基于金属氧化物分流条的天线罩雷电防护

为了探究金属氧化物分流条的布局对天线罩雷电防护的影响,本文通过高压试验研究金属氧化物分流条的击穿特性,针对某型天线罩开展雷电防护设计试验,并结合静电场模型仿真分析,研究了金属氧化物分流条不同长度、数量以及天线偏转等因素对天线罩内部电场的影响规律。结果表明：金属氧化物分流条击穿电压与电压变化率成正比;天线周围的电场强度随金属氧化物分流条长度和数量的增加逐渐递减;通过优化分流条布局使天线周围的电场强度由无防护时的1.35 MV·m-1降到起晕阈值0.5 MV·m-1以下,满足雷电防护的要求。该方法解决了因天线感应电场过大而导致天线罩穿孔的问题,对天线罩及其内部天线设备的雷电防护设计具有重要意义。     

飞机雷达罩雷电防护设计仿真研究

文章研究了飞机雷达罩雷电防护设计参量变化对雷达罩内、外感应电场强度的影响规律,利用EMA3D静电场仿真方法,探究了飞机雷达罩的相对介电常数、分流条长度和数量对罩体感应电场强度的影响趋势。研究结果表明,雷达罩相对介电常数小于10时对其内、外感应电场强度影响较为明显。对某典型雷达罩进一步开展了雷电防护设计研究,获得了不同分流条长度和数量对感应电场强度的影响规律。     

输电线路雷电屏蔽仿真模型

输电线路很容易遭受雷击,而屏蔽失效是线路雷害事故的重要原因,因此应加强对输电线路雷电屏蔽的研究。文中在对已有的输电线路雷电屏蔽模型进行充分了解的基础上,合理考虑了上行先导的引雷作用,采用变步长的方式模拟下行雷电先导的下降,建立了一个新的输电线路雷电屏蔽仿真模型。仿真计算结果表明,该模型与输电线路现场运行经验比较吻合,可用于输电线路的防雷屏蔽设计和评估输电线路的雷电屏蔽性能。     

天线-罩系统电气性能分析

天线罩在保护雷达天线不受环境影响的同时,又会对天线的电磁辐射产生某些干扰．使天线的电气性能降低．因此,需要对天线-罩系统的电气性能进行精确分析和仿真预测．在天线罩工程中应用较多的是射线跟踪(RT)法和平面波谱-表面积分(PWS-SI)法,通过对比分析发现PWS-SI技术在分析精度和运算速度上具有较突出的优点,同时具有精确处理天线-罩系统近场的灵活性．应用PWS-SI方法对某一类较小的天线-罩系统E-面上的远场和方向图(SP)、瞄准误差(BSE)和瞄准误差率(BSES)进行了数值分析和计算,并将仿真计算结果与实测值进行比较,发现两者具有良好的一致性,证明PWS-SI方法在预测这类天线-罩系统的电气性能上是准确有效的．     

内设防雷引下线风力机雷击暂态特性分析

风力机塔筒内部增设引下线提供了一条新的防雷思路,但需要详细分析引下线泄流过程对塔筒内部电气线缆电磁干扰影响。通过EMTP软件搭建风力机叶片、塔筒和接地系统模型,分析引下线与塔筒分流情况,考虑引下线与内部电气线缆电磁耦合作用,计算不同高度处引下线与电缆线间电位差及平均电场强度。讨论引下线与电缆线安全距离及其受雷电流波头时间和土壤电阻率影响。研究结果表明:增设内部引下线后,绝大部分雷电流经由引下线泄散入地;引下线与电缆线间电位差可达MV级别,二者间平均电场强度极易击穿周围空气,发生侧向闪络;但引下线与电缆线间电位差随着塔筒高度的降低发生极性反转,平均电场强度也呈现出先降低后增加的变化趋势。缩短引下线与塔筒间等电位连接间距能够降低引下线和电缆线间电位差与平均电场强度。引下线与电缆线间的安全距离随着雷电流波头时间的缩短和雷电流幅值的增加而增大,随着土壤电阻率的降低而减小。增设内部引下线需要合理设置其与塔筒等电位连接间距和与内部电缆线安全距离。     

天线罩针刺织物根部结构设计及材料性能研究

针对耐高温天线罩对根部强度及根部材料与金属连接件热膨胀系数匹配性的特殊要求,设计了多种针刺结构石英纤维天线罩织物,并在罩体根部引入氧化铝纤维,系统研究了罩体根部材料的性能情况。结果表明适当降低网毡含量可以提升材料的拉伸性能,但材料的层间剪切强度会有所下降,压缩强度在网毡含量较低的情况下也有所降低。通过在根部引入氧化铝纤维,罩体根部的热膨胀系数有明显提升,但材料的高温拉伸强度随氧化铝纤维含量的增加呈先下降后上升的趋势。文中对相关工艺及材料性能研究为耐高温天线罩的设计提供了参考。     

