机载设备雷电防护试验发生器设计

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1、2015年9月北京航空航天大学学报September2015第41卷第9期JournalofBeringUniversityofAeronauticsandAstronauticsVo1．41No．9http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2014．0651机载设备雷电防护试验发生器设计刘帅，杨兰均，庄伟春，王维，黄东，黄易之(西安交通大学飞机雷电防护实验室，西安710049)摘要：机载设备雷电防护引脚注入试验波形是一种开路电压波形和短路电流波形相同的组合波．针对此类组合波，基于

2、线性RLC冲击电流回路，提出了一种新型的组合波发生器电路．研究了峰值时间、峰值电流、半峰值时间与回路阻尼系数间的关系，提出了以峰值时间和半峰值时间为目标参数的组合波回路参数设计方法．通过计算与仿真，考虑杂散参数的影响，得到机载电子设备雷电防护引脚注入试验组合波发生器电路参数．仿真表明：设计的发生器输出波形满足RTCA／DO一160G标准的要求，可用于机载设备雷电防护引脚注入试验．关键词：雷电；引脚注入试验；开路电压；短路电流；发生器中图分类号：V241．06文献标识码：A文章编号：1001—5965(2015)09—1673-05在现代航空航天技术中，复合材料的大量采输出电

3、压(I，n)和输出端短路状态下的输出电流用造成了飞机内部更为恶劣的电磁环境，对机载(，)应满足一定的幅值和波形参数要求．引脚注电气／电子系统或设备的雷电防护能力提出了更入试验波形有4个，分别为波形3、波形4、波形高的要求。．机载电子设备雷电防护试验，又称5A和波形5B，其中波形3为1MHz衰减振荡波，为雷电感应瞬态敏感度试验，有两个项目，分别为波形4／5A／5B为双指数波，开路电压和短路电流引脚注入试验和电缆束试验．其中，引脚注人的波形完全相同．波形图分别如图1和图2所示．试验用于考核设备的损伤容限，其试验波形和试各波形的开路电压和短路电流幅值要求如表1所验等级直接决定设备

4、的雷电防护设计．因此，有必示，幅值允差为0～+10％．要进行引脚注入试验发生器的设计．通用组合波设计电路不能完全满足机载电子设备雷电防护引脚注入试验发生器的要求．本文从RLC冲击电流回路出发，提出一种新型的组合波设O计电路和方法，设计满足RTCA／DO一160G标准要求的机载设备雷电防护引脚注人试验发生器．1引脚注入试验波形RTCA／DO一160G标准对机载电子设备雷一电压；一电流频率．电间接效应引脚注人试验的瞬态信号发生器的输图1波形3的波形图Fig．1Waveshapefigureofwaveform3出特性作了明确的规定，其输出端开路状态下的收稿日期：2014．10-

5、21；录用日期：2014．12．19；网络出版时间：2015-01．2715：04网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detai1／11．2625，V．20150127．1504．009．html作者简介：刘帅(1990一)，男，陕西榆林人，博士研究生，liush．0610@stu．xjtu．edu．an通讯作者：杨兰均(1968一)，男，陕西西安人，教授，yanglj@mail．xjtu．edu．cn，主要研究方向为飞机雷电防护技术．引用格式：刘帅，杨兰均，庄伟春，等．机载设各雷电防护试验发生器设计fJJ．北京航空航天大学学报，2015，41f9)：1673

6、-1677．LiuS，YangLJ，ZhuangWC，eta1．DesignoflightningprotectiontestgeneratorforairborneequipmeritfJj．JournalofBeijingU—niversityofAeronauticsandAstronautics，2015，41(9)：1673-1677(inChinese)．1674北京航空航天大学学报2015年cd2i+Rcaidtzdt+=0(1)2另阻尼系数：，归一化时间：／J~LfC一，2／L／C归一化电流：／，可求得奎L／Ce-~t*sin)<1=1esinh(√一1)1

7、。一峰值时问；T：一半峰值时间．可见回路电流波形只与阻尼系数有关．通图2波形4／5A／5B的波形图过MATLAB数值计算，归一化峰值电流、归一化峰值时间、半峰值时间与峰值时间之比表1引脚注入试验波形幅值／r，也只与有关，其关系如图4～图6所示，所Table1Amplitudeofpininjectiontestwaveform有参量均为无量纲值．图3波形4／5A／SB发，器电路图Fig．3Circuitdiagramofwaveform4／5A／5Bgenerator2设计原理传统的组合波开路电压和短路电流规定了波