【文章摘要】

飞机气象雷达天线罩雷电防护技术在保障飞机飞行安全方面有重要意义。本文简单介绍了飞机气象雷达天线罩雷电防护系统，提出了该系统的设计原则，并通过有效的试验分析总结出了雷达天线罩的最佳设计方案。

【关键词】

飞机；气象雷达；天线罩；雷电防护

航天运输在社会经济生活中扮演着极其重要的角色。雷电天气是航空飞行过程中经常要面临的天气现象。据统计，仅在70 年代的十年间美国军方飞机平均每年有一架飞机遭遇雷击坠毁。而且一架飞机在使用过程中至少要经历2 次的雷击事故。雷雨天气也成为了客运航班晚点、迫降的重要因素。当前保障飞机飞行安全是航天工作要解决的重要课题，飞机气象雷达天线罩雷电防护技术实现飞机在雷雨天气下安全飞行。重视飞机气象雷达天线罩雷电防护技术的研究有重要意义。

1 飞机气象雷达天线罩雷电防护系统概述

飞机天线罩雷电防护系统是当前比较先进的避雷技术。现对该方面的研究做一个概述。

（1）飞机天线罩雷电防护系统的构成。玻璃钢的蜂窝夹芯，周边以金属包边。该种结构能有效提高导体的传导速率。该结构的优点在于传输系数80% 以上，最小功率传输系数在70% 以上。天线罩雷电防护系统位于飞机机头。

（2）飞机气象雷达天线罩雷电防护电环境区域。现有的飞机有发动机安装在机翼上和安装在机身上两类。根据飞机雷电方法鉴定试验方法等相关规定的要求，对飞机天线罩雷电防护的区域做了研究， 发现飞机的机头、机翼两端、机尾尖端部等为雷电电环境区域。在雷电天气下，云层带大量电荷。受正负离子的相互作用， 飞机各突出的尖端就容易成为带电体，成为雷击的主要区域。飞机电环境区域的明确对飞机气象雷达天线罩雷电防护系统的设计有重要价值。

2 飞机气象雷达天线罩雷电防护系统设计原则

飞机气象雷达天线在雷电天气时保护飞机有重要作用。另一方面，空中云层大多是带电荷，飞机在云层中飞行如果没有良好的防护技术则很难实现飞机的正常飞行。现对飞机气象雷达天线罩雷电防护系统的设计原则做一个简单的阐述。

（1）飞机的雷电电环境区域是雷击的进入点，因此雷达天线罩系统位于飞机的雷电电环境区域。飞机遭遇雷击的主要原因是飞机的雷电电环境区域受云层电荷的影响带电造成的。飞机本身是一个中和体，不带电。如果能有效消除飞机雷电电环境区域的电荷，就能有效避免飞机遭遇雷击。因此，天线罩表面必须具有良好的导电能，其导电通道应具有多次传输电流和传输高电荷量的能力。

（2）天线罩是飞机的重要保护罩，因此必须具有良好的稳定性。天线罩的稳定性主要表现在保护飞机及飞机上的电气设备，确保雷击落在防护系统上而非天线罩上。

（3）飞机气象雷达天线罩雷电防护系统必须适应飞机的飞行需要，重视防护罩材料的选择。一方面系统在设计过程中就必须考虑到今后的维修和维护，确保相关工作能方便开展。另一方面就是重视控制系统的生产造价成本。

3 试验分析

飞机气象雷达天线罩雷电防护技术是否能真正适应飞机飞行的需要，重视该系统的试验分析是非常必要。通过科学的试验有效测试了该系统的有效性。根据HB6129《飞机雷电防护要求及试验方法》的要求，该系统的试验分析主要包括雷电压试验和雷电流试验两部分。

（1）雷电压试验。试验方法为：第一步：以A、D 两电压波为实验对象，其中A 波为正负电压值在1400kV 左右的电压波。D 波为正极电压值在500 kV 左右， 负极电压在1300kV 左右的电压波。试验时将放电间隙确定为1m。第二步：在飞机的雷电电环境区域，选定四个区域，作为雷击试验区域，开展80 多次的雷击实验，检验不同电压波作用下不同区域天线罩的情况。

（2）雷电流试验。试验方法为：第一步：以A、B 两电流波为实验对象，其中A 波电流的峰值为200±20kA，B 波电流的峰值在2kA 左右。试验时将放电间隙确定在10mm 以上。第二步：在飞机的雷电电环境区域，选定对称分布的四个区域，从左到右依次编号1、2、3、4，对四个区域进行雷电流实验。其中1、2 区域进行3 次雷电流试验，而3、4 区域进行1 次试验。

（3）试验目的。开展雷电压试验和雷电流试验的目的在于选择最合适的气象雷达天线罩的分流金属材料。设计天线罩系统的关键在于确定天线罩的雷电分流条的布置，其内容包括选择那种金属，怎么防止分流条。实验中，以1×9mm 铝条和2×9mm 紫铜条为分流条试验对象。通过实验确定最佳的分流条设计方案。

4 试验结论

在试验中，以飞机气象雷达天线罩雷电防护系统设计原则为试验的判断标准， 评价实验结果。作为该系统的设计过程，科学的试验过程是实现系统设计优化的关键。现对试验的结果总结如下：

（1）雷电压试验结论：通过近80 次的雷电压电击实验，证明将四根雷电分流条以间距300~600 mm 的方式布局最为合理可行。该间距下的雷电分流条的雷电分流效率可以到达飞机雷电防护要求的标准。

（2）雷电流试验结论：1 区如果采用铝分流条，则其截面积在25mm2 以上； 如采用铜分流条，其截面积应在13mm2 以上。其中铝条的厚度要保持在3mm 以上，铜条在2mm 以上。

根据雷电流和雷电压试验的结果， 考虑到飞机的电性能指标、气动外形、重量和工艺施工、成本等方面的指标要求，最后将飞机气象雷达天线罩雷电防护系统确定为：2×9mm 铜分流条以300~600mm 间距布局，其中1 区采用截面积为18mm2 铜分流条。相信该方面的试验对促进飞机气象雷达天线罩雷电防护技术的发展有重要意义。

【参考文献】

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