Способ испытаний изолированных объектов (летательных аппаратов) на коронирование и устройство для его осуществления

Способ испытаний изолированных объектов (летательных аппаратов) на коронирование и устройство для его осуществления

Реферат

Изобретение относится к технике защиты от ударов молнии различных объектов (как наземных, так и летательных аппаратов) и может быть использовано для экспериментальной оценки молниестойкости (испытание на коронирование) объектов.

Известен способ испытаний объектов на молниезащищенность, заключающийся в том, что проводящую модель объекта (самолета) размещают в воздушном промежутке между электродами высоковольтного генератора импульсных напряжений (ГИН), создают импульсный разряд, имитирующий разряд молнии, регистрируют точки поражения объекта с помощью фотоаппаратов и видеокамеры и делают выводы о молниезащищенности объекта (Трунов O.К., Гапонов И.М., Лупейко А.В., Сысоев B.C. К методике исследований молниезащиты самолетов на моделях // Электричество, 1985, №9, с.58-59). Недостатком способа является низкая точность оценки молниезащищенности объекта, большая трудоемкость и стоимость испытаний.

Это связано с тем, что для увеличения разброса точек выхода разряда с модели объекта (с целью выявления максимального количества путей протекания тока молнии по модели) меняют полярность и крутизну фронта прикладываемого импульса напряжения, что требует больших трудозатрат на замену фронтовых резисторов на всех этажах генератора импульсных напряжений. Это увеличивает длительность проводимых испытаний и меняет условия поражения объектов при изменении полярности разряда. Кроме того, оказываются нарушенными физические процессы, которые характерны для заряженного облака.

Известен способ испытаний объектов на молниезащищенность на основе применения искусственных заряженных аэрозольных водных облаков с предельной плотностью заряда, способных инициировать электрические разряды и исследовать процессы формирования и развития стадий разряда (А.Ф. Дьяков, Б.К. Максимов, Р.К. Борисов, И.П. Кужекин, А.Г. Темников, А.В. Жуков. Электромагнитная совместимость и молниезащита в электроэнергетике. Москва, Издательский дом МЭИ, 2011, стр.298-302). Устройство для осуществления способа содержит имитатор местности, модели молниеприемника и объекта, имитатор грозового облака в виде генератора заряженного аэрозоля и регистратор разрядов. Недостатком известного способа и устройства является недостаточная точность оценки молниезащищенности объектов в связи с тем, что испытуемые объекты заземлены, что меняет реальные условия коронирования изолированных объектов.

Близким к предлагаемому способу является способ испытаний объектов на молниезащищенность (А.с. СССР №1370800, МПК⁴ H05F 3/02, заявл. 11.08.86, опубл. 30.01.88), заключающийся в том, что создают ячейку грозового облака с помощью генератора аэрозольной струи, накапливают электрический заряд облака до величины, достаточной для образования лидерного разряда с облака на имитатор местности, на котором расположены модели объекта и молниеприемника. Разряды, попадающие на объект и молниеприемник, регистрируют с помощью регистратора. Через некоторое количество разрядов, число которых определяется требованиями испытаний, делают вывод о молниезащищенности объекта.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является также устройство для испытаний объектов на молниезащищенность (А.с. СССР №1370800, МПК⁴ H05F 3/02, заявл. 11.08.86, опубл. 30.01.88), включающее модель объекта с молниеприемником, имитатор грозовых облаков, выполненный в виде генератора заряженного аэрозоля, ось которого направлена под острым углом к поверхности имитатора местности, и регистратор разрядов, попадающих на объект.

Недостатком известных способов и устройств является низкая точность оценки молниестойкости объектов (на коронирование), обусловленная тем, что объекты при испытаниях заземлены. Также при этом отсутствует регулирование тока выноса, что не позволяет устанавливать величину заряда облако таким, что реализуется коронный разряд на объекте, но отсутствует искровой. Это снижает точность испытаний, так как затрудняется процесс фиксации мест коронирования объекта и интенсивности короны.

Задача изобретения - повышение точности оценки мест коронирования объекта. Технический результат - приближение искусственно созданной модели ячейки грозового облака к природным грозовым облакам и повышение точности создания условий коронирования объекта.

Задача решается тем, что в способе испытаний объектов на коронирование, заключающемся в том, что создают поток заряженного аэрозоля, накапливают электрический заряд в заторможенном потоке в виде заряженного облака до величины, когда напряженность электрического поля в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля» достаточна для формирования коронного разряда на модели летательного аппарата (л.а.), но исключающей возникновение искрового разряда.

