RU2809642C1 - Method for testing aircrafts for selectivity of lightning strikes - Google Patents

Method for testing aircrafts for selectivity of lightning strikes Download PDF

Info

Publication number
RU2809642C1
RU2809642C1 RU2023116288A RU2023116288A RU2809642C1 RU 2809642 C1 RU2809642 C1 RU 2809642C1 RU 2023116288 A RU2023116288 A RU 2023116288A RU 2023116288 A RU2023116288 A RU 2023116288A RU 2809642 C1 RU2809642 C1 RU 2809642C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aircraft
lightning
model
voltage
testing
Prior art date
Application number
RU2023116288A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Борисович Красноперов
Максим Николаевич Горюнов
Владислав Сергеевич Трофимов
Николай Николаевич Ничипуренко
Дмитрий Дмитриевич Матвеев
Максим Николаевич Волович
Original Assignee
Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации filed Critical Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации
Application granted granted Critical
Publication of RU2809642C1 publication Critical patent/RU2809642C1/en

Links

Abstract

FIELD: electromagnetic tests.
SUBSTANCE: invention relates to the electromagnetic tests for assessing the areas of an aircraft that are most likely to be hit by lightning. Essence: testing aircraft for selectivity of lightning discharges consists of reproducing spark discharges in an air gap in which a model of an aircraft is located, the largest linear dimension of which is 2.5-3 times less than the length of the air gap. To ensure breakdown of the air spark gap, a resonant transformer is used. The entry and exit points of the lightning leader are determined separately. When determining lightning entry points, the aircraft model is grounded at the bottom. When determining the output points, the model is connected to the high-voltage output of the resonant transformer. The polarity of the voltage at which the breakdown of the air gap occurred is determined by the readings of a pulsed electric field strength sensor located at a short distance from the resonant transformer.
EFFECT: reducing the requirements for the output voltage of testing equipment and reducing its dimensions, reducing the time required for testing.
1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области электромагнитных испытаний для оценки зон наиболее вероятного поражения летательного аппарата молнией.The invention relates to the field of electromagnetic tests for assessing the areas most likely to damage an aircraft by lightning.

Известен способ многократного воспроизведения искровых разрядов воздушного промежутка между проводящей заземленной поверхностью и заостренным потенциальным электродом, в котором размещается модель летательного аппарата, при этом максимальный линейный размер модели равен одному метру или более и должен иметь заданное соотношение с длиной искрового промежутка [1]. В нормативно-технической документации определено, что необходимая минимальная длина искрового промежутка складывается из минимальной высоты размещения модели над проводящей поверхностью, равной 1 метру, и минимальной высоты размещения потенциального электрода над моделью h:There is a known method for repeatedly reproducing spark discharges of the air gap between a conductive grounded surface and a pointed potential electrode in which a model of an aircraft is located, while the maximum linear size of the model is equal to one meter or more and must have a given ratio with the length of the spark gap [1]. The regulatory and technical documentation determines that the required minimum length of the spark gap consists of the minimum height of the model above the conductive surface, equal to 1 meter, and the minimum height of the potential electrode above the model h:

Расстояние от верхней точки модели до потенциального электрода равно:The distance from the top point of the model to the potential electrode is:

где - максимальный линейный размер модели,Where - maximum linear size of the model,

- максимальный линейный размер летательного аппарата. - maximum linear size of the aircraft.

Например, для самолетов, имеющих максимальные размеры 20 м, длина искрового промежутка должна быть не менее 3,5 м (при минимальных размерах моделей). Точки попадания искры в модель фиксируются фото- или видеоаппаратурой. Для надежной статистической обработки результатов испытаний требуется воспроизводить до тысячи пробоев искрового промежутка.For example, for aircraft with a maximum size of 20 m, the length of the spark gap must be at least 3.5 m (with minimum model sizes). The points where the spark hits the model are recorded with photo or video equipment. For reliable statistical processing of test results, it is necessary to reproduce up to a thousand breakdowns of the spark gap.

Для таких испытаний требуется обеспечить высокое напряжение, что достигается использованием различных генераторов импульсного напряжения (ГИН).For such tests, it is necessary to provide high voltage, which is achieved by using various pulse voltage generators (GVG).

