机载电子设备雷电防护设计
飞机通信电子中的雷电防护技术
飞机通信电子中的雷电防护技术随着航空技术的不断发展，飞机中的通信电子设备越来越复杂，功能也越来越强大。
但是，面对天空中频繁出现的雷电天气，这些设备也面临着严重的雷电攻击风险。
为了保证飞机通信电子设备的正常运行，必须要采取一系列的技术措施，来保护设备免受雷电侵害。
本文将对飞机通信电子中的雷电防护技术进行讲解。
一、雷电防护的需求雷电是一种天气现象，是指在大气中产生的巨大静电场，导致电荷分离和放电现象。
飞机在飞行过程中，往往会遭遇雷电天气，这不仅会对飞机本身造成较大的损伤，还会影响飞机中的各种通信电子设备的正常运行。
尤其是在高空的飞行过程中，雷电攻击的风险更加明显。
飞机上的通信电子设备有非常重要的作用。
它们负责着通信、导航、监测、记录等多个方面的任务，如果这些设备遭受到雷电攻击，将会对飞行安全产生严重的威胁。
因此，为了确保飞机的安全和正常运行，必须要采取一系列的雷电防护技术来保护通信电子设备免受雷电攻击。
二、雷电防护技术的分类雷电防护技术是指对于电子设备进行的一系列的保护措施，包括设备的设计、制造、安装等方面。
具体可以从以下几个方面进行分类：1. 雷电感应防护技术这种技术主要是采用电磁感应原理，通过电磁屏蔽或接地等方式，来避免飞机设备受到雷电感应。
在飞机的机身和舱壁上面，通常会安装一些电磁隔离板，以防止电磁干扰和感应。
同时，在设备的连接线路中，也要采用屏蔽线路或者电磁滤波器等技术，增加线路的安全性和稳定性。
2. 雷电绝缘防护技术这种技术主要是从材料和结构上进行考虑，通过增强设备的绝缘性能，来避免设备遭受到雷电攻击导致的电弧放电。
因此，设计和制造飞机通信电子设备时，必须要选择高绝缘性能的材料，并进行专业的结构设计和制造工艺。
3. 雷电放电防护技术这种技术主要是通过设计和制造机身、舱壁和设备本身等方面，来防止电弧放电引发的故障。
通常采用的方式包括运用导电涂层、接地等方法，来消散雷电电荷，从而避免设备遭受到雷电放电。
机载显示器防雷设计
机载显示器防雷设计摘要：雷电对飞机飞行安全的威胁极大，对于机载显示器而言，防雷设计也是至关重要，直接关系着飞行员显示信息获取和人机交互操作。
随着我国航空技术的不断发展，机载设备的雷电防护已具备比较成熟的技术。
本文主要阐述了采用瞬态电压抑制二极管,即TVS管进行防雷设计的方法。
主要从TVS管的选型、参数设计、功率设计等方面介绍了针对机载显示器不同类型信号尤其是高速信号的防雷设计。
关键词：TVS、防雷自人类发明航空器以来，大气雷电始终是挥之不去的梦魇，为保证飞行安全，人类与之进行了长期不懈的斗争，从而产生了航空器雷电防护科学并有了长足发展。
[1]飞机防雷设计是使飞机整机及各零部件能够承受雷电直接效应和间接效应。
机载显示器作为飞行员的主要人机交互界面，在遭受雷击时应能保持画面清晰稳定，数据通讯正常。
为达到这一目的，必须对机载显示器采取必要的防雷措施。
机载显示器对外交联信号尤其是高速信号的防雷设计均需要进行防雷设计，一般可采用在线路中并联TVS管的方法实现雷电防护。
TVS是一种二极管形式的高效能保护器件，在规定的反向应用条件下，当电路中由于雷电、各种电器干扰等出现大幅度的瞬态干扰电压或脉冲电流时，能够在极短的时间内（最高可达10-12秒）迅速转入反向导通状态，并将电路中的电压箝位在所要求的安全数值上，从而有效的保护电子线路中精密元器件免受损坏。
干扰脉冲过去后，TVS又转入反向截止状态。
由于TVS起保护作用时动作迅速、寿命长、使用方便，因此在瞬变电压防护领域有着非常广泛的应用，特别适用于防护瞬间雷击造成的高能量浪涌功率。
1、设计考虑机载显示器雷电防护设计一般应满足机载设备环境条件与试验程序中雷电感应瞬态敏感度的规定。