Испытуемый объект (модель л.а.) изолируют от земли с помощью специальных изоляционных растяжек или подставки с высоким электрическим сопротивлением (типа нейлоновых веревок или фарфоровых изоляторов) для обеспечения адекватности моделирования процесса при полете объекта (летательного аппарата) в атмосфере с высоким электрическим полем. Коронирование объекта возникает под действием поля облака, возникающего от заряда облака. Обеспечение требуемого заряда облака осуществляется с помощью специального генератора, формирующего газовый поток с заряженными аэрозольными частицами. Этот поток выносит в атмосферу необходимый заряд (ток зарядки) и осуществляет непрерывную компенсацию потерь этого заряда облака из-за его диффузии и дрейфа заряженных частиц из облака под действием электрического поля.

Величина необходимого для коронирования объекта электрического заряда облака и его подпитка регулируются величиной тока зарядки с помощью специального блока генератора, способного регулировать амплитуду и длительность выходного тока генератора (тока зарядки). Величину электрического заряда в заторможенном потоке устанавливают такой, чтобы исключить возникновение искрового разряда в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля» - ограничение сверху. В то же время величина заряда облака должна быть достаточной для возникновения интенсивной короны с модели л.а. - ограничение снизу.

После достижения такого режима (величины необходимого заряда) регистрируют места коронирования объекта и делают вывод о местах и интенсивности коронирования частей объекта.

На фиг.1 представлена схема устройства для испытания изолированных объектов на коронирование.

Способ испытаний изолированных объектов (летательных аппаратов) на коронирование осуществляется следующим образом. От генератора заряженных частиц 1, расположенного на заземленной плоскости 2 и имеющего блок регулирования заряда 3, обеспечивающий возможность регулирования амплитуды и длительности импульсов выходного тока, при этом величина тока подбирается такой, что исключается возникновение искрового разряда в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля», подают заряд на заряженную аэрозольную струю 4, которая образует заряженное аэрозольное облако над заземленной плоскостью 2 и моделью летательного аппарата 5.

Возникающий коронный заряд на частях модели 5 фиксируют с помощью фотоаппарата (место коронирования) и фотоэлектронного умножителя (интенсивности коронного разряда) блока аппаратуры 6.

В зависимости от внешних условий с помощью блока регулирования тока 3 устанавливают величину заряда облака так, что реализуется коронный разряд на модели, но при этом отсутствует искровой пробой испытательного промежутка. Для этого при возникновении искровых разрядов из облака величину заряда облака снижают на величину, исключающую искровой разряд, но реализующую коронный разряд на модели.

По величине интенсивности коронного разряда, фиксируемой фоторегистрирующей аппаратурой (фотоаппарат и фотоэлектронный умножитель), делают вывод о коронирующих местах и интенсивности коронного разряда на модели летательного аппарата.

Заявляемые способ и устройство позволяют с большей точностью оценить коронирующую способность деталей объекта (модели самолета), так как при испытаниях создаются условия, более приближенные к реальным. Проведенные испытания показали более высокую степень определения коронирующих частей объекта, которые соответствуют реальным условиям грозовой активности.

1. Способ испытаний изолированных объектов (летательных аппаратов) на коронирование, заключающийся в том, что создают поток заряженного аэрозоля, накапливают электрический заряд в заторможенном потоке в виде заряженного облака до величины, когда напряженность электрического поля в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля» достаточна для формирования интенсивного коронного разряда на модели, регистрируют место и интенсивность коронного разряда и делают вывод о месте коронирования и интенсивности коронного разряда изолированного объекта, отличающийся тем, что испытуемый объект изолируют от земли, а величину электрического заряда в заторможенном потоке устанавливают такой, чтобы исключить возникновение искрового разряда в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля».

2. Устройство для испытаний объектов (летательных аппаратов) на коронирование, включающее изолированную модель объекта, имитатор грозового облака, выполненный в виде генератора заряженного аэрозоля, и регистратор места и интенсивности коронного разряда на объекте, отличающееся тем, что генератор заряженного аэрозоля подключен к блоку, обеспечивающему возможность регулирования амплитуды и длительности импульсов выходного тока, при этом величина тока подбирается такой, что исключается возникновение искрового разряда в промежутке «облако - изолированная модель объекта - земля».