Современные ГИНы позволяют обеспечить выходное напряжение до 9 мегавольт, то есть длина пробиваемого ими искрового промежутка может достигать 10 м. В качестве примера можно привести ГИН из состава экспериментальной базы ФГУП «РФЯЦ-ВНИИЭФ» (г. Истра) [2].Modern GINs make it possible to provide an output voltage of up to 9 megavolts, that is, the length of the spark gap they penetrate can reach 10 m. An example is the GIN from the experimental base of the Federal State Unitary Enterprise “RFNC-VNIIEF” (Istra) [2].

Наиболее близким для достижения указанного ниже технического результата является способ формирования высокого напряжения, достаточного для пробоев искровых промежутков длиной в несколько метров [3], в котором используется генератор импульсных напряжений (ГИН), собранный по схеме Аркадьева-Маркса и имеющий от 10 ступеней высоковольтных конденсаторов различной номинальной емкости. Указанный способ принят за прототип.The closest way to achieve the technical result indicated below is the method of generating a high voltage sufficient to break down spark gaps several meters long [3], which uses a pulse voltage generator (GVP) assembled according to the Arkadyev-Marx circuit and having from 10 stages of high-voltage capacitors different nominal capacities. This method is adopted as a prototype.

К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, принятого за прототип, относится то, что в известном способе ГИН, состоящий из 10 ступеней по одному конденсатору емкостью 17 нФ в каждой, обеспечивает выходное напряжение до 1,2 MB, достаточное для пробоя искрового промежутка длиной около 1,5 м. С учетом необходимости обеспечения равномерного заряда всех ступеней его время составляет около 3-4 минут [4]. Кроме того, ГИНы на 2-3 MB выходного напряжения и выше размещаются, как правило, на открытой местности [5], что делает испытания зависимыми от погодных условий - при высокой влажности их работа небезопасна, а при ярком солнечном свете затруднена фото- и видеофиксация точек попадания искры в модель. Также важной особенностью таких испытаний является низкая надежность конденсаторов ГИНа, работающих для обеспечения наибольших выходных напряжений на 80-100% от номинального напряжения. При такой работе в практически непрерывном режиме вероятность внутреннего пробоя конденсаторов резко возрастает, а их диагностика и замена, как правило весьма трудоемки.The reasons preventing the achievement of the technical result indicated below when using the known method, adopted as a prototype, include the fact that in the known method the GIN, consisting of 10 stages of one capacitor with a capacity of 17 nF each, provides an output voltage of up to 1.2 MB, sufficient for breakdown of a spark gap about 1.5 m long. Taking into account the need to ensure uniform charging of all stages, its time is about 3-4 minutes [4]. In addition, GINs with 2-3 MB output voltage and higher are usually located in open areas [5], which makes the tests dependent on weather conditions - in high humidity their operation is unsafe, and in bright sunlight photo and video recording is difficult points where the spark hits the model. Another important feature of such tests is the low reliability of GIN capacitors, which operate to provide the highest output voltages at 80-100% of the rated voltage. With such operation in almost continuous mode, the probability of internal breakdown of capacitors increases sharply, and their diagnosis and replacement are usually very labor-intensive.

Таким образом, решение задачи обеспечения испытаний моделей летательных аппаратов на избирательность ударов молнии должно идти по следующим направлениям:Thus, the solution to the problem of ensuring testing of aircraft models for the selectivity of lightning strikes should proceed in the following directions:

1. Обоснование уменьшения длины искрового промежутка для уменьшения требований к выходному напряжению испытательного оборудования.1. Rationale for reducing the length of the spark gap to reduce the requirements for the output voltage of test equipment.

2. Определение технических решений, уменьшающих зарядные емкость и напряжение испытательного оборудования и, как следствие, время заряда накопителей энергии испытательного оборудования.2. Determination of technical solutions that reduce the charging capacity and voltage of the testing equipment and, as a consequence, the charging time of the energy storage devices of the testing equipment.

