[发明专利]一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法

权利要求书

1.一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、建立复合材料飞机接地回流网络结构模型：包括机体主导电结构和辅助导电结构，以接地回流网络结构典型构件为基本构成元素，金属导轨作为机体主导电结构纵横方向的结构件，金属铝条作为安装在机身内部的辅助导电结构；

B、定义材料属性：给步骤A中建立的接地回流网络结构模型赋予几何尺寸及电磁参数；

C、电路等效：依据求解频率对所建立模型进行网格划分，针对剖分单元建立电场耦合和磁场耦合的部分元等效电路；

对等效电路执行基尔霍夫电压定律得：

-AΦ(ω)-RI_L(ω)-jωL_p(ω)I_L(ω)-V₀(ω)＝0

其中A表示邻接矩阵，用来关联PEEC等效电路的分支和节点；Φ(ω)为电标量势，与电荷分布有关；R为对角矩阵，包含每个体积单元的电阻；L_p(ω)是描述磁场耦合的部分电感矩阵；V₀(ω)为产生的入射场分布效应的纵向电压源和最终集总的电压源；

对等效电路执行基尔霍夫电流定律得：

jωP^-1(ω)Φ(ω)-A^TI_L(ω)＝I₀(ω)

其中P为势系数矩阵，用来描述表面单元间的电场耦合，I₀(ω)为外部电流源；

D、阻抗计算：根据步骤C中所建立的部分元等效电路，联立对等效电路执行的基尔霍夫公式，得到待解方程组：

通过对部分元电路参数计算得到不同频率下的接地回流网络节点间的等效阻抗；

E、激励源及负载设置：依据B787飞机部分汇流条上部分配电单元在正常巡航工况下的负载参数进行对应的电源及负载设置，包括激励源幅值频率、负载等效阻抗及相应的接地点位置；

F、电流计算：根据步骤E中的设置，对各负载所在接地回流网络等效回路中电流进行数值计算，根据基尔霍夫定律，接地回路中负载、电源、接地网之间满足：

U₀＝I(R_L+Z_G)＝I(R_L+R_G+jX_G)

其中U₀为注入激励源电压，R_L、Z_G分别为负载与接地等效阻抗；

G、网内压降计算：根据步骤D及步骤F中的数值仿真结果计算各负载所在接地回流网络中等效回路网内压降；

根据串联分压原理，接地阻抗两端电压降U_drop满足：

2.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤A所述主导电结构是贯穿全机纵横方向的结构件，包括纵向客舱地板滑轨或货舱地板滑轨和横向地板横梁或类似的横向构件，该部分结构通过截面积为600mm²的工字形金属铝导轨来模拟；辅助导电结构包括安装在机身内部结构上的条带、线缆和搭接片元件，该部分结构通过11个正十二边形直径5mm的金属铝条模拟。

3.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤B所述材料属性为金属材料铝。

4.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤D所述阻抗计算是指对接地回流网络电源接地点与负载接地点间的阻抗计算。

5.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤E所述激励源及负载设置，选取B787飞机部分配电单元负载，以RPDU21、22上所带负载为例，分别计算并分析115V及28V负载所在接地回路产生的电压降。

6.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤F所述电流计算，是对负载所在等效接地回路电流依据电源、负载及接地阻抗进行的数值计算。

7.如权利要求1所述一种复合材料飞机接地回流网络网内压降分析方法，其特征在于，步骤G所述网内压降计算，对负载电路参数进行简化，将每个RPDU上相同额定电压的多个负载等效为一个负载并接地，计算特定频率下等效负载所在回路的电压降。