регистрации электромагнитного воздействия на устройство. Каждая метка становится неработоспособной, если по меньшей мере вблизи нее проходит ток, вызванный электромагнитным воздействием.
В настоящем изобретении предлагается способ анализа состояния конструкции летательного аппарата, включающий опрос группы устройств связи, покрывающих часть летательного аппарата, выявление находящихся в нерабочем состоянии устройств и по неработоспособным устройствам определение зон испытаний.
Краткое описание чертежей
Ниже изобретение более подробно рассмотрено со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
на фиг.1 - схематичное представление летательного аппарата;
на фиг. 2а и 2б - различные картины распределения устройств связи, предназначенных для регистрации удара молнии в зоне покрытия на летательном аппарате;
на фиг.3 - устройство связи, устанавливаемое на поверхности конструктивного элемента летательного аппарата;
на фиг.4 - устройство связи, вмонтированное внутрь конструктивного элемента летательного аппарата;
на фиг.5 - устройство связи, закрепленное на накладном элементе к поверхности летательного аппарата;
на фиг.6 - блок-схема, иллюстрирующая способ регистрации удара молнии;
на фиг.7 - блок-схема беспроводного устройства связи. Подробное описание
На фиг.1 представлен летательный аппарат 110, включающий группу композитных конструктивных элементов. Некоторые композитные структурные элементы могут быть выполнены целиком из композитного материала, такого как стеклопластик или пластик, армированный графитовым волокном. Другие конструктивные элементы могут представлять собой сочетание композитных материалов и металлов. Например, композитный конструктивный элемент может содержать композитный материал, металлические крепежные детали, навесные электропроводные перемычки и металлические вставки молниезащиты.
Некоторые из композитных конструктивных элементов летательного аппарата более чувствительны к разрядам молнии, чем другие. На широкофюзеляжных летательных аппаратах гражданского назначения некоторую часть наиболее чувствительных конструктивных элементов составляют кабина 120, концевые части (концы) 130 крыльев и вертикальных и горизонтальных стабилизаторов, а также обтекатели 140. Фюзеляж 150 летательного аппарата и другие конструктивные элементы 160 также могут быть высокочувствительными.
Разряд молнии может войти и выйти в различных местах летательного аппарата 110, и ток молнии может проходить ниже линии молниезащиты или проходить по непредсказуемому пути, который может быть скрыт или не обнаруживаться при визуальном контроле.
На фиг.2а изображена группа легких, вызываемых по запросу устройств 220 связи, формирующих область регистрации удара молнии на участке 210 чувствительного конструктивного элемента. Каждое из устройств 220 становится неработоспособным, если оказывается под прямым воздействием разряда молнии или вблизи места разряда. Если во время грозы одно из устройств 220 становится неработоспособным, можно предположить, что на участке 210 возник ток молнии. Если цепочка устройств 220 становится неработоспособной, то можно не только предположить, что возник ток молнии, но также определить возможный путь прохождения этого тока.
Работоспособность устройства 220 можно определить, опрашивая его. Например, устройство 220, подключенное к сети и поддерживающее с ней связь, можно запросить, направляя в него PING-тест. Работоспособное устройство 220 ответит на PING-тест. Сожженное или поврежденное устройство 220 не ответит.
Устройства 220, подключенные к проводной шине, можно запросить, считывая с устройства "значение дискретного признака" (например, работоспособен/неработоспособен). Пока дискретное значение будет доступно при выполнении запроса, не будет необходимости в получении ответа с опрашиваемого устройства 220.
Устройства 220 могут быть расположены по некоторой система. Участок 210 может быть покрыт устройствами 220, образующими сетку, такую как сетка, представленная на фиг.2а, или радиальную картину, такую как радиальная картина, представленная на фиг.2б (концентрические окружности на фиг.2б даны только как базисные), или другую повторяющуюся картину. Конкретный вид повторяющейся картины не лимитирован. Могут быть использованы нерегулярные, асимметричные или другие неповторяющиеся "случайные" картины, например при установке на поверхности, имеющие сложную геометрию или другие особенности поверхности, или в тех местах, где желательно иметь разное разрешение покрытия.