Сущность предлагаемого способа заключается в следующем:The essence of the proposed method is as follows:

1. Точки входа и выхода искры в летательный аппарат определяются в ходе испытаний раздельно. При этом в первом случае его модель заземлена в нижней части, а во втором - электрически соединена с высоковольтным электродом испытательного оборудования. Это позволяет уменьшить длину искрового промежутка, который необходимо пробить, или, соответственно, обеспечить испытания моделей летательных аппаратов меньшего размера при неизменном выходном напряжении. Указанное решение, однако, приводит к увеличению числа необходимых пробоев искрового промежутка в два раза.1. The spark entry and exit points into the aircraft are determined separately during testing. Moreover, in the first case, its model is grounded at the bottom, and in the second, it is electrically connected to the high-voltage electrode of the testing equipment. This makes it possible to reduce the length of the spark gap that needs to be pierced, or, accordingly, to enable testing of smaller aircraft models at a constant output voltage. This solution, however, leads to a doubling of the number of required spark gap breakdowns.

2. Для воспроизведения пробоев искровых промежутков используется резонансный трансформатор (трансформатор Тесла), обеспечивающий необходимое напряжение на вторичной обмотке при использовании в первичной одного-двух высоковольтных (напряжение заряда до 60 кВ) конденсаторов. Это позволяет уменьшить емкость и, следовательно, время заряда накопителей энергии испытательного оборудования до 10 и более раз, а также уменьшить его габариты. Указанное решение, однако, не позволяет оценить полярность напряжения, на котором произошел пробой. Кроме того, в первичной обмотке может использоваться малоступенчатый (2-3 ступени) ГИН, что позволяет снизить напряжение заряда конденсаторов (до 30 или 20 кВ) при незначительном увеличении заряжаемой емкости (соответственно в 2-3 раза) и увеличить надежность их работы.2. To reproduce spark gap breakdowns, a resonant transformer (Tesla transformer) is used, which provides the necessary voltage on the secondary winding when using one or two high-voltage (charge voltage up to 60 kV) capacitors in the primary winding. This makes it possible to reduce the capacity and, consequently, the charging time of energy storage devices of testing equipment by up to 10 times or more, as well as reduce its dimensions. This solution, however, does not allow us to estimate the polarity of the voltage at which the breakdown occurred. In addition, a low-stage (2-3 steps) GIN can be used in the primary winding, which makes it possible to reduce the charging voltage of capacitors (up to 30 or 20 kV) with a slight increase in the charged capacitance (2-3 times, respectively) and increase the reliability of their operation.

3. Для определения полярности напряжения вторичной обмотки резонансного импульсного трансформатора, на котором произошел пробой, используется датчик импульсного электрического поля, размещаемый на малом (5-10 м) удалении от резонансного трансформатора. Временная форма электрического поля, создаваемого напряжением на вторичной обмотке резонансного трансформатора, выводимая на осциллограф, дает в режиме реального времени необходимую информацию.3. To determine the polarity of the voltage of the secondary winding of the resonant pulse transformer on which the breakdown occurred, a pulse electric field sensor is used, located at a small (5-10 m) distance from the resonant transformer. The temporal shape of the electric field created by the voltage on the secondary winding of the resonant transformer, displayed on an oscilloscope, provides the necessary information in real time.

