Preview

Научный вестник МГТУ ГА

Расширенный поиск

Электромеханическое воздействие молнии на узлы крепления обшивки самолета

https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-4-80-90

Полный текст:

Аннотация

Одним из факторов, вызывающим повреждение наружных элементов конструкции самолета при поражении молнией, является ее электромеханическое воздействие. Наиболее характерные и разнообразные повреждения молнией узлов крепления обшивки самолета были обнаружены в декабре 2017 г. в штате Луизиана (США) после поражения молнией бомбардировщика B-52 при заходе на посадку. Уже на земле экипаж обнаружил в хвосте самолета дыру размером в человеческий рост. Подобные инциденты происходили и с отечественными самолетами. Исследования, проведенные на кафедре физики МГТУ ГА группой специалистов в области молниезащиты воздушных судов, позволяют с высокой степенью достоверности объяснить механизм такого рода повреждений. Этот механизм имеет комплексный характер. Главную роль здесь играет электромеханическое воздействие молнии на проводящую обшивку, обусловленное взаимодействием растекающегося по обшивке тока молнии с создаваемым ею магнитным полем, а также пинчевое давление в канале разряда. Нагружение проводящей обшивки обусловлено пондеромоторными силами как в обшивке, так и внутри канала молниевого разряда. Приходящая на край панели обшивки волна напряжений от такой нагрузки вкупе с воздействием рожденной молнией ударной акустической волны, складываясь со штатными эксплуатационными нагрузками, может вызвать перенапряжение как на контуре панели обшивки, ослабленной отверстиями под элементы крепления, так и в самих элементах крепления (заклепки, винты). Расчет интенсивности напряжения в обшивке за счет пондеромоторных сил в районе заклепочного соединения показал, что лишь при амплитуде тока молнии, превышающей 100 кА, могут возникнуть сверхкритические как нормальные напряжения в обшивке вдоль заклепочного ряда так и касательные напряжения в узкой части закраины сзади заклепки. Поскольку статистика утверждает, что вероятность поражения самолета столь сильноточной молнией ничтожна, то очевидно, что при поражении В-52 сработали указанные дополнительные факторы. На фотографии поврежденной части хвостового оперения отчетливо видны оба типа разрушения конструкции: отрыв одного края панели от стрингера вдоль заклепочного ряда (закраина осталась на месте) и срыв другого края по заклепкам вместе с закраиной.

Об авторах

С. К. Камзолов
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия

Камзолов Сергей Константинович - доктор технических наук, профессор, профессор кафедры физики МГТУ ГА



С. М. Новиков
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия

Новиков Сергей Михайлович - кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры физики МГТУ ГА



Список литературы

1. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. 320 с.

2. Камзолов С.К. Критерий стойкости конструкций к электромеханическому воздействию сильноточных разрядов // Электричество. 1992. № 9. С. 24-26.

3. Kamzolov S.K. Lightning treat for modern airplanes / E.A. Konyaev, I.G. Kirpichev, A.A. Komov, A.A. Kuleshov // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017. Vol. 8, Iss. 11, Nov. Pp. 756-768.

4. Тамм И.Е. Основы теории электричества: учебное пособие. М.: Физматлит, 2003. 618 с.

5. Финкельнбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. М.: Изд-во иностр. лит., 1961. 250 с.

6. Камзолов А.С. Модель нагружения обшивки при электромеханическом воздействии молнии на воздушное судно // Обеспечение безопасности полетов в сложных метеоусловиях: межвуз. сб. научных трудов. М., 1996. С. 76-82.

7. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3 т. 8-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2001.

8. Clifford D.W. Characteristics of lightning strikes to aircraft // Proc. of the International Conference on Lightning and Static Electricity. Oxford, 25-30 March 1982. 1982. Pp. A9-1-A9-11.

9. Fisher B.D., Mazur V., Plumer J.A. Characteristics of lightning strikes experienced by the NASA f106b airplane // AIAA Paper. 1984. № 2234. Pp. 37-43.

10. Житомирский Г.И. Конструкция самолетов: учебник. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение. 1995. 415 с.


Для цитирования:


Камзолов С.К., Новиков С.М. Электромеханическое воздействие молнии на узлы крепления обшивки самолета. Научный вестник МГТУ ГА. 2019;22(4):80-90. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-4-80-90

For citation:


Kamzolov S.K., Novikov S.M. Electromechanical effect of lightning onto the fitting points of the aircraft skin. Civil Aviation High TECHNOLOGIES. 2019;22(4):80-90. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2019-22-4-80-90

Просмотров: 78


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2079-0619 (Print)
ISSN 2542-0119 (Online)