Участок 210 может занимать весь конструктивный элемент или только его часть. Например, распределение по сетке с фиг.2а может быть использовано для покрытия концов крыльев, в то время как радиальное распределение с фиг.2б может быть использовано для вершин обтекателей (обращенных в направлении движения летательного аппарата). Устройства 220 связи могут быть размещены более чем на одном конструктивном элементе. Устройствами 220 связи могут быть покрыты несколько участков конструктивного элемента. Могут быть покрыты как конструктивные элементы, чувствительные к разряду молнии, так и нечувствительные.
Понятие "плотности" устройств 220 на участке 210 относится к числу устройств 220, распределенных на единице площади. Число устройств 220 на единице площади может зависеть от таких факторов, как увеличение стоимости и веса при добавлении устройств, критичность конструктивного элемента, вероятность удара разряда молнии или выхода его (то есть подверженность разряду молнии), желательное разрешение, резервирование и т.д.
В устройствах 220 могут быть использованы компоненты, применяемые в устройствах радиочастотной идентификации. Несложное устройство 220 может обеспечивать только идентификацию (например, идентификационный номер) или некоторую другую элементарную информацию (например, расположение, номер модели, дату установки, номер участка конструктивного элемента летательного аппарата, мониторинг которого проводится, или шифр безопасности и ключ идентификации).
В некоторых вариантах выполнения все устройства 220 на участке 210 могут иметь некоторый единый порог срабатывания при воздействии разряда молнии. То есть все устройства 220 будут выходить из строя при определенном уровне воздействия.
Однако в других вариантах выполнения различные устройства 220 могут иметь различные пороги. То есть некоторые устройства 220 могут противостоять более высокой величине тока. Например, одно устройство 220, имеющее высокий порог, окружают устройствами 220, имеющими низкий порог. Если окружающие устройства вышли из строя под воздействием тока молнии, но имеющее высокий порог устройство все еще работоспособно, то можно предположить, что разряд молнии имеет величину, лежащую между высоким и низким порогами. По распределению таких устройств 220 с различными порогами можно определить направление или градиент величины тока.
Значения порогов устройств 220 могут быть несколькими способами изменены. В качестве первого примера на поверхности, на которые устанавливают устройства 220, наносят области проводящего покрытия. Как второй пример, в различные устройства 220 могут быть установлены отличающиеся друг от друга диоды подавления помех для защиты от высокого напряжения.
Устройства 220 могут быть соединены вместе проводной связью. Например, устройства 220 могут быть подсоединены к проводной шине, проложенной под обшивкой летательного аппарата. Запрос на устройства 220 может быть послан с бортового компьютера, соединенного с проводной шиной. Например, незащищенный компьютер технического обслуживания или другой специализированный компьютер может посылать запрос на устройства 220 и затем связываться с бортовой ЭВМ или другим бортовым компьютером. Проводная шина может быть также использована для подачи электропитания к устройствам 220, необходимого, например, для локального запоминающего устройства, обработки данных и приема и (или) передачи данных.
Проводной шине присущи некоторые внутренние проблемы. Например, ток молнии может проходить по проводной шине вместо проводника молниезащиты. В этом случае проводная шина может нештатно облегчить прохождение индуцированного молнией тока к другим частям летательного аппарата. Кроме того, током молнии может быть выведена из строя целая последовательность устройств 220. Эти выведенные из строя устройства 220 должны быть заменены.
Проводной шине присущи и другие внутренние проблемы. Проводная шина может вызывать проблемы, связанные с электромагнитными помехами для других бортовых систем. Проводная шина может быть выведена из строя током молнии, что приведет к невозможности опроса устройств 220. Беспроводные устройства свободны от таких проблем.
На фиг.7 представлен вариант выполнения беспроводного устройства 710 связи. Беспроводное устройство 710 связи содержит процессор 720, антенну 730, память 740 и приемопередатчик 750. В память 740 может быть программно занесена индивидуальная идентификационная информация. Устройство 710 передает индивидуальную идентификационную информацию по запросу с устройства опроса (например, с радиочастотного считывателя идентификационной информации). Устройство опроса выдает запросы, посылая радиоволны, содержащие команды.