Технический результат заключается в уменьшении требований к выходному напряжению испытательного оборудования и уменьшении его габаритов при испытаниях летательных аппаратов на избирательность ударов молнии, а также в уменьшении времени, необходимого на их проведение.The technical result consists in reducing the requirements for the output voltage of testing equipment and reducing its dimensions when testing aircraft for the selectivity of lightning strikes, as well as reducing the time required to carry them out.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе испытаний воздействию электрического пробоя подвергают уменьшенную модель летательного аппарата, новым является то, что токи входа и выхода молнии в нее определяются поочередно, при этом модель в первом случае заземляется в нижней части, а во втором - соединяется с высоковольтным выходом испытательного оборудования, которым является резонансный трансформатор с накопителем энергии - высоковольтным конденсатором или малоступенчатым ГИНом в первичной обмотке, полярность напряжения пробоя определяется с помощью датчика импульсного электрического поля. Таким образом, требуемая длина пробиваемого искрового промежутка уменьшается за счет отсутствия ее участка под (при определении точек входа) и над (при определении точек выхода) моделью, а габариты и время заряда испытательного оборудования уменьшаются за счет использования в качестве накопителя энергии одного конденсатора. Поскольку в известном способе испытаний используемые ГИНы имеют от 10 ступеней, увеличение числа воспроизводимых пробоев в два раза в предлагаемом не приводит к увеличению времени испытаний, поскольку емкость и время ее заряда уменьшаются от 10 раз. На практике в каждой ступени ГИН используется до 16 конденсаторов, что обуславливает уменьшение времени заряда до 160 раз, а в случае использования в первичной обмотке малоступенчатого ГИНа 13 - до 50-80 раз.The specified technical result is achieved by the fact that in a known test method, a reduced model of an aircraft is subjected to electrical breakdown; what is new is that the lightning input and output currents into it are determined alternately, while the model in the first case is grounded at the bottom, and in the second - connects to the high-voltage output of the testing equipment, which is a resonant transformer with an energy storage device - a high-voltage capacitor or a low-step GIN in the primary winding; the polarity of the breakdown voltage is determined using a pulsed electric field sensor. Thus, the required length of the pierced spark gap is reduced due to the absence of its section under (when determining the entry points) and above (when determining the exit points) the model, and the dimensions and charging time of the test equipment are reduced due to the use of one capacitor as an energy storage device. Since in the known test method the GINs used have 10 steps or more, doubling the number of reproducible breakdowns in the proposed one does not lead to an increase in test time, since the capacity and its charging time are reduced by 10 times. In practice, up to 16 capacitors are used in each stage of the GIN, which reduces the charging time by up to 160 times, and in the case of using a low-stage GIN in the primary winding 13 - up to 50-80 times.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «новизна».The analysis of the state of the art carried out by the applicant, including a search through patent and scientific and technical sources of information and identification of sources containing information about analogues of the claimed invention, allowed us to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all the essential features of the claimed invention. Identification from the list of identified analogues of the prototype as the analogue closest in terms of the set of characteristics made it possible to establish a set of distinctive features in the claimed method that are essential in relation to the technical result envisioned by the applicant, as set out in the claims. Consequently, the claimed invention meets the “novelty” condition.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию «изобретательский уровень» заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. Результаты поиска показали, что заявленное изобретение не вытекает для специалиста явным образом из известного уровня техники, поскольку из уровня техники, определенного заявителем, не выявлено влияние предусматриваемых существенными признаками заявленного изобретения преобразований для достижения технического результата. В частности, заявленным изобретением не предусматриваются следующие преобразования:To verify the compliance of the claimed invention with the “inventive step” condition, the applicant conducted an additional search for known solutions in order to identify features that coincide with the features of the claimed method that are distinctive from the prototype. The search results showed that the claimed invention does not clearly follow from the prior art for a specialist, since the prior art determined by the applicant did not reveal the influence of the transformations envisaged by the essential features of the claimed invention to achieve a technical result. In particular, the claimed invention does not provide for the following transformations:

дополнение известного средства какой-либо известной частью (частями), присоединяемой (присоединяемыми) к нему по известным правилам для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такого дополнения;addition of a known means with any known part(s) attached to it according to known rules to achieve a technical result in respect of which the influence of such an addition has been established;

замена какой-либо части (частей) известного средства другой известной частью для достижения технического результата, в отношении которого установлено влияние именно такой замены;replacement of any part (parts) of a known means with another known part in order to achieve a technical result in respect of which the influence of such a replacement has been established;

исключение какой-либо части (элемента, действия) средства с одновременным исключением обусловленной ее наличием функции и достижением при этом обычного для такого исключения результата (упрощение, уменьшение массы, габаритов, материалоемкости, повышение надежности, сокращение продолжительности процесса и пр.);exclusion of any part (element, action) of a device with the simultaneous exclusion of the function due to its presence and the achievement of the usual result for such exclusion (simplification, reduction of weight, dimensions, material consumption, increased reliability, reduction of process duration, etc.);

увеличение количества однотипных элементов, действий для усиления технического результата, обусловленного наличием в средстве именно таких элементов, действий;increasing the number of similar elements and actions to enhance the technical result due to the presence of just such elements and actions in the product;

выполнение известного средства или его части (частей) из известного материала для достижения технического результата, обусловленного известными свойствами этого материала;execution of a known means or its part (parts) from a known material to achieve a technical result due to the known properties of this material;

создание средства, состоящего из известных частей, выбор которых и связь между которыми осуществлены на основании известных правил, рекомендаций, и достигаемый при этом технический результат обусловлен только известными свойствами частей этого средства и связей между ними.creation of a means consisting of known parts, the choice of which and the connection between which are carried out on the basis of known rules and recommendations, and the technical result achieved in this case is determined only by the known properties of the parts of this means and the connections between them.