雷电试验一般包括雷电间接效应试验、瞬态注入试验和线缆束感应试验，其中以瞬态注入试验的要求最为严苛，因此在雷电防护设计时按照瞬态注入试验的要求进行。
瞬态注入试验即针脚注入试验，是将选定的瞬态波形直接施加到设备连接器指定针脚上的试验技术，通常施加在针脚和设备外壳地之间。
航空电子设备间接雷电防护设计概述
航空电子设备间接雷电防护设计概述随着航空电子设备的大规模应用，飞机遭受间接雷击所产生的后果日益凸显。
本文从雷电的产生讲到飞机遭受雷击的全过程，并根据间接雷击的特点，提出了间接雷击的设计要求、设计原则、设计方法。
标签：雷电；瞬态敏感性；防护设计引言雷电是自然界中比较常见的自然现象，它对飞行安全存在巨大威胁，近年来雷电防护已经成为航空器设计中必须考虑的重要因素，然而雷电的特性复杂多变，给设计带来诸多困难。
对于航空电子设备来说，间接雷击是其主要考虑的因素，本文主要针对航空电子设备的间接雷击防护展开论述。
1 雷电是如何产生的大气层中不同湿度、不同密度、不同温度的气流互相摩擦运动，产生我们熟悉的雷电。
当云层和大地之间或云层和云层之间电场强度大于1000kv/m时，空气会被电离，在它们中间形成一条导电的等离子体气流通道，这个通道的长度可达到数千米以上甚至更长，湿度极高的气体通过巨大的电流，会使通道上的气体快速膨胀，并产生耀眼的闪电和震耳欲聋的雷声。
目前有关飞机雷电防护方面的研究主要以云-地雷电为主。
其放电电流波形如图1所示。
2 飞机遭受雷击的危害及过程2.1 飞机遭受雷击的危害雷电产生的能量能够达到几百焦耳，其电流变化率高达到100A/us。
随着大规模集成电路和数字设备的飞速发展，雷击成为影响飞行安全的一项重要原因。
通常使飞机遭受灾难性事故只需要百万分之一焦耳的能量。
因此在最近几十年来由于雷击所造成的灾难性事故时有发生，例如，1969年，美国阿波罗宇宙飞船在发射过程中被雷击击中，造成7名宇航员全部遇难。
1988年，一架客机在越南曼谷上空遭受雷击，共有76人遇难，又如，1996年，在多美尼加，一架波音757客机遭雷击，13名机组人员和176名乘客无一生还。
据统计平均每天发生约800万次闪电，过去五十多年中年发生过十几起由于雷击引起灾难性事故，至少七百多人遇难。
因此在民用航空器上防雷击设计已经作为一种强制要求。
一种防雷电连接器设计
一种防雷电连接器设计本文主要介绍军用机载电子设备的雷电防护要求、TVS二极管的工作原理及主要参数，并根据用户要求，从参数设计、结构设计两方面对防雷连接器设计进行阐述，最终设计出满足用户要求的防雷电连接器。
标签：雷电间接效应、雷电防护、瞬态电压抑制二极管（TVS二极管）、连接器引言军用飞机在飞行过程中，经常会遭受雷电袭击，而雷电产生的的巨大电磁波能量会对机载电子设备产生影响，甚至损坏设备上的电子元器件，给飞行带来安全隐患[1]，因此，通常情况下对机载设备均有雷电防护要求。
连接器作为设备的接口部分，是最先或最易受到雷电影响的零部件，若在连接器上集成了雷电防护功能，不仅能有效保护设备内部电子元器件免受雷电损伤，还能将系统的防雷功能前移至接口部分，为系统设计预留出更大的空间，给系统设计带来极大的便利。
本文介绍的防雷连接器是根据某用户的需求而设计，用户具体要求如下：1）在常规JY27656E11B35PHN连接器基础上改型，增加防雷功能，但接口尺寸不变;2）连接器各孔位的工作电压为±12VDC;3）雷电间接效应考核试验等级：A4;4）最高工作温度：85℃。
1雷电防护要求军用机载电子^备雷电防护主要依据《GJB2639-1996军用飞机雷电防护》和《GJB3567-1999军用飞机雷电防护鉴定试验方法》，可分为直接雷电防护和间接雷电防护。
间接雷电防护试验主要参考《RTCA/DO-160G机载设备环境条件和试验程序第22章雷电感应瞬态敏感度》。
根据RTCA/DO-160G规定，间接雷电防护试验主要考核损伤容限试验，其方法是通过对被测电子设备接插件注入一定波形、一定电平等级的脉冲信号来验证其损伤程度。