Беспроводным устройством 710 может быть небольшого размера, легкая и недорогая метка радиочастотной идентификации. Предполагается, что обычные метки радиочастотной идентификации должны выходить из строя при нахождении их вблизи тока, вызванного разрядом молнии (в обычной метке радиочастотной идентификации максимальное напряжение на любой ножке составляет всего лишь около 1,5 В, а максимально допустимый ток - всего лишь около 1,5 мА). Хотя метки радиочастотной идентификации снабжены встроенными диодами для защиты от статического электричества, создаваемого человеческим телом, прохождение поблизости тока молнии скорее всего приведет к выходу метки из строя.
Беспроводные устройства 710, такие как устройства радиочастотной идентификации или другие пассивные устройства, могут получать питание за счет технологий отбора энергии (например, электромагнитной, вибрационной, термической). Пассивная метка радиочастотной идентификации использует энергию для электропитания и передачи отклика (например, индивидуальной идентификационной информации) в ответ на команды с устройства опроса.
Действие беспроводных устройств, таких как метки радиочастотной идентификации, не ограничено какой-нибудь конкретной рабочей частотой. Низкочастотные метки радиочастотной идентификации обычно работают в частотном диапазоне 120-134 кГц. Высокочастотные метки радиочастотной идентификации обычно работают на частоте 13,56 МГц. Беспроводные устройства могут работать даже на ультравысоких частотах, лежащих обычно в диапазоне 850-960 МГц.
Беспроводные устройства обладают и другими преимуществами. Они малы по размерами и весу. Они бесконтактные и не нуждаются в доступе для осмотра.
И, так как проводное соединение не нужно, беспроводные устройства могут быть установлены без заметного увеличения веса летательного аппарата (что увеличивает стоимость топлива и выбросы). Более того, беспроводные устройства электрически изолированы, и они могут быть установлены в местах, где проводное соединение не может быть проложено. Беспроводные устройства могут быть связаны непосредственно с бортовой ЭВМ, а не с промежуточным устройством (например, с незащищенным специализированным компьютером).
Беспроводное устройство 710 может быть пассивным. Преимущество пассивных устройств заключается в том, что они не нуждаются в батарейном питании. Однако в некоторых вариантах выполнения беспроводные устройства 710 могут получать питание от батарей.
Беспроводные устройства связи можно опрашивать в полете через бортовой компьютер. Беспроводное устройство связи можно опросить на земле с носимого устройства или другого стационарного или портативного наземного устройства.
Устройство связи может быть установлено на композитном конструктивном элементе различными способами. Различные варианты крепления устройства связи представлены на фиг.3-5.
На фиг.3 изображено беспроводное устройство 310 связи, установленное на поверхности конструктивного элемента 320 (например, на крыле, лонжероне, стрингере). В некоторых вариантах выполнения беспроводное устройство 310 может быть закреплено на конструктивном элементе 320 с помощью герметика, эпоксидной связки или контактного клея, термо- или светоотверждаемого. В некоторых вариантах выполнения беспроводное устройство 310, изготовленное на твердой подложке, может быть закреплено на конструктивном элементе 320 с помощью крепежной детали. Такая крепежная деталь может быть выполнена из непроводящего материала (например, нейлона) или может быть изготовлена из проводящего материала (например, металла), но обязательно имеет хорошо токопроводящий отвод. В некоторых вариантах выполнения беспроводное устройство 310, изготовленное на твердой или гибкой подложке, может быть закреплено на конструктивном элементе 320 с помощью липкой ленты.
Для каждого конкретного места монтажа для устанавливаемых на поверхности устройств могут быть учтены окружающие условия. Может учитываться наружное покрытие (например, краска или защитная пленка).
На фиг.4 показано беспроводное устройство, такое как метка 410 радиочастотной идентификации, вмонтированное внутрь композитного конструктивного элемента, например композитной обшивки 420. Метка 410 радиочастотной идентификации, имеющая вид, например, ярлыка, может быть помещена между слоями (внутри первых нескольких слоев) стеклопластика перед его отверждением. Такая метка 410 радиочастотной идентификации может выдерживать условия стандартного цикла отверждения. Проверки подтвердили способность метки 410 радиочастотной идентификации посылать и принимать сигналы после автоклавирования стеклопластиковой панели при температуре 220°F (104°С). Проверки также подтвердили, что такая встроенная метка 410 радиочастотной идентификации может пройти неразрушающий контроль (например, для метки 410 не замечены нарушение сплошности или отслоение).