Описываемое изобретение не основано на изменении количественного признака (признаков), представлении таких признаков во взаимосвязи либо изменении ее вида. Имеется в виду случай, когда известен факт влияния каждого из указанных признаков на технический результат, и новые значения этих признаков или их взаимосвязь могли быть получены исходя из известных зависимостей, закономерностей.The described invention is not based on changing a quantitative characteristic(s), presenting such characteristics in a relationship, or changing its appearance. This refers to the case when the fact of the influence of each of these characteristics on the technical result is known, and new values of these characteristics or their relationship could be obtained based on known dependencies and patterns.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «изобретательский уровень».Therefore, the claimed invention meets the “inventive step” condition.

Перечень фигурList of figures

На фиг. 1 представлен внешний вид испытательного оборудования и объекта испытаний.In fig. Figure 1 shows the appearance of the test equipment and test object.

1 - Установка "Тесла"1 - Tesla installation

2 - Высоковольтный электрод2 - High voltage electrode

3 - Датчик импульсного электрического поля3 - Pulse electric field sensor

4 - Заземленная плоскость4 - Ground plane

5 - Изолирующая подставка5 - Insulating stand

6 - Макет летательного аппарата6 - Model of the aircraft

На фиг. 2 представлена электрическая принципиальная схема испытательного оборудования - резонансного трансформатора.In fig. Figure 2 shows an electrical circuit diagram of the testing equipment - a resonant transformer.

7 - Резистор7 - Resistor

8 - Конденсатор ИК-100-0,18 - Capacitor IR-100-0.1

9 - Разрядник9 - Arrester

10 - Импульсный трансформатор10 - Pulse transformer

11 - Тороидная емкость11 - Toroidal container

12 - Искровой промежуток12 - Spark gap

13 - Малоступенчатый ГИН13 - Low-stage GIN

На фиг. 3 представлены осциллограммы импульсных электрических полей, зарегистрированные вблизи резонансного трансформатора.In fig. Figure 3 shows oscillograms of pulsed electric fields recorded near a resonant transformer.

14 - Пробой отсутствует14 - No breakdown

15 - Пробой на отрицательной полуволне15 - Breakdown on the negative half-wave

16 - Пробой на положительной полуволне16 - Breakdown on the positive half-wave

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с получением вышеуказанного технического результата:Information confirming the possibility of implementing the invention to obtain the above technical result:

Для воспроизведения искровых промежутков предлагается использовать резонансный трансформатор, в качестве импульсного источника питания (ИИП) которого используется импульсный конденсатор ИК-100-0,1 или двух-трехступенчатый ГИН, собранный на таких конденсаторах. ИИП размещен на диэлектрической подставке.To reproduce spark gaps, it is proposed to use a resonant transformer, the pulsed capacitor IK-100-0.1 or a two-three-stage GIN assembled on such capacitors is used as a pulsed power source (PS). The SMPS is placed on a dielectric stand.

Первичная обмотка представляет собой два плоских изолированных между собой кольцевых витка медной фольги наружным диаметром 1,2 м.The primary winding consists of two flat annular turns of copper foil insulated from each other with an outer diameter of 1.2 m.

Вторичная обмотка представляет собой 2000 витков одножильного изолированного провода, намотанных на текстолитовый столб высотой 3,2 м.The secondary winding consists of 2000 turns of single-core insulated wire wound on a textolite pole 3.2 m high.

Зарядное устройство состоит из лабораторного автотрансформатора, питающего высоковольтный трансформатор, на выходе которого стоит диодный выпрямитель.The charger consists of a laboratory autotransformer that powers a high-voltage transformer, the output of which is a diode rectifier.

Система управления позволяет дистанционно с помощью электрического двигателя менять число витков вторичной обмотки автотрансформатора. Принципиальная электрическая схема резонансного трансформатора (при использовании в качестве ИИП трехступенчатого ГИНа) приведена на фиг. 2.The control system allows you to remotely change the number of turns of the secondary winding of the autotransformer using an electric motor. A schematic electrical diagram of a resonant transformer (when using a three-stage GIN as an SMPS) is shown in Fig. 2.