该试验由3种波形，5个等级组成（3种波形见图1〜图3,5个等级见表1）。
试验波形类别有A、B两种，当为类别A时，插针注入试验波形为波形3、波形4,当为类别B时，插针注入试验波形为波形3、波形5A。
在实际应用中，将根据雷电防护等级选择试验波形类别及电平等级。
民用航空机载电子设备雷电防护设计研究时少恒
民用航空机载电子设备雷电防护设计研究时少恒发布时间：2023-07-14T08:06:52.347Z 来源：《工程建设标准化》2023年9期作者：时少恒[导读] 雷电对飞机电子设备的威胁已经成为一个广为关注的问题。
随着民用航空业的发展，机载电子设备的使用越来越广泛，而这些设备又很容易受到外界的雷电干扰。
因此，针对机载电子设备对外电气接口的雷电防护设计方法就显得尤为重要。
通过采用合适的防护手段和配置参数，可以有效地保护机载电子设备，避免它们受到雷电干扰的影响，从而提高飞行安全性和可靠性。
身份证号：41272719871125xxxx摘要：雷电对飞机电子设备的威胁已经成为一个广为关注的问题。
随着民用航空业的发展，机载电子设备的使用越来越广泛，而这些设备又很容易受到外界的雷电干扰。
因此，针对机载电子设备对外电气接口的雷电防护设计方法就显得尤为重要。
通过采用合适的防护手段和配置参数，可以有效地保护机载电子设备，避免它们受到雷电干扰的影响，从而提高飞行安全性和可靠性。
关键词：民用航空；机载电子设备；雷电防护；设计研究1民用航空机载电子设备雷电防护的概述雷电作为一种常见的自然现象，在放电过程中会产生上升速度极快、持续时间极短的大脉冲电流，并向空间辐射很强的瞬态电磁场，这种峰值极高的电流脉冲和电磁场会对处于飞行状态的机载电子设备造成极大危害，对飞行安全构成严重威胁。
民用航空电子设备一般在飞机内部，主要受雷电间接效应影响。
为了满足适航要求，必须针对其雷电间接耦合情况和雷电等级，采取相应的雷电防护设计，对雷电间接效应进行防护，防止电子设备损伤或功能失效。
DO-160G标准是机载设备一系列最低标准环境试验条件和相应的试验程序，是必须通过的试验标准。
对民用航空电子设备的雷电防护设计，目前一般通过DO-160G标准第22章雷电感应瞬态敏感度规定的试验方法进行试验验证，用实验室试验的方法确定电子设备在其机载使用过程中受到雷电间接效应影响的程序，表明雷电发生时其飞行工作的可靠性和安全性。
民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计
民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计近年来，随着民用航空业的蓬勃发展，飞机安全性和可靠性成为了广大乘客及相关行业的关注焦点。
其中，雷电试验是评估飞机抵御雷击能力的重要环节之一。
然而，在雷电试验中，由于强大的电磁辐射，可能对飞机搭载设备的正常运行产生负面影响，因此电磁辐射防护设计显得尤为重要。
本文将探讨民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计问题，并提出相应解决方案。
一、电磁辐射的危害及防护需求雷电试验会产生巨大的电磁辐射，它可能对飞机上的各种电子设备和通信系统造成干扰，导致其运行不正常甚至损坏，从而威胁飞机的飞行安全。
而且，强大的电磁辐射也可能对机上人员的生命安全构成潜在威胁。
因此，设计一种有效的电磁辐射防护方案至关重要。
二、电磁辐射防护的原则和措施为了降低电磁辐射对飞机和机上设备的影响，以下是一些常见的电磁辐射防护原则和措施：1. 合理的布局设计：在设计飞机结构时，应考虑到电磁辐射的分布特点，合理安置关键设备和线路，尽量减少电磁辐射对设备的影响。