На фиг.5 показано устройство 510 связи, переносимое на накладном элементе 520. Накладной элемент, имеющий обычно толщину 2-4 мила (50,8-101,6 мкм), образует защитное покрытие конструктивных элементов, таких как обшивка фюзеляжа и обшивка крыльев (в местах нанесения изображений и других покрытий). Беспроводное устройство 510 может быть установлено на поверхности накладного элемента 520. Аппликацию затем закрепляют на поверхности композитного конструктивного элемента 530, например, с помощью эпоксидной связки, герметика или контактного клея, термо- или светоотверждаемого.
Способы крепления, представленные на фиг.3-5, могут быть использованы для композитных конструктивных элементов. Способы крепления, представленные на фиг.3 и 5, могут быть использованы для металлических конструктивных элементов.
Устройства связи могут быть установлены поставщиком до поступления к сборщику планера летательного аппарата. Устройства связи могут быть установлены сборщиком планера летательного аппарата. Устройства связи могут устанавливаться частными авиапредприятиями, гражданскими авиапредприятиями, военными авиамеханиками, частными авиамеханиками и поставщиками услуг по обслуживанию.
Описанная регистрация удара молнии может быть автоматизирована и выполняться быстро и с малыми затратами. Быстрая диагностика может быть выполнена без какого-либо предварительного определения местоположения разряда молнии.
Более того, регистрация удара молнии может быть выполнена в полете или на земле. Одним из преимуществ регистрации в полете является то, что для летательного аппарата, обеспеченного возможностью выполнения неразрушающего контроля в полете, можно оценить состояние конструкции немедленно после разряда молнии.
Фиг.6 иллюстрирует способ определения состояния конструкции летательного аппарата. В блоке 610 производится опрос группы устройств, покрывающих некоторый участок летательного аппарата. Опрос может производиться периодически или при возникновении некоторого события (например, разряда молнии) или обоими способами. Все находящиеся в рабочем состоянии устройства ответят на запрос отправкой, например, идентификационной информации.
В блоке 620 идентифицируются неработоспособные устройства, то есть те устройства, которые не ответили на посланный запрос.
В блоке 630 определяется местоположение неработоспособных устройств. Местоположение может быть определено по таблице, связывающей определенные места летательного аппарата с откликом конкретного устройства.
В блоке 640 производится анализ подвергшегося воздействию участка для идентификации зон проверки. В зонах проверки будет затем проведен более детальный неразрушающий контроль. Как минимум, в процессе анализа можно обнаружить, подвергся ли исследуемый участок разряду молнии. Если оказывается неработоспособной группа устройств, анализ может также ориентировочно определить направление, в котором прошел ток, место, где произошел разряд, величину разряда молнии и т.д. В некоторых вариантах выполнения анализ может показать, повреждена ли молниезащита.
В более усложненном анализе можно связать идентификационную информацию поврежденных устройств с действительным местом их установки и вывести на дисплей геометрическое изображение летательного аппарата, места установки устройств и направление повреждения, основываясь на отсутствии ответа с устройств. Анализ может включать всю занесенную в память информацию о вышедшем из строя устройстве (например, дата установки, номер модели устройства и т.д.), а также действовать как программируемый интерфейс для занесения индивидуальной идентификационной информации данного вновь устанавливаемой метки. Анализ может быть также связан с базой данных прошлых событий или другой базой, данной для сравнения с повреждениями, имевшими место в группе летательных аппаратов.
В блоке 650 в зонах проверки выполняется неразрушающий контроль для выявления повреждений, вызванных разрядом молнии. Например, в зонах проверки может быть выполнены ультразвуковой контроль или инфракрасная спектроскопия.
Таким образом, способ, представленный на фиг.6, позволяет быстро выделить область проведения неразрушающего контроля без подробной информации о разряде молнии. Отпадает необходимость в контроле очень больших площадей летательного аппарата, а подвергшиеся воздействию конкретные участки (например, содержащие точечную коррозию поверхности и повреждение покраски) скорее всего пропущены не будут.
