【航空工业行业标准(HB)】 民用飞机雷电防护及搭接设计指南

中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准
HB/z (85-90
指导性技术文件
民用飞机雷电防护及搭接
设计指南
199]—03—22发布
中华人民共和国航空航天工业部199/—06—01实施
中华人民共和国航空航天工业部航空工业标准民用飞机雷电防护及搭接设计指南1主题内容与适用范围
HB/z185-9D
本标准规定了民用飞机的雷电防护设计要求、设计步骤、雷击区认定，雷电防护搭接以及机身结构部件和燃油系统的防护方法。可为民用飞机雷电防护及其搭接设计提供指导。
本标准适用于民用飞机雷电防护及其搭接设计。2引用标准
GJB358军用飞机电搭接技术要求HB6129
9飞机雷电防护及试验方法
3术语
本文术语与GJB35B和HB6129规定的名调术语相一致。4雷电防护设计
4.1雷电防护设计的基本步骤
确定雷击区域
确定飞机表面哪些是雷电初始附着区。雷电流必然流动在这些附着点之间4.2条给出了雷击区域划分的指南。4. 1. 2
定遭受雷电的环境
在每一雷定的雷击区域中，制定相应的可能遭受到雷电的各个电压及电流的量。这些量及波形见4.3条
区分易受损害的系统和部件
雷电的直接效应（机械破坏）或间接效应（强电磁场耦合）会引起电耦干扰或破环，须区分哪些系统或部件是易受损害的，应加以防护。4.1.4
制定雷电防护技术要求
根据飞行安全、完成任务中该系统或部件的重要程度以及维护因素，制定防航空航天工业部1991-03-22发布1991-06-01实施
护对象的技术要求。
设计雷电防护措施
HB/Z/85-90
共页第2页
对每一需要防护的系统或部件，根据防护技术要求，采取相应的防护设计措施。
鉴定防护的充分性
防护充分性鉴定有下列方式：
比较同类型的，已被证明是合理的安装设计。雷电模拟试验。
合理的解析法，但必须考虑解析技术中采用估计值带来的不精确，从而必须具有一定的余量。
上述方式事先必须和适航签证机构协调，并得到同意。4. 2
雷击区域
电的扫掠现象
雷电在空中交换电荷的时候，雷电通道是暂时稳定的，飞机卷入这一4. 2. 1. 1
区域，便成为这区域的一部分。雷电通道在一定时间内存在，飞机相对于这一通道在前进，飞机的前端如机头，机翼上发动机吊舱前端便成为初始附着点。前进的飞机通过雷击通道，引起通道在飞机表面上的向后扫掠，如图1所示。可能产生一系列的新的附着点，达就是扫掠现象。由于飞机表面的种种差别（如外形、起
Ti-5担掠附着点
一最终附落点
的停留时尚
图！电的拍掠斑象
HB/1185-90
共页第3页
4.2.1.2雷电扫掠引起的破坏：决定於该区域内的材料，该点上的停留时间以及这期间的雷电流幅值。扫掠期间将遭受中间分量和连续分量两个峰值的作用。4. 2. 1. 3
雷电向后扫掠至后缘的某一处时，雷电通道将停留（悬停）在这一点上并继续剩余的过程。
4. 2. 1. 4
在后缘的雷电初始附着点不同于扫掠附着点：因此不是遭受扫掠各分而是遭受雷电全部分量的作用。量的作用，
4. 2. 2. 1
雷击区的定义
区域」
区域1A：雷电弧悬停概率低的初始附着区。区域1B：雷电弧悬停概率高的初始附着区。4. 2. 2. 2bzxz.net
区域2
区域2A：雷电弧悬停概率低的扫掠区。区域2B：雷电弧悬停概率高的扫掠区。4.2.2.3
区域3
除了区域1和区域2以外的所有飞机表面区域。区域3雷电直接附着的可能性极小，但它需传输某一对附着点之间的大电流。4.2.3
雷击区域的位置
飞机雷由区域的划分是雷电防护设计的重要步骤。通常雷电初始附着区的位置，决定于飞机的几何外形和机外口出物的位置。各种型号的飞机各不相同根据雷击区域的定义，具体飞机上可按以下原则确定：a，飞机的各端部，如机头、机翼上短舱前端、机翼和各尾翼尖、机身尾锥，以及其它重要的飞机外面的凸出物，经验表明，它们可能是雷电先导的附着点。这些前端（或前缘）应是］A区。机翼、尾翼的后缘末端应是1B区。绝大多数的富击中先导附着之后第一次冲击立刻到来，所以1A区限制在前端的邻近区域（即纵向大约0：5m范围内）6
在极个别的情况下，第一次冲击的到达慢一些，使属于这一区域的表面更加扩大。如果这一扩大的区域没有防护措施，则危及飞行的安全。所以，应考虑这种个别情况。
b，关键的问题是确定初始附着的位置。持别是飞机的几何外形有别于常规设计，而不能借鉴现有的经验来确定初始附着区时，必须进行全尺寸模型的附着图2
HB/Z 185-90
飞机的雷击区域分布一后掠翼飞机之一例花第4五
HB /z85 -90
图3飞机雷击区域分布-—螺旋浆飞机之一例#商第5
e，考虑到雷电扫掠通道可能的横向抖动和散布，初始附着区或扫掠附着区机翼根部与机身相交的0，5范围（扫掠区）的横向范围大约也是0，5。如
翼尖的0：5用范围（初始附着」A区以及后缘的初始附着1B区）见图2、图3飞机表面除了1区和2区之外的所有表面区域均为3区。f.