2. 电磁屏蔽设计：采用合适的屏蔽材料，将敏感设备包裹在屏蔽层中，阻挡大部分电磁辐射，从而保护设备免受干扰。
3. 接地保护：合理设置接地系统，将电磁辐射引流到地面，减小对设备的影响。
4. 电磁兼容性设计：在设备设计阶段，应充分考虑电磁兼容性，采取合适的屏蔽和隔离措施，确保设备能够正常工作并抗干扰能力强。
5. 系统设计优化：通过合理的功率分配和信号处理设计，减少电磁辐射对设备的影响。
三、电磁辐射防护设计的实践案例针对民用飞机雷电试验中的电磁辐射防护设计，我们可以借鉴一些实际案例的经验。
以下是其中的几个示例：1. 对关键设备进行屏蔽：通过使用电磁屏蔽材料，如金属薄板、电磁波吸收材料等，对飞行器内的关键设备进行屏蔽，减少电磁辐射的影响。
2. 设备布局的优化：通过合理的设备布局和线路走向，减少电磁辐射对设备之间的相互干扰。
3. 接地系统的设计：建立良好的接地系统，将电磁辐射引流到地面，减小对飞机内部设备的影响。
机载电子设备雷电防护设计
机载电子设备雷电防护设计Airborne Electronic Equipment Lightning Protection Design1概述地球上平均每天约发生800万次雷电，各类飞机不可避免的要遭遇大气雷电环境。
巨大的雷电能量和雷电电磁脉冲辐射使得飞行事故时有发生，如1969年，美国阿波罗12号宇宙飞船在发射升空时遭到雷击；1988年9月，越南一架客机在曼谷上空遭雷击，76人遇难；2000年6月，我国一架飞机在强雷暴环境中遭雷击失事；2009年6月，法航AF447航班A330-200型飞机在大西洋上空遭雷击失事，机上228名乘员全部遇难。
国际航空界认为，通常一架固定航线的商业飞机，平均每年要遭到一次雷击。
一架军用飞机，在其使用寿命周期内，平均要遭到二次雷击。
在现代航空技术中，为减轻飞机结构重量、提高飞机航电系统性能而大力发展并大量采用的先进复合材料技术和微计算机、微电子技术对雷电环境更敏感，遭到雷击时损失更大。
因此，现代飞机的对雷电防护设计的要求也越来越高。
美国和欧洲等适航当局先后颁发了各类适航条例，如FAR 23部、25部、27部、29部等适航条例，就飞机的雷电防护提出了严格的要求。
我国适航当局也参照欧、美飞机雷电防护体系，颁发了相应的适航条例，如CCAR 25部、29部等。
这些适航条例及标准，对飞机雷电防护的要求主要归为三大类，即对飞机结构与部件、飞机燃油系统和飞机电气电子系统的雷电防护。
本文重点介绍飞机电气电子系统的雷电防护设计。
2雷电防护试验要求目前，对机载电子设备雷电防护性能的考核一般按照DO-160E第22章――闪电间接影响试验的要求进行。
2.1试验分类及目的试验分两组进行，分别为插针注入试验和电缆束感应试验。
其中，插针注入试验用来验证设备的耐压能力；电缆束试验用来验证当受试设备和它的配线处于相应的雷电环境下时，设备所能承受干扰的能力。
2.2试验等级试验等级按照DO-160E要求定义，根据飞机对设备的要求由主机所确定，并需经适航审查部门认可。
电子特种环境工程中的防雷措施设计方法
电子特种环境工程中的防雷措施设计方法在电子特种环境工程中，防雷措施的设计至关重要。
由于电子设备对电磁干扰和静电放电非常敏感，雷电对电子设备的破坏性非常大。
因此，为了保护电子设备的安全运行，科学合理地设计防雷措施至关重要。
本文将介绍电子特种环境工程中常用的防雷措施设计方法。
首先，正确的电气接地是防雷措施中关键的一环。
电气接地是通过将设备或建筑物与地线相连来建立电气连接，从而提供对雷电冲击的有效路径。
要设计合理的电气接地系统，需要综合考虑土壤电阻率、接地电阻、设备容量等因素。
通常，采用网状接地和大面积接地的方法能够有效降低接地电阻，提高防雷能力。
其次，防雷设施的布置也是防雷措施设计中需要考虑的重要因素之一。
防雷设施应尽可能靠近设备或建筑物，以缩短雷电冲击路径。