Функции блоков 610-640 могут выполняться в полете. Если для летательного аппарата можно выполнять в полете неразрушающий контроль, то функции блока 650 также могут быть выполнены в полете. Результаты регистрации удара молнии могут быть направлены в бортовой компьютер, и(или) они могут быть направлены в компьютер, находящийся на земле. При регистрации удара молнии предпринимаются соответствующие действия. Как первый вариант, пилот получает уведомление о том, что летательный аппарат испытал удар молнии и в каком месте это произошло. Если для летательного аппарата можно выполнить в полете неразрушающий контроль, он может быть проведен для какой-либо зоны проверки, и информация о наличии повреждений передана пилоту. Затем может быть выдана рекомендация о прерывании или продолжении полета.
Как второй вариант, если при регистрации удара молнии получена информация о воздействии молнии на некоторый участок, неразрушающий контроль может быть выполнен наземной обслуживающей бригадой, или он может быть проведен позже сервисной организацией обслуживания летательных аппаратов. Как только летательный аппарат окажется на земле, может быть выполнен дополнительный неразрушающий контроль с использованием обычных технологий.
Выполнение испытаний в полете повышает безопасность летательного аппарата. Описанная регистрация удара молнии может также снизить ремонтные затраты авиапредприятия и при возникновении некритических проблем устранить необходимость в прерывании полетов.
В блоке 660, как только летательный аппарат окажется на земле, повреждение конструктивных элементов может быть в полной мере оценено и поврежденные элементы отремонтированы. Кроме того, неработоспособные устройства могут быть заменены ремонтным персоналом. Если неработоспособное устройство установлено на поверхности, оно может быть удалено и заменяющее устройство может быть смонтировано на поверхности в том же месте. Если неработоспособное устройство встроено вовнутрь заменяющее устройство может быть установлено на поверхности в том же месте поверх неработоспособного устройства.
Описанная регистрация удара молнии не ограничена применением в летательных аппаратах с композитными элементами. Она может быть также применена для металлических конструктивных элементов. Эта регистрация может также выявлять проблемы, связанные с разрядом молнии, в летательных аппаратах из металла. Например, могут быть выявлены проблемы, связанные с молнией, в электронных системах летательного аппарата.
Описанная регистрация удара молнии не ограничена применением в летательных аппаратах. Регистрация удара молнии может быть использована в других системах, включая, но не ограничиваясь этим, космические аппараты и ветряные турбины.
Другим приложением может быть мониторинг критичных соединений в силовых фидерах сетей электропитания. Так как сильный ток, вызванный индуцированным молнией высоким напряжением, по линиям электропитания пошел бы к связанному с ними оборудованию, возможные пути распространения выбросов от переходных процессов, связанных с эффектом воздействия разряда молнии, могут быть отделены установкой группы ответвлений в разветвленной распределительной сети подачи энергии. За счет использования меток радиочастотной идентификации, установленных с интервалами вдоль линий электропередачи (например, введенных внутрь оболочки, защищающей от окружающей среды, и связанных с критичными кабелями и переходами) и имеющих разные пороги регистрации, можно было бы определять величину выбросов. Персонал коммунального предприятия электроснабжения мог бы использовать считыватели с метками радиочастотной идентификации и без проблем управлять линиями электропередачи, снабженными такими метками, служащими для определения пути распространения и (или) величины выбросов в переходном процессе.
Описанная регистрация не ограничена регистрацией разряда молнии. Разряд молнии - это электромагнитный эффект. В более широком смысле описанная регистрация может быть применена для регистрации электромагнитных воздействий. Группа беспроводных устройств связи, установленных на какой-нибудь части фюзеляжа, может быть использована для регистрации электромагнитных воздействий на эту часть.
Claims (15)
1. Летательный аппарат, содержащий
композитный конструктивный элемент летательного аппарата,
группу небольших легких устройств связи, имеющих возможность опроса, расположенных в определенном порядке поблизости участка конструктивного элемента и имеющих плотность для локализации места повреждения, вызванного ударом молнии в этот участок, причем каждое устройство выходит из работы, если по меньшей мере вблизи него проходит ток молнии.
композитный конструктивный элемент летательного аппарата,
группу небольших легких устройств связи, имеющих возможность опроса, расположенных в определенном порядке поблизости участка конструктивного элемента и имеющих плотность для локализации места повреждения, вызванного ударом молнии в этот участок, причем каждое устройство выходит из работы, если по меньшей мере вблизи него проходит ток молнии.
2. Летательный аппарат по п.1, в котором конструктивный элемент представляет собой один из элементов группы, включающей кабину, обтекатель, концевую часть крыла, концевую часть горизонтального стабилизатора и концевую часть вертикального стабилизатора.