Принцип работы высоковольтного резонансного трансформатора заключается в следующем [6]. Конденсатор, заряженный до напряжения 60-90 кВ, разряжается на первичную обмотку. Режим разряда - колебательный. Напряжение на вторичной обмотке достигает уровня пробоя искрового промежутка.The operating principle of a high-voltage resonant transformer is as follows [6]. The capacitor, charged to a voltage of 60-90 kV, is discharged into the primary winding. The discharge mode is oscillatory. The voltage on the secondary winding reaches the spark gap breakdown level.

Для оценки полярности полуволны выходного напряжения в момент пробоя используется датчик импульсного электрического поля. Он размещается на расстоянии в 5-10 м от резонансного трансформатора. В ходе проведения испытаний было установлено, что пробои с равной вероятностью происходят на различных полярностях напряжения, т.е. число воспроизводимых пробоев при испытаниях является оптимальным. Типовые осциллограммы напряженностей электрического поля при пробоях, возникающих на положительной и отрицательной полуволнах напряжения, а также при отсутствии пробоя приведены на фиг. 3.To assess the polarity of the half-wave of the output voltage at the moment of breakdown, a pulsed electric field sensor is used. It is placed at a distance of 5-10 m from the resonant transformer. During the tests, it was found that breakdowns occur with equal probability at different voltage polarities, i.e. the number of reproducible breakdowns during testing is optimal. Typical oscillograms of electric field strengths during breakdowns occurring on the positive and negative half-waves of voltage, as well as in the absence of breakdown, are shown in Fig. 3.

Преимущества предложенного способа испытаний состоят в следующем.The advantages of the proposed test method are as follows.

1. Практически неограниченное количество воспроизводимых импульсов за малое время (время заряда ГИН не превышает 30 секунд).1. A practically unlimited number of reproduced pulses in a short time (the charging time of the GIN does not exceed 30 seconds).

2. Высокая ремонтопригодность установки. Так, на замену конденсатора 8 ГИН требуется 5-10 минут, на устранение обрыва соединительных проводов - 15-20 минут, устранение межвиткового пробоя первичной или вторичной обмоток импульсного трансформатора - 1 час.2. High maintainability of the installation. Thus, it takes 5-10 minutes to replace a capacitor 8 GIN, 15-20 minutes to eliminate a break in the connecting wires, and 1 hour to eliminate an interturn breakdown of the primary or secondary windings of a pulse transformer.

3. Простота конструкции, мобильность в пределах высоковольтного зала и испытательной площадки, дешевизна.3. Simplicity of design, mobility within the high-voltage hall and testing area, low cost.

Предложенный способ имеет недостаток - ограниченные размеры испытываемой модели - не более 0,74 м (при заданном в [1] 1 м). Такие размеры обусловлены максимальной длиной обеспечиваемого искрового промежутка, равной 2,84 м. Дело в том, что согласно требованиям НТД, расстояние под моделью должно быть не менее 1 м.The proposed method has a drawback - the limited dimensions of the tested model are no more than 0.74 m (with 1 m specified in [1]). These dimensions are due to the maximum length of the provided spark gap, equal to 2.84 m. The fact is that, according to the requirements of the NTD, the distance under the model must be at least 1 m.

Данный недостаток решается путем раздельного исследования точек входа и выхода молнии в летательный аппарат.This drawback is solved by separately studying the lightning entry and exit points into the aircraft.

При определении точек «входа» модель в нижней части электрически соединяют с заземленной плоскостью, за счет чего потенциальный электрод поднимают над моделью на предельную высоту (нет необходимости обеспечивать пробой искрового промежутка под моделью длиной не менее 1 м). При определении точек «выхода» модель размещают на максимальной высоте подвеса потенциального электрода и электрически соединяют с ним. Таким образом, обеспечиваемой установкой длины искрового промежутка (2,84 м) достаточно для испытаний моделей с размерами 1/17 реального летательного аппарата и более. При этом необходимо увеличить количество пробоев в два раза относительно требований документа, что в предлагаемом способе не создает трудностей.When determining the “entry” points, the model in the lower part is electrically connected to a grounded plane, due to which the potential electrode is raised above the model to a maximum height (there is no need to ensure a breakdown of the spark gap under the model with a length of at least 1 m). When determining the “exit” points, the model is placed at the maximum height of the potential electrode suspension and electrically connected to it. Thus, the spark gap length provided by the installation (2.84 m) is sufficient for testing models with dimensions of 1/17 of a real aircraft or more. In this case, it is necessary to double the number of breakdowns relative to the requirements of the document, which does not create difficulties in the proposed method.

