ПОВРЕЖДЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ САМОЛЕТА МОЛНИЕЙ ПРИ НАЛИЧИИ ОСАДКОВ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация
При поражении самолета молнией повреждение наружных элементов конструкции вызывается в первую очередь электромеханическим воздействием разряда на воздушное судно (ВС), следствием которого является образование вмятин на обшивке, загибов консольных элементов (известны случаи загиба лопастей винтов ТВД) и подобных деформаций. Механизм такого воздействия молнии обусловлен, во-первых, действием пондеромоторных сил, рождаемых взаимодействием тока в канале молниевого разряда с токами, растекающимися по металлическим конструкциям ВС. Во-вторых, механическое воздействие на элементы конструкции оказывает ударная волна от молнии. Наличие на поверхности воздушного судна конденсата (влаги, льда) может существенно усилить повреждение обшивки в результате электромеханического воздействия молнии, что подтвердили результаты экспериментальных исследований, проведенных на кафедре физики МГТУ ГА. Толщина слоя воды (как известно, гроза в подавляющем большинстве случаев сопровождается осадками) может быть достаточно большой, особенно на земле во время стоянки и руления, а также при взлете и во время посадки. При параметрах испытательного электрического разряда (амплитуда тока 50–60 кА, длительность первой полуволны 30 мкс), близких к средним параметрам натуральной молнии, поражающей воздушные суда, испытывались листовые образцы обшивки из алюминиевого сплава Д16АТ. При варьировании толщины слоя воды до 8 мм на образцах толщиной 1,5 мм образовывались вмятины глубиной до 2 мм и диаметром до 30 мм, при толщине образца 0,8 мм – глубиной свыше 10 мм и диаметром до 60–70 мм. Расчетные оценки показали, что наличие воды в несколько раз увеличивает электродинамическое давление на обшивку. С учетом упругой составляющей такая деформация при ударе молнии может, во-первых, представлять опасность для устройств и коммуникаций, расположенных непосредственно под обшивкой. Также усиление электромеханического давления вкупе с ударной акустической волной, рождаемой молнией, может привести к сверхкритическим нагрузкам в элементах крепления обшивки. Все это должно быть учтено как на стадии проектирования воздушного судна, так и в процессе эксплуатации, в частности при послеполетном осмотре ВС, пораженного молнией.
Об авторах
С. К. Камзолов
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия
Россия
доктор технических наук, профессор, профессор кафедры физики
Москва
С. М. Новиков
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия
Россия
кандидат технических наук, доцент, профессор кафедры физики
Москва
А. Н. Разумовский
Московский государственный технический университет гражданской авиации
Россия
Россия
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры физики
Москва
Список литературы
1. Kamzolov S.K. Lightning treat for modern airplanes / S.K. Kamzolov, I.G. Kirpichev, A.A. Komov, E.A. Konyaev, A.A. Kuleshov // International Journal of Mechanical Engineering and Technology. 2017. Vol. 8, iss. 11. Pp. 756–768.
2. Камзолов С.К. Критерий стойкости конструкций к электромеханическому воздействию сильноточных разрядов // Электричество. 1992. № 9. С. 24–26.
3. Faulkner L.L., Shumacher G.P. Prediction of aircraft structural damage from overpressures due to lightning strikes // SAE Technical Paper Series. 1983. Pp. 1–8.
4. Борисов М.Б., Чистяков Ю.А. Экспериментальные исследования молниестойкости конструкций воздушных судов из композиционных материалов // Сборник научных трудов № 231. М.: Московский энергетический институт, 1990. С. 89–94.
5. Авруцкий В.А. Исследование воздействия электрических разрядов на изделия с обшивкой из конструкционных композиционных диэлектрических материалов и средства их защиты от молнии / В.А. Авруцкий, А.С. Бизяев, В.П. Ларионов, Л.В. Левитова, Е.Н. Прохоров, И.М. Сергиевская, С.А. Чебанюк // Сборник научных трудов № 231. М.: Московский энергетический институт, 1990. С. 49–60.
6. Clifford D.W. Characteristics of lightning strikes to aircraft // Proceedings of the International Conference on Lightning and Static Electricity. Oxford, 25–30 March 1982. Pp. A9-1–A9-11.
7. Fisher B.D. Characteristics of lightning strikes experienced by the NASA F-1068 airplane / B.D. Fisher, V. Mazur, J.A. Plumer, J.C. Gerlach // AIAA Paper. 1984. No. 2234. Pp. 37–43.
8. Буткевич Г.В. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов / Г.В. Буткевич, Г.С. Белкин, Н.А. Вешенков, М.А. Жаворонков. М.: Энергия, 1978. 253 с.
9. Ушаков В.Я. Импульсный диэлектрический пробой жидкостей. Томск: ТГУ, 1975. 256 с.
10. Семкин Б.В. Электрический взрыв в конденсированных средах: учеб. пособие. Томск: ТПИ, 1979. 89 с.
11. Юткин Л.А. Электрогидравлический эффект и его применение в промышленности. Л.: Машиностроение, 1986. 253 с.
12. Базелян Э.М., Райзер Ю.П. Физика молнии и молниезащиты. М.: Физматлит, 2001. 320 с.
Рецензия
Для цитирования:
Камзолов С.К., Новиков С.М., Разумовский А.Н. ПОВРЕЖДЕНИЕ КОНСТРУКЦИИ САМОЛЕТА МОЛНИЕЙ ПРИ НАЛИЧИИ ОСАДКОВ НА ЕГО ПОВЕРХНОСТИ. Научный вестник МГТУ ГА. 2021;24(1):32-41. https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-1-32-41
For citation:
Kamzolov S.K., Novikov S.M., Razumovsky A.N. DAMAGE OF THE AIRCRAFT STRUCTURAL SYSTEM BY LIGHTING WITH RAIN PRECIPITATION ON ITS SURFACE. Civil Aviation High Technologies. 2021;24(1):32-41. (In Russ.) https://doi.org/10.26467/2079-0619-2021-24-1-32-41
Просмотров: 271
Послать статью по эл. почте 