3. Летательный аппарат по п.1, в котором указанные устройства расположены в повторяющемся порядке, позволяющем локализовать повреждение, вызванное током молнии.
4. Летательный аппарат по п.1, в котором только находящиеся в рабочем состоянии устройства способны выдавать при опросе идентификационную информацию.
5. Летательный аппарат по п.1, в котором по меньшей мере некоторые из указанных устройств имеют различные пороговые ток и напряжение, так что можно определить направление или градиент величины разряда.
6. Летательный аппарат по п.1, в котором указанные устройства являются беспроводными устройствами.
7. Летательный аппарат по п.1, в котором указанные устройства являются метками радиочастотной идентификации.
8. Летательный аппарат по п.1, в котором по меньшей мере некоторые из указанных устройств установлены на поверхности композитного конструктивного элемента.
9. Летательный аппарат по п.1, в котором по меньшей мере некоторые из указанных устройств встроены внутрь композитного конструктивного элемента.
10. Летательный аппарат по п.1, в котором по меньшей мере некоторые из указанных устройств установлены на композитный конструктивный элемент на накладном элементе.
11. Способ определения путей прохождения разряда молнии по летательному аппарату, при осуществлении которого:
опрашивают группу устройств связи, покрывающих некоторый участок летательного аппарата,
проводят выявление тех устройств, которые находятся в нерабочем состоянии, и
по неработоспособным устройствам определяют зоны проверки.
опрашивают группу устройств связи, покрывающих некоторый участок летательного аппарата,
проводят выявление тех устройств, которые находятся в нерабочем состоянии, и
по неработоспособным устройствам определяют зоны проверки.
12. Способ по п.11, в котором проводят неразрушающий контроль в зонах проверки для выявления повреждения, вызванного током молнии.
13. Способ по п.11, в котором зона проверки включает по меньшей мере одно из местоположений, включающих место удара молнии, место выхода разряда и область вдоль пути распространения тока молнии.
14. Способ по п.13, в котором зону проверки определяют в полете.
15. Способ по п.13, в котором зону проверки определяют на земле.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/052618 | 2008-03-20 | ||
US12/052,618 US8878698B2 (en) | 2008-03-20 | 2008-03-20 | Lightning strike detection |
US12/052?618 | 2008-03-20 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009109742A RU2009109742A (ru) | 2010-09-27 |
RU2501719C2 true RU2501719C2 (ru) | 2013-12-20 |
Family
ID=40585498
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009109742/11A RU2501719C2 (ru) | 2008-03-20 | 2009-03-18 | Регистрация удара молнии |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8878698B2 (ru) |
EP (2) | EP2479110B1 (ru) |
JP (1) | JP5437673B2 (ru) |
KR (1) | KR101549706B1 (ru) |
CN (1) | CN101602408B (ru) |
AU (1) | AU2009200830B2 (ru) |
CA (1) | CA2655489C (ru) |
ES (1) | ES2424478T3 (ru) |
RU (1) | RU2501719C2 (ru) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8427333B2 (en) * | 2009-06-29 | 2013-04-23 | General Electric Company | System and method for detecting lightning |
US8886388B2 (en) | 2009-06-29 | 2014-11-11 | The Boeing Company | Embedded damage detection system for composite materials of an aircraft |
GB201008183D0 (en) * | 2010-05-10 | 2010-06-30 | Vestas Wind Sys As | Method for producing a wind turbine component having wireless devices embedded therein |
US8327710B2 (en) | 2010-07-29 | 2012-12-11 | General Electric Company | System for estimating a condition of non-conductive hollow structure exposed to a lightning strike |
US8823554B2 (en) * | 2010-12-09 | 2014-09-02 | The Boeing Company | Managing a plurality of radio frequency identification devices |