HB/2185-90
雷击区域分布示例见图2、图3。4.3雷电的试验波形
共贾第6页
采用HBbI29的3.2条规定的电流试验波形A、B、C、D、E，以及电压试验波形A、B和D进行试验，以证实部件防护设计是充分的4.4防护要求及其搭接
结构的防护及主搭接
主搭接是为安全传输雷电流所需的搭接。作为传输雷电流的主导体可以是飞机的基本结构。
4.4.1.1基本结构及整体电险
飞机基本结构是指飞机的金属结构骨架，以及铆换或螺接在结构骨架上，与其有低阻抗通路的金属蒙皮、梁、型材、支架、角片等构成。作为主导体的飞机基本结构应安全传输雷电流。为此要求飞机固定部分的各端部之间（如：翼尖至翼尖、机头至各翼尖、机头至尾锥等）的飞机整体电阻小于50m2。
基本结构除保证雷电流的安全传导外，应保证电源电流返回的低阻通路。作为天线地网的外蒙皮，必须保证射频电流的低阻抗通路，当基本结构作为电源返回通路·为防止雷电流通过而在电源系统中产生超过5ü0V的电压降时，应要求这部分的电阻小于2，5直0。4.4.1.2铆接结构
由铆接装配而成的金属机体结构件：在正常情况下具有良好的电气导电性能。4.4.1.3可拆卸结构的电气传导性能用相当多数量的螺恰连接和圈定的金属结构件，当连接件使两相连接的结构件之间具有金属一一金可靠接触时，就可提供良好的电气连续性如果连接件数量少，或连接是用绝缘材料，或有表面防护的零件固定，或使用了密封材料时，应来取搭接措施使之相互搭接。4.4.1.4铰接件
位于飞机外蒙皮土的铰接的部件如升降舵、方向舵、副翼、襟翼、起落架、舱门、维护口盖等，均应在每一接点之间实行搭接，搭接导体之截面应满足雷电流安全传输之需要。
HB/2785-90
共页第75
如果经试验或分析确已证明；铰接件的铰链能够满足相应区域的雷电流的分流能力，则可不需搭接。
4.4.1.5复合材料的雷电防护
碳纤维复合材料具有很高的电阻率，大约为0.911×102-C蛋。表面覆盖金属丝网可作为碳纤维复合材料的雷电防护措施。金属丝网的编织密度可为80×80目（80根／c）至50×50日。其中以编织密度小的效果差些，因为金属丝覆盖面积小。4.4.1.6碳纤维的相互搭接
碳纤维的相互搭接可采用螺栓或铆钉连接，并用金属条（或金属箔）传输雷电流。见图4。
碳丝维
祖邻碳纤维
图碳纤维林料间的搭接
机外实出物的防雷及搭按
钛钢钉铆楼
所有实出飞机表面尺寸大于80mm的金属导体（如空速管、天线）4.4.2.3
均应搭接到基本结构上，并有足够截面的雷电流通路搭接电阻应不大于1mQ，对于与蒙皮绝缘的天线，应配置避雷器。处于雷击区的天线罩（如机头罩）应用金属分流条进行防护，并搭接4. 4. 2. 2
到基本结构上。搭接电阻应小于5mQ。通条对于非金属的机翼、平尾、垂尾的翼尖，均应用金属分流条搭接到基4. 4. 2.3
本结构上，为雷电提供足够的通路。搭接电阻应小于5m。4. 4.2. 4
通常雷击附着区的分流条截面，铜制的应不小于20mm2，扫掠区的分流条截面铜制的应不小于12m。对铝制的汇流条截面积相应予以增加。HB/z185-90
共第8五
4.4.2.5突出物内需防护的任何导体（包括人员）均应在分流条的防护区内。若非金属材料的介质强度大于328000v／m时，典型的防护区见图5和图6图中M、L、N均为金属分流条而且接地图5
座舱盖或天线罩的雷电防护区
查背线么
线人所形或的防护区
舱内危险区
图C接她的脊背继人糖剂面上所形成的随护区图B.接地的分流条上一点P所形成的畸护区图6
典型雷电防护区（雷击对准肾背线L时所形成的防护区）HB/2/85~90
共质第9页