Таким образом, изложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании заявленного изобретения (способа) следующей совокупности условий:Thus, the information presented indicates that the following set of conditions are met when using the claimed invention (method):

- средство, воплощающее заявленный способ при его осуществлении, предназначено для использования в промышленности, а именно в авиастроении;- the means embodying the claimed method when implemented is intended for use in industry, namely in the aircraft industry;

- для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов.- for the claimed method in the form as it is characterized in the independent claim of the stated claims, the possibility of its implementation has been confirmed using the means and methods described in the application or known before the priority date.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».Therefore, the claimed invention meets the condition of “industrial applicability”.

Источники информацииInformation sources

1. RTCA/DO-160G, Environmental Conditions Initiated by: AIR-100 and Test Procedures for Airborne Equipmen.06.22.2011.1. RTCA/DO-160G, Environmental Conditions Initiated by: AIR-100 and Test Procedures for Airborne Equipmen.06.22.2011.

2. Высоковольтный научно-исследовательский центр [электронный ресурс], http://www.vei-istra.ru/ 29.05.2023.2. High-voltage research center [electronic resource], http://www.vei-istra.ru/ 05.29.2023.

3. Федоров А.А. Генератор импульсных напряжений. Патент РФ на изобретение №488557/21 от 08.10.1990.3. Fedorov A.A. Pulse voltage generator. RF patent for invention No. 488557/21 dated 10/08/1990.

4. Авруцкий В.А, Киселев В.Я., Кужекин И.П. Генераторы импульсных напряжений, Москва. 1980.4. Avrutsky V.A., Kiselev V.Ya., Kuzhekin I.P. Pulse voltage generators, Moscow. 1980.

5. Пичугина М.Т. Мощная импульсная техника, издательство Томского политехнического университета. 2013.5. Pichugina M.T. Powerful pulse technology, Tomsk Polytechnic University Publishing House. 2013.

6. Хвитько К.В. Актуальные проблемы энергетики - 2016. Устройство и принцип действия трансформатора Тесла. Стр. 516-520.6. Khvitko K.V. Current problems of energy - 2016. Design and principle of operation of the Tesla transformer. Page 516-520.

Claims (1)

Способ испытаний летательных аппаратов на избирательность ударов молнии, заключающийся в воспроизведении искровых разрядов в воздушном промежутке, в котором размещается модель летательного аппарата, наибольший линейный размер которой в 2,5-3 раза меньше длины воздушного промежутка, в количестве, достаточном для статистической обработки, и определении с помощью фото- и видеофиксации местоположения на летательном аппарате областей попадания и выхода молний, отличающийся тем, что для обеспечения пробоя воздушного искрового промежутка используется резонансный трансформатор, а точки входа и выхода лидера молнии определяются раздельно, при этом при определении точек входа молнии модель летательного аппарата заземляется в нижней части, а при определении точек выхода модель соединяется с высоковольтным выходом резонансного трансформатора, при этом полярность напряжения, на котором произошел пробой воздушного промежутка, определяется по показаниям размещенного на малом удалении от резонансного трансформатора датчика напряженности импульсного электрического поля.A method for testing aircraft for the selectivity of lightning strikes, which consists in reproducing spark discharges in the air gap in which a model of the aircraft is placed, the largest linear dimension of which is 2.5-3 times less than the length of the air gap, in an amount sufficient for statistical processing, and determining, using photo and video recording of the location on the aircraft, areas of lightning strike and exit, characterized in that a resonant transformer is used to ensure breakdown of the air spark gap, and the entry and exit points of the lightning leader are determined separately, while when determining the lightning entry points, a model of the aircraft The device is grounded at the bottom, and when determining the exit points, the model is connected to the high-voltage output of the resonant transformer, while the polarity of the voltage at which the breakdown of the air gap occurred is determined by the readings of a pulsed electric field strength sensor located at a short distance from the resonant transformer.
RU2023116288A 2023-06-19 Method for testing aircrafts for selectivity of lightning strikes RU2809642C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2809642C1 true RU2809642C1 (en) 2023-12-14

