[发明专利]用于航空器雷电直接效应测量的CROWBAR电路及其波形调整方法

说明书

技术领域

本发明属于航空航天的雷电防护技术领域，涉及一种航空器雷电直接效应测试用的CROWBAR电路，特别涉及航空器雷电直接效应测试用的CROWBAR电路的波形调整方法。

背景技术

随着飞机设计的改进和碳纤维复合材料技术的进步，碳纤维增强型聚合物复合材料CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymers)在大型民用飞机、军用飞机、无人机及隐形飞机等航空器上的用量不断增长，空客A350XWA上CFRP材料所占的比例达到53％。相比较传统使用的铝、钢和钛合金材料，CFRP的电传导性能差，使得CFRP层合板在雷击情况下无法像金属材料那样具有短时间使积累的电荷迅速转移或扩散的能力，这部分积聚的能量以焦耳热的形式使得CFRP温度急剧升高，从而导致CFRP的纤维断裂、树脂热解、深度分层等严重损伤。

但雷电对飞机的直接效应除包含有包含着大电流引发的磁场力及焦耳热效应外，还包含雷电高压冲击波的冲击力效应。美国机动工程师协会SAE、美国军用标准MIL STD和欧洲民航组织EUROCAE对飞机及其部件的雷电直接效应的试验波形和试验方法做了详细规定。大飞机等航空器不同区域采用雷电直接效应用电流A分量、B分量、C分量和D分量的组合进行测试，其中，雷电电流峰值较大的A分量和D分量均采用CROWBAR电路实现。但现有CROWBAR电路的输出电流波形在主放电开关和CROWBAR放电开关换路瞬间存在特别大的振荡，波形质量较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种用于航空器雷电直接效应测量的CROWBAR电路的波形调整方法，其使得CROWBAR电路能够输出质量优良的电流波形。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明首先提出一种用于航空器雷电直接效应测量的CROWBAR电路，其特征在于，包含储能电容、主放电开关、CROWBAR放电开关、波形形成电感和负载；所述储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关连接形成网孔回路；所述CROWBAR放电开关与波形形成电感、负载连接形成网孔回路；在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，包含电气连接线、主放电开关、CROWBAR放电开关的等效电感和等效电阻；同样在CROWBAR放电开关与波形形成电感、负载形成的网孔回路中，也包含电气连线的等效电感、CROWBAR放电开关的等效电感、波形形成电感的电感、负载的等效电感以及电气连线的等效电阻、波形形成电感的等效电阻、CROWBAR放电开关的等效电阻和负载的等效电阻；

当控制系统的触发脉冲施加在主放电开关的触发电极上时，已充电的储能电容通过主放电开关、波形形成电感和负载放电，在CROWBAR电路输出的脉冲电流达到峰值时，控制系统输出一触发脉冲施加在CROWBAR放电开关的触发电极上，CROWBAR放电开关导通放电，主放电开关打开，CROWBAR回路中波形形成电感的磁场能量通过CROWBAR放电开关和负载放电。

进一步，以上在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，等效电感包括等效电感Lr1和等效电感Lr2；所述等效电感Lr1包含储能电容高压端与主放电开关高压端之间的电气连线A-B的等效电感、主放电开关低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线C-D之间的电气连线等效电感、以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线G-H之间的等效电感；所述等效电感Lr2包含主放电开关的低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线D-E之间的电气连线等效电感、CROWBAR放电开关的等效电感以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线F-G之间的等效电感。

进一步，以上在储能电容、主放电开关与CROWBAR放电开关形成的网孔回路中，等效电阻包括等效电阻R1和等效电阻R2；所述等效电阻R1包含储能电容高压端与主放电开关高压端之间的电气连线A-B的等效电阻、主放电开关低压端与CROWBAR放电开关高压端之间的电气连线C-D之间的电气连线等效电阻、以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线G-H之间的等效电阻；所述等效电阻R2主放电开关的低压端与CROWBAR放电开关的高压端之间的电气连线D-E之间的电气连线等效电阻、CROWBAR放电开关的等效电阻以及CROWBAR放电开关的低压端与储能电容低压端之间的电气连线F-G之间的等效电阻。