4.4.2.6装在金属蒙皮上的航行灯，金属底座应和飞机搭接。在非金属结构上的航行灯，金属底座应通过金属分流条搭接到飞机基本结构上。航行灯的透明灯罩，必须有足够的耐电压强度，4.4.2.7凸出机外的部件（如航行灯、空速管、螺旋浆）的加温电路和电源线，应防止雷电流感应的高电压造成对飞机电网系统的危害，为此，应在电源线上加装防雷的瞬态抑制器。
4.4.2.8操纵系统的拉杆、摇臂、驾驶杆、脚瞪都和机外的舵面相连接，都应搭接到基本结构上。穿过蒙皮的部件应在机内紧靠蒙皮处搭接。搭接电阻不大于2mQ。
液压系统的导管和机外相连，穿过蒙皮的应在机内紧靠蒙皮处搭接：搭接电阻应不大于2mQ。
4.4.2.9风挡和座舱盖的玻璃应具有足够的耐电压强度。否则，应采取雷电防护措施，以保证座舱盖和风挡遭受雷击时不会击穿或产生破裂。保护措施必须保证飞行员头盔上产生的流光不会造成对人体电击的危险。应避免安装的金属件穿透座舱盖，从而防止雷电引入座舱内部。4.4.3燃油系统的防护及搭按
防护设计目标
a，飞机的贮油系统（油箱、导管）、通气系统及应急放油系统，它们的布局和防护措施必须使得飞行中由于雷击放电而引起的灾难性事故不会发生。为此，飞机在可能遇到的各种大气条件下，不允许产生点燃任何油一气混合气体的电气放电，或者使燃油处于易燃浓度的蒸汽不能位於会电气放电的飞机部件附近。b．为了验证燃油系统雷电防护设计的合理性，应进行相应的雷电模拟试验验证，必要时应修改设计。
4.4.3.2燃油箱防护措施
a，雷电弧在飞机的金属蒙皮上：可能长时间的悬停在附着点，熔穿金属蒙皮，且热量将足以点燃燃油气体。为此：油箱的金属蒙皮及厚度应仔细设计：-一般高质量铝蒙皮应大于或等于2mms应考虑周围的热传导性：避免发热而点火。在1B及2B区不充许布置油箱。
b．整体油箱金属蒙皮的对接，必须考虑雷电流的传输，避免发生火花。设计时应仔细考虑：
HB/2785-90
共蔬第10页
采用阳极化处理的连接件，导电性能差避免使用（阳极化层的击穿电压大约是300V左右）
设计尽可能短而直的雷电流传输通道。因为雷电流从飞机的进入至出口是直线的路径。不恰当的转折，可能导致产生电火花。在对接处的电搭接，不要仅仅依靠直流电阻的检测。测量直流电阻在批生产中是快速检验的办法。但它不能发现雷电流通过搭接点时产生电火花。应考虑材料老化和机械应力，老化和机械应力可以降低电气的传导性能。在飞行载荷下，结构连续的鸾曲变形，最后可能导致结构的松散，从而在雷电流通过时发生电火花。
要、非金属整体油箱
非金属整体油箱应使用分流条加以防护，以避免油箱击穿造成火灾。油箱内部应尽量避免金属构件，不可避免的金属部件，均应搭接到飞机基本结构上。
4.4.3.3加油口盖和维护口盖
雷电流通过加油口盖和维护口盖时，应防止在燃油客器内部产生火花。要求加油口盖和维护口盖与周围的金属结构之间良好搭接。对任何可能产生电弧或火花的零件必须在燃油容器的外部。a，盖推荐的加油口
推荐的加油口盖见图7b。图7a是防护不良的加油口盖，设计应予避免。b．维护口盖
尽可能地设计成金属一金属接触；如果由于防腐问题不能提供结合面之间的金属一金属接触，也应尽可能地提供螺钉或连接件的金属接触触并使雷电流的路径尽可能短。需要密封的口盖，如果可能应尽量考虑使用导电腻子或导电的垫圈。4.4.3.4通气口盖
通气口的位置及采用的形式对雷电防护有重要意义。通气口的位置应尽可能选择在3区，在3区的通气口应防止电晕流光点燃通气口及附近的燃油蒸汽。
小提示：此标准内容仅展示完整标准里的部分截取内容，若需要完整标准请到上方自行免费下载完整标准文档。