US9217811B1 (en) * | 2011-12-15 | 2015-12-22 | The Boeing Company | Lightning damage index |
US8258773B2 (en) * | 2011-06-09 | 2012-09-04 | General Electric Company | System for detecting lightning strikes on wind turbine rotor blades |
US9523761B1 (en) * | 2014-02-21 | 2016-12-20 | Rockwell Collins, Inc. | Geolocation with redundant aircraft antennas system and related method |
WO2015131900A1 (en) * | 2014-03-06 | 2015-09-11 | Global Lightning Protection Services A/S | Lightning measuring system for a wind turbine |
CN105403778B (zh) * | 2015-09-17 | 2019-08-02 | 西安交通大学 | 一种多回路时序工作的测量方法和系统 |
US9939358B2 (en) * | 2015-09-24 | 2018-04-10 | The Boeing Company | Sealant testing for aircraft fuel tanks |
FR3051442B1 (fr) * | 2016-05-20 | 2021-07-16 | Airbus Operations Sas | Systeme embarque d'evaluation de la severite d'un foudroiement |
ES2783623T3 (es) * | 2016-07-18 | 2020-09-17 | Airbus Operations Sl | Método y dispositivo para la inspección del daño en el revestimiento de un avión después del impacto de un rayo |
CN106501623B (zh) * | 2016-11-03 | 2019-06-14 | 山东农业大学 | 多旋翼无人机雷击危害性测量装置及多旋翼无人机 |
CN106771856B (zh) * | 2016-11-30 | 2020-01-03 | 国网河南省电力公司滑县供电公司 | 基于无人机技术的电力输电线路雷击点确定方法 |
US10501202B2 (en) * | 2017-08-23 | 2019-12-10 | The Boeing Company | Ignition-quenching systems, apparatuses, and methods |
US11953953B2 (en) * | 2018-09-27 | 2024-04-09 | The Boeing Company | Behind the radome mounting system for aircraft avionics equipment |
CN109598069B (zh) * | 2018-12-06 | 2022-12-13 | 西安交通大学 | 考虑非线性阻抗特征的碳纤维复合材料雷电损伤评估方法 |
KR102312376B1 (ko) * | 2020-05-28 | 2021-10-13 | 국방과학연구소 | 항공기의 낙뢰 시험을 위한 귀환도체 구조물 |
CN113011098B (zh) * | 2021-03-26 | 2023-09-01 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种输电走廊区域雷电活动规律分析显示模型及系统 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4352142A (en) * | 1981-04-15 | 1982-09-28 | The Boeing Company | Composite aircraft structure having lightning protection |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4156182A (en) * | 1976-09-13 | 1979-05-22 | The Boeing Company | Lightning strike detector |
JP2001006080A (ja) | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 多点データ収集システム |
JP2002082138A (ja) * | 2000-09-07 | 2002-03-22 | Ntt Advanced Technology Corp | 発雷検知センサおよび配電線引込口装置 |
JP2003298660A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Hitachi Communication Technologies Ltd | VoIPゲートウエイ装置およびVoIP通信状態の検出方法 |
JP3838503B2 (ja) * | 2002-08-26 | 2006-10-25 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | 監視システム、監視対象管理装置及び監視方法 |
WO2004065926A1 (en) * | 2003-01-23 | 2004-08-05 | William Marsh Rice University | Smart materials: strain sensing and stress determination by means of nanotube sensing systems, composites, and devices |
GB2405934A (en) * | 2003-09-09 | 2005-03-16 | Qinetiq Ltd | Resistance strain/moisture gauge |
US7867621B2 (en) * | 2003-09-30 | 2011-01-11 | The Boeing Company | Wide area lightning diverter overlay |
JP4288584B2 (ja) * | 2003-10-06 | 2009-07-01 | 中部電力株式会社 | 電線損傷検出器 |
MX2007009390A (es) * | 2005-02-03 | 2008-02-14 | Vestas Wind Sys As | Metodo para fabricar un miembro de forro de paleta de turbina de viento. |
US7176812B1 (en) * | 2005-08-04 | 2007-02-13 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Wireless blade monitoring system and process |
US7400054B2 (en) * | 2006-01-10 | 2008-07-15 | General Electric Company | Method and assembly for detecting blade status in a wind turbine |
US7678997B2 (en) * | 2006-12-19 | 2010-03-16 | The Boeing Company | Large area circuitry using appliqués |
FR2913504B1 (fr) * | 2007-03-07 | 2009-04-17 | Airbus France Sas | Dispositif et procede de detection des impacts de foudre sur une structure en materiau electriquement isolant. |
US8202053B2 (en) * | 2008-03-19 | 2012-06-19 | General Electric Company | Micro-electromechanical current sensing apparatus |
