解决方案

航空工程—雷击


  

      现代飞行器都要求具有全天候的飞行能力,雷击是严重影响飞行安全的重要因素。飞行器必须有可靠的防雷击系统才能保证其安全性,因此雷击防护设计是现代飞行器设计的重要组成部分。但目前飞行器雷击防护设计的环节较为复杂,即使是针对体积较小、结构较为简单的飞行器部件,也必须按照典型的飞行器防雷设计各环节依次进行。首先是建立雷击放电模拟环境;然后进行放电测试发现易受雷击影响的区域;其次确定进行防雷设计的标准并按照标准给出的指标进行雷击防护设计,最后再通过实验验证防雷设计的有效性。

 
 

  

      实际飞行器系统自身的结构和雷击产生的电磁环境都很复杂,设计精度和可靠性要求也越来越高,测试对象越来越庞大(系统级设计分析),因此应用传统方法进行飞行器防雷设计面临越来越多的问题,如:

·        确定飞行器雷击附着点

·        复杂系统的防雷区划分

·        电力电子设备的雷击EMC分析

·        雷击电磁/热/力多物理场耦合

·        防雷设计参数的优化


      针对上述问题若采用计算机仿真设计的方法则可以大幅提高效率,缩短设计周期。

  

      基于有限元方法是求解电磁场偏微分方程的有效算法。通过建模器,前/后处理模块,优化处理器,以及TOSCA,ELEKTRA,TEMPO,STRESS等求解器组成了完整的雷击仿真设计套装。

 

 

  

      TOSCA是三维静态场求解器,可模拟飞行器雷击附着点位置,对于飞机表面的导体,电介质,磁性材料和复合材料都能够准确地建模。ELEKTRA是时域瞬态求解器,可用作雷击直接效应和间接效应的模拟,对于飞行器直接雷击可仿真雷击电流通过时表面电流的分布情况,对于间接效应可模拟雷击通路产生的磁场对周围电子设备的影响。而独有的TEMPO和STRESS求解器则可以无缝地与ELEKTRA求解器耦合来进行雷击电磁/热/力的联合仿真。