接地导体密封圈在盆式绝缘子中的应用

采用接地导体密封圈替代传统绝缘橡胶密封圈,以提高现有盆式绝缘子的运行安全裕度,减少局部放电发生。仿真结果表明:无金属法兰和无屏蔽内环的盆式绝缘子在采用接地导体密封圈后,密封圈与SF_6的界面处最大电场降低了35%左右;带有金属法兰和带有部分屏蔽内环的盆式绝缘子在采用接地密封圈后,绝缘子法兰与环氧树脂浇注体间的气隙最大电场强度降低了47%左右。试验验证了该方案的有效性和可行性。     

基于FDTD的孔缝金属箱屏蔽效能分析

为了分析与解决复杂平台上的天线与其周围指挥舱等金属结构之间的电磁干扰问题,以期将天线对指挥舱内的电子设备的干扰降到最小.应用时域有限差分算法计算了2根振子天线辐射下带孔缝金属箱子的屏蔽效能.通过计算金属箱内部一点的电场强度和频谱特性,研究了形状不同、尺寸不同、面积相同和数目不同等窗口状态对带孔缝金属箱的屏蔽效能的影响,得出了提高带孔缝金属箱的屏蔽效能的一些方法手段.能有效解决工作于车、船和飞机等复杂电磁环境的天线干扰其周围指挥舱等金属结构内电子设备的电磁问题.     

基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线

针对无人机数据链通信存在抗干扰性能差、防捕获能力弱等问题,提出了一种具有良好气动性能的基于有源超表面天线罩的窄截面方向图可重构天线。该天线由宽带平面印刷全向天线、窄截面有源超表面天线罩以及双频阻抗匹配网络组成。当超表面天线罩上二极管均截止(未加偏置电压)时,天线罩处于全透波状态,天线工作于宽带全向通信模式。当超表面天线罩特定区域二极管导通时,该区域天线罩处于全屏蔽状态,天线工作于双频定向通信模式,此时通过引入双频阻抗匹配网络显著改善天线的阻抗匹配。全向通信模式下,天线相对带宽达到44.6%,全向增益可达1.37 dBi,不圆度小于2.5 dBi;定向模式下,双频天线上下频带分别为1.4 GHz和1.8 GHz,相对带宽分别为9.1%和15.3%,最大定向增益达5.2 dBi。该天线具有窄截面、低成本等优点,能够在宽带全向通信和双频定向通信工作模式之间灵活切换,有望提高无人机抗干扰、防捕获的性能。     

利用FEKO对雷电辐射磁场进行仿真计算研究

为有效计算雷电在空间辐射的电磁场情况,根据雷电回击电磁场的传播特性,提出一种仿真计算方法。该方法基于电磁场分析计算软件FEKO,采用外围配置matlab软件来强制其循环的手段,计算得到雷电在空间中辐射的磁场值。通过与数值积分方法得到的结果进行对比分析,证明此仿真计算方法是正确的。同时,利用此方法讨论了雷电回击速度、回击起始高度和观测点距离对雷电空间辐射磁场的影响。     

输电线路雷电屏蔽若干问题及雷击仿真模型

针对现有的雷电屏蔽理论--电气几何模型(EGM)和先导传播模型(LPM)的不足,对雷击物理过程和输电线路绕击分散性进行了研究．提出了对输电线路雷电屏蔽及其模拟理论的一些新认识,建立了考虑放电分散性的输电线路雷击仿真模型,将此模型用于500kvZM1-39型线路在平原地段的绕击率的计算,计算结果与运行情况比较相符．     

建筑物钢结构中考虑参数频变特性的雷电暂态响应

介绍了建筑物避雷系统中钢结构体雷电暂态响应的计算方法，将钢结构体分支导体的电气参数等值地表示为阻抗和电容矩阵，分别采用诺伊曼（Ｎｅｕｍａｎｎ）公式和平均电位法计算了这些矩阵。在确定分支导体电气参数的基础上，钢结构体被转化为一个由一系列耦合π型电路组成的等值网络。为了计及分支导体阻抗参数频变特性对雷电暂态响应的影响，首先在频域中建立描述等值网络的方程，再运用指数采样的傅里叶反变换求取时域雷电暂态响应。计算结果与试验结果比较表明，两者基本吻合     

冷缩式电缆中间接头附件参数的有限元法优化

为了研究冷缩式电缆中间接头的电场分布并对其结构参数进行优化,首先,建立电缆中间接头的有限元仿真模型;然后,利用该模型对中间接头的结构参数配合进行分析;最后,根据分析结果制作一个10 kV冷缩式电缆中间接头,并对该样本开展局部放电和耐压试验.仿真与试验结果表明:通过合理优化应力锥和屏蔽管的结构参数,当应力锥的轴向长度、端部曲率半径及厚度分别为65,25和2.5 mm,屏蔽管长度和端口形状的分别为170 mm和90°,应力锥与屏蔽管之间的距离为60 mm,中间接头本体长度为420 mm时,样品的最大场强和最大切向场强小于30 kV·cm^-1(空气击穿场强)且其交界面上的电场分布较为均匀;其可通过局放与耐压试验,满足设计要求,为10 kV冷缩中间接头的合理设计提供理论依据.     