-
2008
- 2008-03-20 US US12/052,618 patent/US8878698B2/en active Active
-
2009
- 2009-02-24 CA CA2655489A patent/CA2655489C/en active Active
- 2009-03-03 AU AU2009200830A patent/AU2009200830B2/en active Active
- 2009-03-17 ES ES12164469T patent/ES2424478T3/es active Active
- 2009-03-17 EP EP12164469.4A patent/EP2479110B1/en active Active
- 2009-03-17 EP EP09155362A patent/EP2103517B1/en active Active
- 2009-03-18 RU RU2009109742/11A patent/RU2501719C2/ru active
- 2009-03-19 CN CN200910128872.5A patent/CN101602408B/zh active Active
- 2009-03-19 KR KR1020090023619A patent/KR101549706B1/ko active IP Right Grant
- 2009-03-23 JP JP2009070618A patent/JP5437673B2/ja active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4352142A (en) * | 1981-04-15 | 1982-09-28 | The Boeing Company | Composite aircraft structure having lightning protection |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP2479110B1 (en) | 2013-05-08 |
EP2103517A3 (en) | 2011-01-19 |
CN101602408B (zh) | 2016-09-28 |
CA2655489C (en) | 2013-10-29 |
JP2009229465A (ja) | 2009-10-08 |
RU2009109742A (ru) | 2010-09-27 |
EP2103517B1 (en) | 2012-07-25 |
ES2424478T3 (es) | 2013-10-02 |
AU2009200830B2 (en) | 2013-08-01 |
CN101602408A (zh) | 2009-12-16 |
CA2655489A1 (en) | 2009-09-20 |
US8878698B2 (en) | 2014-11-04 |
AU2009200830A1 (en) | 2009-10-08 |
US20090237272A1 (en) | 2009-09-24 |
EP2479110A1 (en) | 2012-07-25 |
KR20090101115A (ko) | 2009-09-24 |
KR101549706B1 (ko) | 2015-09-02 |
JP5437673B2 (ja) | 2014-03-12 |
EP2103517A2 (en) | 2009-09-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2501719C2 (ru) | Регистрация удара молнии | |
CN104748991B (zh) | 用于检测和评估对复合结构的损伤的方法 | |
US8645113B2 (en) | Methods and systems for evaluating a design of an aircraft | |
Tamasi et al. | Risk assessment techniques for civil aviation security | |
US7765864B2 (en) | Device and method for detecting lightning strikes on a structure made of electrically insulating material | |
US6900642B2 (en) | Aircraft electrostatic discharge test system | |
Bockenheimer et al. | Validation, verification and implementation of SHM at Airbus | |
KR102375013B1 (ko) | 노후 항공기의 항전장비 개조 장착에 따른 전기부하 해석 최적화 방법 | |
US20220413183A1 (en) | Device for preventing risk of atmospheric disturbances for an aircraft in the air and on the ground | |
Speckmann et al. | Structural health monitoring for airliner, from research to user requirements, a European view | |
Hess | Options for aircraft function preservation in the presence of lightning | |
Sweers | Methodology for the design assurance of aricraft lightning protection systems continued airworthiness | |
Zhu et al. | Developing SHM Requirements for Aircraft Structures with System Engineering | |
Ding | Certification of civil aircraft electromagnetic environmental effects protection | |
Finda et al. | On-board SHM System Architecture and Operational Concept for Small Commuter Aircra | |
Gabrisak | HIRF and lightning effects and testing | |
Scully | Lightning Protection for the Orion Space Vehicle | |
Shi et al. | Research on Reducing Built-in Test Subsystem’s False Alarm in Aero-Engine Control System | |
COOPER | Avionics fault tree analyzer | |
Ramdin | Developing Scheduled Maintenance Requirements for HIRF/Lightning Protection on the 777 Airplane | |
Azzam et al. | A Validation Methodology for Structural Health Monitoring | |
Lalande et al. | ALISDAR: an automatic lightning system detection and recording | |
Truax | Dielectric Electrostatic Charge Reduction | |
Schaefer | Ground Based Vehicle Health Monitoring for Lifecycle Cost Reduction | |
Kudva et al. | Guidelines for smart structural health monitoring systems for military aircraft: lessons learned from the smart structures concept requirements (SSCORE) contract |