Family

ID=

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103193A (en) * 1989-08-25 1992-04-07 The Boeing Company Apparatus and methods for simulating a lightning strike in an aircraft avionics environment
RU2057370C1 (en) * 1994-06-09 1996-03-27 Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Научного объединения "ИВТАН" РАН Method for modeling lightning stroke
WO2003027683A2 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc Aircraft electrostatic discharge test system
RU2352502C1 (en) * 2007-12-28 2009-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Device to check up aircraft resistance to lighting
RU97340U1 (en) * 2010-06-24 2010-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) INSTALLATION FOR TESTING ONBOARD EQUIPMENT OF AIRCRAFT LIGHTNESS
RU2523422C1 (en) * 2013-04-26 2014-07-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Test method isolated objects (aircrafts) for corona effect on and device for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5103193A (en) * 1989-08-25 1992-04-07 The Boeing Company Apparatus and methods for simulating a lightning strike in an aircraft avionics environment
RU2057370C1 (en) * 1994-06-09 1996-03-27 Научно-исследовательский центр теплофизики импульсных воздействий Научного объединения "ИВТАН" РАН Method for modeling lightning stroke
WO2003027683A2 (en) * 2001-09-28 2003-04-03 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc Aircraft electrostatic discharge test system
RU2352502C1 (en) * 2007-12-28 2009-04-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Летно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Device to check up aircraft resistance to lighting
RU97340U1 (en) * 2010-06-24 2010-09-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) INSTALLATION FOR TESTING ONBOARD EQUIPMENT OF AIRCRAFT LIGHTNESS
RU2523422C1 (en) * 2013-04-26 2014-07-20 Негосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Российский новый университет" (НОУ ВПО "РосНОУ") Test method isolated objects (aircrafts) for corona effect on and device for its implementation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cavallini et al. A new approach to the diagnosis of solid insulation systems based on PD signal inference
CN102539527B (en) GIS (gas insulated substation) partial discharge mode identification method based on ultrasonic testing
Wu Design of partial discharge real-time capture system
Ardila-Rey et al. Artificial generation of partial discharge sources through an algorithm based on deep convolutional generative adversarial networks
Qi et al. Severity diagnosis and assessment of the partial discharge provoked by high-voltage electrode protrusion on GIS insulator surface
CN112147445A (en) Partial discharge detection method and system
RU2809642C1 (en) Method for testing aircrafts for selectivity of lightning strikes
Kunicki et al. Analysis on partial discharges variability in mineral oil under long-term AC voltage
RU2011112057A (en) METHOD FOR SIMULATING DEFECTS BY USING A SPARK CONTROL INSTRUMENT AND A SPARK CONTROL INSTRUMENT
Phung Computer-based partial discharge detection and characterisation
CN207114695U (en) A kind of inside transformer metallic particles partial discharge model
Lühring et al. Comparative investigation on pulse shape parameters of partial discharges in air under AC and DC voltage stress
CN106569115A (en) Improved circuit used for dry-type air-core-reactor turn-to-turn insulation overvoltage detection
Jo et al. Comparison of partial discharge characteristics in SF 6 gas under AC and DC
Bhatt et al. Partial discharge analysis in time and time-frequency domain of solid dielectric in power transformer
Yoshizumi et al. Consideration of generation mechanism of low frequency component of partial discharge signal detected by transient earth voltage
CN109917245B (en) Ultrasonic detection partial discharge signal mode identification method considering phase difference
Szirtes et al. Simulation of corona discharges and time domain examination of their emitted electromagnetic signals
CN207114696U (en) A kind of inside transformer is along face partial discharge model
Kasri et al. Design of HV switching for polarization & depolarization current measurement
Chung et al. Effect of the corona shield of the OMNI bipolar conventional air terminals
Vocke et al. Investigation of the Breakdown Voltage of Insulation Oils at Medium Frequency after Thermal Ageing
Xiong Detection and pattern recognition of partial discharge in electric machine coils with pulsed voltage excitation
Florkowski Magnetic Field Effects on Partial Discharges in Electrical Insulation Subjected to PWM Excitation
Naderiallaf et al. Glass fibre insulated wire assessment under partial discharges activity via dielectric dissipation factor measurements