2.5MJ单螺管型超导储能磁体的主动屏蔽研究

单螺管型超导储能磁体周围的杂散磁场随着其储能量的增加而急剧增长.对杂散磁场进行屏蔽是保护外围仪器设备和工作人员人身安全的必要手段.对储能量为2.5 MJ的单螺管磁体的杂散磁场进行了仿真分析与主动屏蔽.分析了同轴串联式与单圈嵌套式屏蔽方式的磁体结构、屏蔽原理和屏蔽效果,并从线材用量、安全距离以及屏蔽效果等方面进行了对比分析.     

导弹雨蚀头与陶瓷锥壳粘接技术研究

陶瓷天线罩与雨蚀头采用耐高温有机硅胶黏剂连接,在以往例行实验时雨蚀头发生松脱现象,无法满足天线罩的气密性功能要求。但是当胶黏剂涂抹过多,热强度试验则出现陶瓷罩体破裂现象,这种破裂现象是由胶黏剂体积膨胀力引起的。提出了一种胶黏剂体积膨胀力方法;该方法通过瞬态热试验测试雨蚀头直杆温度,由于胶黏剂很薄(2 mm),宏观上认为雨蚀头直杆的温度为胶黏剂温度。通过典型试验建立胶黏剂温度与其体积膨胀力的数学关系式,以均布压力形式施加到陶瓷天线罩锥壳孔内进行锥壳的热应力分析。改变胶粘区域范围进行多次计算,得到锥壳一系列孔边环向应力值,以确定胶粘最佳范围。结果表明按照最佳胶粘范围粘贴的天线罩,在飞行试验中雨蚀头没有发生松脱现象,陶瓷罩体也没有发生破裂现象,可以为导弹的设计的工艺改进提供理论指导。     

基于战场环境下通信台站的雷电及电磁武器防护设计

有关雷电及电磁武器防护技术的研究成果不少,但基于战场环境下通信台站的防护设计,目前仍无实用、系统的资料可以借鉴。首先分析了战场电、磁环境的构成特征及众多研究成果,然后利用"场"概念,采取多项技术措施,三维空间防护,完成了雷电拦截效率E≥0.98、电屏蔽性能≥80dB等指标的某通信台站防护设计,试验验证符合设计要求。     

飞机空速管系统雷电效应研究

文章对某型号飞机前置式空速管系统雷电直接效应和间接效应以及雷电防护进行了研究,提出并分析了雷击状态下前置式空速管系统的3种典型工况,采用有限元方法分析计算得到3种工况下空速管系统受到电动力的矢量分布;分析了空速管系统中电加热除冰电路结构、空速管系统中接地系统的等效电感和感应电压以及雷电抑制器降低过电压的原理,并利用工程环境对空速管系统进行了雷电模拟试验,试验结果验证了计算的准确性。研究结果表明空速管系统遭受雷击时受到的电动力和过电压等防护能力都能达到要求,从而为飞机空速管系统的结构与电气设计、性能分析以及优化设计等提供了理论参考,对飞机空速管系统雷电防护具有参考价值。     

输电线路绕击防护的新措施

提出了地线上加装水平侧向短针和斜山坡、山顶地形架设旁路屏蔽地线的输电线路雷电屏蔽的新措施,并通过模拟试验和雷击过程的仿真计算,对其有效性和主要技术参数进行了研究．     

变壁厚球缺罩爆炸成型弹丸成型性能的数值模拟

为了研究变壁厚球缺罩EFP的成型规律,通过对不同罩壁厚梯度、罩壁厚和装药长度条件下EFP成型的数值模拟,得到了药型罩顶口壁厚差ε/δ、罩顶厚δ/Dk和装药长径比N等无量纲参数与EFP密实度M、长径比L/D、速度υ和动能E性能之间的关系.对优化的EFP(explosively formed penenator)进行了X光试验,弹丸速度和形状的仿真计算与试验结果较为吻合.     

内外环电容传感器灵敏度仿真

为设计应用于两相流相关流速测量的电容传感器,得到传感器的几何参数对其灵敏度特性的影响,利用数值方法对内外环电容传感器的灵敏度特性进行分析．利用有限元分析软件建立传感器电场的仿真模型并进行了基本仿真,采用正交实验设计方法安排仿真实验．分析结果表明,屏蔽罩长度和内管壁厚度是影响传感器相对灵敏度的主要因素,而屏蔽罩与外极板间距对检测场均匀性误差影响比较大．优选出一组传感器的结构参数,内管壁厚度3mm,外管壁厚度2mm,屏蔽罩与外极板间距3mm,对管壁相对介电常数的要求则是越接近于1越好．利用优选的结构参数进行仿真,可以得到比较好的传感器灵敏度特性,为内外环电容传感器的设计提供了理论依据．