此外，不同类型的设备应使用不同的防雷设施。
例如，高脉冲设备需要采用专用的放电装置来接收和分散电磁能量，从而保护设备的安全运行。
另外，选择合适的防雷材料也是设计防雷措施的一项重要任务。
防雷材料应具有良好的导电性和耐腐蚀性，能够有效地分散和吸收雷电冲击能量。
一些常见的防雷材料包括铜、铝和钢等金属材料，以及金属氧化物、聚合物和复合材料等非金属材料。
根据具体的应用环境和设备特点，选择合适的防雷材料能够提高防雷效果。
此外，地下电缆的敷设也是电子特种环境工程中防雷措施设计的一项重要任务。
地下电缆的敷设可以减少雷电冲击的直接影响，保护电子设备的安全运行。
在地下电缆敷设中，应注意避免与其他金属结构物的交叉干扰，并保证电缆的防水、耐腐蚀等性能满足要求。
另外，地下电缆的敷设应避免在弯曲处形成“雷电捕手”，以避免将雷电冲击引入设备内部。
最后，对于电子设备的维护和检测也是防雷措施设计中不可忽视的一环。
定期检测和维护设备能够及时发现和解决可能存在的防雷问题，防止雷电冲击对设备造成损坏。
常见的维护和检测措施包括接地系统的测量和测试、防雷设施的维修和更换等。
通过科学合理的维护和检测，能够保证防雷措施的长期有效性。
民用飞机雷电试验中的防护设计优化
民用飞机雷电试验中的防护设计优化雷电试验是民用飞机研发和设计过程中非常重要的一环。
由于飞机在飞行中会经历各种自然环境的考验，雷电打击是其中最常见并且危险性较大的一种情况。
因此，在民用飞机的设计中，防护设计优化是必不可少的一部分。
本文将探讨民用飞机雷电试验中的防护设计优化，并提出一些相关的建议和措施。
一、背景介绍在综述之前，我们先来了解一下民用飞机在雷电试验中所面临的问题和挑战。
雷电是由大气层中形成的带电微粒在中空下降形成，当雷电接触到飞机时，会在表面产生强烈的电荷分布，进而引发电弧和电流，对飞机结构和系统产生不良影响。
因此，为了降低雷电对飞机的破坏，防护设计优化成为了一个重要的课题。
二、防护设计优化在民用飞机的设计中，有几个方面需要考虑，以优化防护设计。
1. 结构设计飞机的结构设计在雷电试验中起着关键作用。
首先，合理的材料选择是必不可少的。
一方面，需要选择具有较高电导率的金属材料，以便快速将雷电电荷分散到飞机各个区域，减少电弧和电流的形成。
另一方面，还需要考虑材料的重量和强度等因素，确保飞机的飞行性能和结构安全。
此外，还需要合理设计飞机的流线型结构，以减少雷电在其表面形成的分布。
2. 系统设计飞机的系统设计也是防护设计优化的一个重要方面。
首先，需要考虑雷电对机载设备的影响。
在设计过程中，应该选择具有一定抗雷电能力的设备，或者采取相应的防护措施，以防止雷电对设备的破坏。
另外，在系统布局上，应该合理分布各个设备的位置，避免雷电影响一个区域时对其他区域产生连锁反应。
3. 接地设计接地设计是民用飞机雷电试验中不可忽视的一个环节。
良好的接地系统可以快速将雷电电荷分散到地面，减少其对飞机的危害。
在接地设计中，需要选择适当的接地方法和材料，建立合理的接地网络。
此外，还需要注意接地系统的维护和检测，确保其正常工作。
4. 仿真模拟仿真模拟是优化防护设计的一种有效手段。
通过利用计算机模拟软件，可以模拟雷电试验的工作过程，分析飞机在雷电冲击下的响应和变形情况，进而优化防护措施。
机载电子设备接口电路的雷电防护设计
