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雷電直接效應試驗系統

飛機、導彈、火箭、返回式飛船等飛行器在起飛和降落過程中不可避免的會遭遇雷電環(huán)境，任何一個電子系統或者單元受到干擾，都會造成嚴重的飛行事故。由于雷電電壓高（上億伏特）、電流大（200kA以上）等特點，無法在實驗室中直接進行模擬測試，根據雷電的特性和測試目的不同，將雷電效應試驗分為雷電直接效應試驗和雷電間接效應試驗兩部分，

雷電直接效應試驗用來模擬飛行器在遭受到雷電的直接作用時，在雷電輔助點附近所產生的燃燒、溶蝕、炸裂、結構畸變和強度降低等效應，一般將雷電直接效應分為高電壓（附著點）試驗和大電流（注入）物理損毀試驗。

高電壓附著點分區(qū)試驗系統可模擬測試飛機等設備在遭受雷擊時，在飛機表面不同區(qū)域可能被雷電襲擊的概率，找到容易被雷電襲擊的附著點。大電流物理損毀試驗系統用來模擬飛機在遭受雷擊時，其附著點遭受大電流時產生的高溫、強電動力對飛機結構等部分的破壞效應。

標準

MIL-STD-464C Electromagnetic Environmental Effects Requirements for Systems
SAE ARP5412 Aircraft Lightning Environment And Related Test Waveforms
RTCA/DO-160F/G Environmental Conditions and Test Procedures for Airborne Equipment Section 23
Lightning Direct Effects
HB6129-1987 民用飛機雷電防護要求及試驗方法
GJB 3567-1999 軍用飛機雷電防護鑒定試驗方法

高電壓試驗系統
大電流物理損毀試驗系統

高電壓試驗系統——雷電附著點分區(qū)實驗

1.概述

本套系統由三部分組成，包括高電壓發(fā)生器、波形調整單元和控制測量系統，通過調整不同的波形調整單元即可實現電壓波形的A、B、C、D四種波形，輸出波形可滿足MIL-STD-464C、GJB1389A以及DO160 S23等標準關于直接雷電的高電壓試驗，也可用于其他同類雷電及耐壓試驗研究

2.特點

戶內型采用開放式主回路設計，H型塔式機構，從而實現了整體超小型（圖1）
采用鐵殼油浸式本體設計，內置多級Max放電回路，可實現車載移動安裝（戶外）
基于觸摸屏控制的全自動智能控制系統，圖形化顯示設備運行狀態(tài)，操作簡單、方便
配置進行分區(qū)試驗的勻電場電極及附著點測試電極、接地板等
采用Marx發(fā)生器，實現并聯充電串聯放電
球隙自動跟蹤電壓在全充電電壓范圍內自動調整球隙距離，可調精度0.1mm
自動安全保護程序，聲光報警

3.波形參數的定義

根據MIL-STD-464C及SAE ARP5412等標準規(guī)定，測試波形主要有A、B、C、D四個電壓波形，如下圖所示。

主要技術參數與特點

LVG3000技術參數：
輸出波形	A波形	B波形	C波形	D波形
波前時間	1000（+500）kV/μs	1.2μs±20%	2μs±20%	50-250μs
衰減時間	--	50±20%	--	大于2000
峰值效率	80%以上	90%以上	80%以上	60%以上
級電壓	200kV
級數	15級
電壓等級	3000kV
放電開關	銅球，三間隙點火
開關形式	直線驅動0～100mm可調，精度0.1mm
波形形成方式	采用多級Marx發(fā)生器結構
使用電源	AC220V 100A
充電電壓	20～200kV
充電極性	正/負
電壓測量	若阻尼分壓器

1 - 副本.png

飛機雷電高電壓附著點分區(qū)試驗示意圖

可用于車載的高壓雷電模擬器

室內安裝的高壓試驗裝置（參考）

可完成試驗內容：初始先導附著試驗、縮比模型的雷電分區(qū)試驗、掃掠通道附著試驗、全尺寸部件附著點試驗、電暈和流光的直接效應試驗。

大電流物理損毀試驗系統

儀器說明
DLC200系列雷電直接效應試驗系統（大電流）主要用于實現直接雷電試驗的大電流物理破壞試驗，本系統采用模塊化結構設計，整套系統由4個分量的單獨發(fā)生器，4合一耦合去耦單元，以及1套測控系統共由6輛屏蔽方倉組成，可通過吊裝由車輛直接運輸到測試現場進行測試，也可固定在實驗室進行試驗，波形包括ABCD四個分量，可實現單個分量輸出，也可組合在一起實現多個分量連續(xù)輸出。
滿足標準
MIL-STD-464C
RTCA-DO 160G Section22
SAE ARP5412
SAE ARP5416
GJB 1389A
GJB 8848
GJB 3567
IEC 61643-11
GB/18802.1
特點
4套發(fā)生器可任意組合實現連續(xù)波形輸出
充電電壓可任意設置，實現A、Ah、B、C、C*、D6種波形輸出
可選配輸出8/20、10/350等民標波形模塊
豐富的保護功能，充電異常保護，連接口檢測等
電磁自鎖安全門開關保護，自動安全接地，保護人身安全

測試項目介紹

本套系統即可GJB1389A及GJB8848等標準，同時也滿足DO160、ARP 5412及GJB3567等飛機雷電直接效應試驗，即滿足用于測試軍用裝備的雷電環(huán)境可靠性試驗，同時也滿足飛機雷電直接效應的大電流物理損毀試驗。輸出波形如下圖所示

飛機雷電直接效應標準規(guī)定的連續(xù)波形

控制系統通用參數
顯示屏	15英寸彩色觸摸屏+工控機
工作電源范圍	AC 220 V 50 / 60 Hz 32A/發(fā)電機
控制通訊方式	工業(yè)光纖組網控制CC-Link
測量通訊方式	工業(yè)光纖以太網控制
放電間隔時間	20-999s，可設置
輸出極性	正、負
儀器工作狀態(tài)指示	觸摸屏，警燈，警鈴
儀器接地連接方式	使用銅排+軟連接接地線
尺寸	4米測控車（可選擇含車輛）
儀器重量	約3噸
溫度范圍	-20～+50℃
濕度范圍	≤90%
海拔高度	不超過1500m

單個發(fā)生器內部結構布局

在結構設計方面每個發(fā)生器可獨立運行，系統可采用市電供電及發(fā)電機供電兩種方案，并可配置發(fā)電機倉，可于戶外無電源環(huán)境下進行測試，發(fā)生器本體部分與發(fā)電機倉、高壓直流電源倉分別獨立，可有效減小高壓放電產生的電磁干擾對電源部分的損壞

輸出電極高壓端通過絕緣球及引弧絲連接至飛機需要測試的測試點，而低壓端使用同軸連接方式與飛機外部的回流網連接，這樣可起到減小放電回路電感量的目的。理論計算38米客機機體放電回路電感量最大約4uH左右

測量控制系統

控制系統采用分體式組網控制，包含4套單波分體控制系統，和一套聯動波形總控系統，可實現對4套發(fā)生器（A、B、C、D波形）進行單獨的控制和一體化集中控制，只需要在參數設置頁面簡單設置幾個波形的參數，點擊運行按鈕即可實現對全部四套發(fā)生器進行全自動運行，波形自動顯示并計算參數，輸出試驗報告，整套試驗流程實現一鍵完成測試，一個人即可完成所有試驗操作。

采用光纖以太網進行組網，保證各控制系統的相對電氣獨立，同時保證控制系統的高穩(wěn)定性和高可靠性，大大提高控制系統在高電磁環(huán)境中的抗干擾能力。