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 航空论文
探究飞行器特性的等效方法
发布时间:2018-02-07 点击: 发布:论文投稿网

1飞行器放电刷与针-板结构负电晕放电发展情况

设置飞行器放电刷上激励电压范围为-35~-100kV,步进电压为1kV。飞行器尾迹带电量为10-4C。飞行高速为1000m,气压为0.089MPa,温度为281.5K,当电压值超过-43kV时,电场超过阈值,放电进入自持阶段。将放电激励电压设置为-5.5kV,进行计算,分析飞行高度对放电发展的影响。可以明显看出,在相同的激励电压下,空间电场相同,随着海拔的增高,气压、温度不断下降,阴极表面光电子数的增长趋势加剧,电子崩在电场的作用下,可以在更短的距离上从阴极表面激发出二次电子。这主要是由于外环境中,气压的下降造成放电阈值电压的下降,过电压(激励电压与阈值电压的差值)上升,造成放电增强。同时对针-板模型中的放电初始过程进行计算。重复中的计算流程。可得常温、常压条件下(0.1MPa,288K),“针-板”模型的阈值电压与此时放电的离子状态。放电刷上的激励电压达到-3.5kV时,放电达到“自持”。在相同条件下,提高放电刷上的电压。观察在实验室针-板放电模型中,激励电压的变化对放电发展的影响。可以看出随着激励电压的增高,放电的发展趋势也相应加剧,这与实验及理论相符,证明计算模型可以准确的反应放电发展的情况。

2两种模型放电发展趋势比较

与室内试验相比,飞行器飞行时放电刷环境气压比较低,空气分子的平均自由程较大,放电刷负电晕放电中的离子边界等物理量无法与室内试验放电时相一致这为判定不同条件下放电发展趋势造成了困难。为了将实验室中负电晕放电实验与飞行器飞行过程中放电刷负电晕放电相类比,必须比较两种不同条件下的放电发展趋势是否相同。为了比较不同放电结构、不同放电环境因素下,放电初始阶段二次机制中光电子倍增趋势是否相同,引入波形曲率的概念对波形的相似性进行判定。曲率是针对曲线上某个点的切线方向角对弧长的转动率,通过微分来定义,表明曲线偏离直线的程度。函数的曲率,并计算其曲率的自相关性函数,观察两者的自相关性是否一致。设置计算范围:飞行器放电刷放电激励电压范围为-40~-60kV,飞行高度为1000~6000m;针-板放电激励电压范围为-3.5~-10kV,气压为0.1MPa,环境温度288K。通过比对大量计算数据,得到当飞机飞行高度为4200m,外激励电压为-53kV时,与激励电压为-3.9kV时针-板放电模型的放电的发展的趋势一致。

3实验验证及结论

利用本文介绍的等效方法,求得针-板间隙1cm条件下,放电电压为-4.6kV时,两者放电发展趋势一致。为了验证等效方法的有效性,在室外条件下对针-地之间长间隙放电模拟飞机放电刷负电晕放电。针与地面距离1.5m,放电激励电压-87kV,气压0.1MPa。使用示波器、天线测量两次放电辐射噪声,并进行频谱分析可以看出,通过等效模型计算得到的两种不同结构下放电辐射信号基本一致。所以通过对负电晕放电起始过程中阴极二次电子发展趋势的比对,可以找出一定条件下与飞机放电刷负电晕放电辐射信号相近的针-板放电形式,这为实验室研究飞机放电刷噪声机制及特性提供了理论依据。
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