机载电子设备接口电路的雷电防护设计林凯【摘要】随着对机载电子设备可靠性要求的提高,机载电子设备接口电路的雷电防护设计显得越来越重要.本文介绍了机载电子设备接口电路的雷电防护设计,分析了其雷电防护方法,给出了计算公式并指出了设计中需注意的问题.%With the improvement of the reliability of airborne electronic equipment, the lightning protection design of the interface circuit for the airborne electronic equipment is becoming more and more important. This paper introduces the lightning protection design of the interface circuit for the airborne electronic equipment, analyzes the lightning protection method, gives the calculation formula and points out the problems that should be paid attention to in the design.【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2017(000)007【总页数】2页(P101-102)【关键词】机载电子设备;雷电防护;瞬态抑制管【作者】林凯【作者单位】中国航空工业集团公司西安航空计算技术研究所,陕西西安,710065【正文语种】中文机载产品在使用过程中，经常会遭受雷电袭击。
雷电袭击通常分为直击雷和间接类。
由于机载电子设备大多安装于飞机电子设备舱内，通常不会遭受直击雷。
而感应雷可对机载电子设备的信号接口上感应出电压峰值高达50kV、电流峰值高达20KA的感应脉冲[1]，从而影响信号传输和采集，甚至造成产品损坏。
航空机载电子设备雷电间接效应防护设计及验证
航空航天科学技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald1DOI：10.16660/ki.1674-098X.2019.25.001航空机载电子设备雷电间接效应防护设计及验证于文刚 李云丰 毕筱曼(沈阳航盛科技有限责任公司 辽宁沈阳 110035)摘 要：随着航空技术的发展，一些普遍采用的复合材料技术以及微计算机、微电子技术对雷电环境变化的敏感程度大大提高，这对现代航空技术的发展提出了更高的要求。
本文首先通过分析目前航空技术面临的挑战，对航空机载电子间接设备的雷电防护原理和常用器件进行了描述；其次，详细介绍了电压箝位型瞬态抑制二极管（TVS ）的原理和功能，并对雷电间接效应防护设计进行试验，论述了对航空电子设备的具体防护措施；最后，通过试验证明：本文给出的航空机载电子设备雷电防护措施的效果非常明显，可以将其运用于同类电子产品电路的防护。
关键词：雷电防护设计 TVS 雷电间接效应中图分类号：TN409 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)09(a)-0001-03据统计，全国各地大约每天会发生数万次的雷电现象，各种各样的飞机都无法避免的会遇到危险的雷电天气，这种自然现象会对飞行器的安全构成严重的威胁，其产生的危害是难以估量的，会造成处于飞行过程中的飞行器发生雷电效应。
我国飞机技术的发展非常迅速，这也带来了一些问题，使得我国对机载设备的雷电防护有了更严格的要求，因此也就有了这样一项规定：我国的航空产品在确认交付使用之前，都要进行严密的雷电防护测试。
基于此，本文针对机载电子设备在雷电天气会产生的雷电间接效应设计了防护电路，并针对模拟量及ARINC429信号电路提出了具体可行的防护手段，最终，经过严谨的试验过程，证明了这些防护措施能够对电子设备的雷电防护起到非常有益的效果，值得推行。
1 雷电防护原理及常用器件1.1 雷电防护原理由于飞行器不能将大量的能量释放到地面，那么均衡的原理就发挥了作用，这就需要在飞行器的内部建立起一定的等电位差，而其中运用的均衡原理是必须要由电位补偿系统来实现的。
防雷设计方案
