Исследование воздействия молнии и грозовых облаков на носовые обтекатели самолётов

• Автор: Черненский, Леонид Леонидович
• Шифр специальности: 05.14.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 218 с. : ил.

Введение.
Глава 1. Молниезащита носовых радиопрозрачных обтекателей самолтов. Состояние вопроса. Постановка цели и задач исследования.

1.1. Обтекатели летательных аппаратов

1.2. Последствия поражения молнией носовых радиопрозрачных обтекателей самолтов.

1.3. Современные представления о механизмах воздействия разряда молнии и 1розовых облаков на носовые радиопрозрачные обтекатели самолтов
1.4. Методы молниезашиты радиопрозрачных носовых обтекателей самолтов и экспериментальной проверки эффективности

1.5. Выводы и постановка задачи

Глава 2. Разработка методики исследования процессов формирования разряда по поверхности и внутри моделей носовых обтекателей самолтов
2.1. Экспериментальноизмерительный комплекс для исследования механизмов воздействия грозовых облаков и разрядов молнии на модели носовых обтекателей самолтов с использованием искусственных заряженных облаков

2.1.1. Харакгеристика экспериментального комплекса и схема эксперимента.

2.1.2. Измерительная часть экспериментального комплекса

2.1.3. Объекгы экспериментальных исследований
2.2. Программа обработки результатов экспериментов.
2.3. Программа расчта электрических полей, создаваемых искусственными заряженными аэрозольным образованиями, при наличии модели диэлектрического обтекателя КаботеНеШ.
2.3.1. Возможности программы КаботеМНе1б.
2.3.2. Методики расчта электрического поля, заложенные в программу КаботеЗс1Е1е1б.
2.3.3. Описание программы КаботеДПеШ
2.4. Выводы
Глава 3. Экспериментальные исследования механизмов воздействия молнии и грозовых облаков на носовые радиопрозрачные обтекатели самолтов с использованием искусственных облаков заряженного водного аэрозоля.
3.1. Экспериментальные исследования процессов формирования разряда по поверхности и внутри моделей полых диэлектрических обтекателей самолтов
3.2. Экспериментальные исследования влияния параметров антенн на процессы воздействия облаков заряженного аэрозоля на носовые обтекатели самолтов и оборудование внутри них
3.3. Экспериментальные исследования процессов формирования электрического пробоя оболочки обтекателя при его взаимодействии с облаками заряженного водного аэрозоля.
3.4. Выводы.
Глава 4. Построение физической картины формирования разряда в модели обтекателя и анализ возможности е переноса на реальную грозовую ситуацию.
4.1. Физическая модель формирования и развития разрядов по поверхности и внутри моделей диэлектрических обтекателей при их взаимодействии с заряженными аэрозольными облаками и разрядами из них.
4.2. Анализ возможности переноса полученных результатов на реальную грозовую ситуацию
4.3. Ключевые механизмы воздействия грозовых облаков и разрядов молнии на носовые радиопрозрачные обтекатели самолтов
Глава 5. Возможные пути снижения риска разрушения носовых обтекателей самолтов и выхода из строя оборудования внутри них. Разработка рекомендаций по совершенствованию молниезащиты носовых обтекателей самолтов
5.1. Формулирование и анализ возможных путей снижения риска разрушения носовых обтекателей самолтов и выхода из строя оборудования внутри них в грозовых условиях
5.2. Экспериментальная проверка предлагаемых путей снижения риска разрушения носовых обтекателей самолтов и выхода из строя оборудования внутри них в грозовых условиях с использованием искусственных заряженных аэрозольных облаков
5.3. Разработка рекомендаций по совершенствованию молниезащиты носовых обтекателей и радионавигационного оборудования внутри них.
5.4. Выводы
Заключение
Список используемых источников


При этом сама антенна радара средний размер несколько десятков сантиметров испускает электромагнитные волны частотой более 1 ГГц например, МГц , длина волны которых составляет несколько сантиметров. Продолжительность импульсов обычно составляет с . В режиме поиска погодный радар обычно потребляет мощность порядка нескольких десятков ватт 5среднм Вт, , однако, максимально возможная мощность может достигать нескольких десятков киловатт. Такие условия могут возникнуть при воздействии на аппаратуру электрических полей грозовых облаков и удара молнии . Таким образом, если при попадании молнии в носовой радиопрозрачный обтекатель самолта он разрушится или произойдт его электрический пробой, то система радиолокации, находящаяся под ним, не сможет нормально функционировать, что может привести к трагическим последствиям, гибели людей, находящихся на борту. Помимо этого, при пробое и последующем разрушении носового обтекателя существенно ухудшатся аэродинамические характеристики самолта, что, в лучшем случае приведт к повышенному расходу топлива, а в худшем случае к потере управляемости летательным аппаратом в условиях турбулентности и на стадии посадки. Для того чтобы понять и оценить всю тяжесть возможных последствий, далее обобщены имеющиеся представления о физических механизмах воздействия разрядов молнии и грозовых облаков на носовые радиопрозрачные обтекатели самолта и оборудование под ними, проанализированы существующие методы их молниезащиты. История полтов за последние лет насчитывает большое число чрезвычайных ситуаций на борту самолтов, произошедших в результате поражения самолта молнией. К счастью, лишь небольшое число подобных случаев приводит к крушению самолта и гибели людей. В большинстве случаев при возникновении неисправностей, вызванных воздействием молнии, или при частичном повреждении фюзеляжа самолта в том числе разрушении обтекателя, экипажу удатся справиться с аварийной ситуацией и, при необходимости, совершить аварийную посадку или вернуться в аэропорт. Согласно 1, в среднем каждый гражданский самолт поражается молнией через каждые часов налта. При этом вред от воздействия молнии на самолт варьируется от малой точечной коррозии алюминия до разрушения всего самолта. По данным Национального исследовательского центра воздушного пространства Франции, попадание молнии в самолты происходит в среднем один раз в каждые часов полта, что эквивалентно одному удару молнии в каждый самолт коммерческой авиации в год . Даже из вновь выпущенных в полет после испытаний новых авиалайнеров в первый же год эксплуатации поражается разрядами молнии в среднем каждый пятый. Причм, примерно в пятнадцати процентов случаев это приводит к серьзным нарушениям работы различных систем летательного аппарата . В ряде случаев это приводит и катастрофическим последствиям, причины которых очень трудно идентифицировать, так как при воздействии удара молнии на самолт могут выйти из строя все или большинство электронных и электрических систем, в том числе навигации и связи , . Существенными факторами вероятности попадания молнии в самолт являются нахождение внутри облачности иили наличие дождя более . Часто к попаданию молнии в самолт относятся по принципу оказаться в неподходящем месте в неподходящее время, другими словами, оказаться на пути прохождения разряда молнии. Однако по расчтам данный сценарий составляет только от числа попаданий молний в самолты. Фактически, всех грозовых разрядов в самолт вызвано тем, что самолт летит сквозь сильно заряженную зону облачности . Основными местами первоначального удара молнии в летательный аппарат являются его носовая часть в первую очередь, носовой обтекатель, фюзеляж самолта, законцовки крыльев, хвостовой стабилизатор и киль 1, 4, 8. С точки зрения места первоначального контакта молнии с летательным аппаратом и характером последующего взаимодействия разряда молнии с обшивкой самолта и находящимися на его поверхности и внутри него системами вся поверхность самолта подразделяется, в общем случае, на шесть зон , . Характерный пример распределения зон ударов молнии по поверхности транспортного самолта показан на рис.