防雷设计方案1. 引言随着现代社会科技的不断发展，电子设备的应用范围越来越广泛。
然而，雷电是损坏电子设备常见的原因之一。
遭受雷击可能导致设备损坏甚至系统崩溃，给人们的生活和工作带来不便和风险。
因此，设计一个可靠的防雷系统是至关重要的。
本文将重点介绍一种有效的防雷设计方案，以保护电子设备免受雷击的威胁。
2. 防雷设计原理防雷设计方案的核心原理是将雷电引导到地下，从而使电子设备远离雷击。
具体而言，方案包括以下几个关键步骤：2.1 地接系统地接系统是防雷设计的首要考虑因素。
通过适当布置接地电极，将雷电引导到地下，从而减少对设备的影响。
接地电极应根据实际情况选择，例如，可以采用埋地的接地网或深埋接地电极。
2.2 避雷器避雷器是防雷设计中常用的装置之一，帮助减少雷电对电子设备的影响。
根据设备的不同需求，可以选择合适的避雷器。
常见的避雷器包括放电管（Gas Discharge Tube）和金属氧化物压敏电阻器（Metal Oxide Varistor）等。
2.3 电缆绝缘电缆的绝缘是防雷设计中需要考虑的一个重要因素。
合适的电缆绝缘材料能够有效保护设备免受雷电的侵害。
常见的电缆绝缘材料包括聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）等。
2.4 设备接地除了地接系统外，设备本身的接地也是防雷设计中需要特别关注的一环。
保证设备的良好接地能够有效地分散和消除雷电的影响。
使用合适的接地导体，如铜棒或铜板，并确保接地导体与设备之间的连接良好。
3. 实施防雷设计方案为了实施有效的防雷设计方案，需要以下步骤：3.1 风险分析首先，进行一次详细且全面的风险分析。
由专业人士评估设备所处环境的雷电威胁程度，并识别潜在的雷电引发的风险。
3.2 设计方案根据风险分析的结果，制定防雷设计方案。
方案应包括合适的地接系统布置、避雷器的选择和安装、电缆绝缘材料的选择以及设备的正确接地等。
3.3 实施方案按照设计方案，进行实施。
确保地接系统的合理布置和接地导体的正确连接。
计算机机房综合防雷方案
计算机机房综合防雷方案目前，随着计算机和网络通信技术的高速发展，计算机网络系统对雷击的防护要求越来越高，由于对雷击的防护措施不力或存在认识上的偏差，往往起不到应有的防护效果，机房遭受到雷击频繁发生。
特别是在雷雨季节，计算机网络系统的一些电子电气设备受到雷击的干扰，有些遭雷击而烧毁，造成直接经济损失。
计算机网络系统的防雷防护要引起足够重视,做到有备无患,对防雷设施进行整改,做好整体防护措施，才能更好地维护机房的安全运行。
一、雷击入侵途径1.当直击雷击中机房等建筑物时会有很强的雷电流平均30kA左右）,会使建筑的地电位升高到几万伏甚至几十万伏，并且通过电力系统和信号电缆的接地点反馈到其他地方，殃及接在电网和通信网络上的计算机设备，这种雷击是对计算机破坏最严重的一种。
位于建筑物屋顶的卫星天线是遭受直击雷危害的主要对象。
2、感应雷及雷电波入侵进入计算机机房的线路主要有电力电缆、通信线路、天馈线路、DDN专线等，这些都是感应雷及雷电波入侵的途径。
同时在服务器与各终端设备之间较长的距离，容易感应产生雷击过压,损坏服务器。
二、雷击防雷办法1.直击雷的防护措施对于直击雷的防护，采用避雷针、避雷带、避雷网、避雷线作为接闪器，把雷电流接下来，用引下线引入大地，从而达到防止直击雷对计算机系统的危害。
2.感应雷及雷电波侵入的防护措施（1）电源系统保护电源系统（针对TN-S制）实行三级防雷防过压保护。
下面在众多的防雷保护器中，第一级防雷保护（B）:选用（最大放电电流100kA）模块式防雷器，安装于主配电机房内，其前端应加装63A/3P空开保护器1组。
第二级防雷保护（C）:选用（最大放电电流40kA）模块式防雷器，安装于入户配电箱内（前端应加装40A/3P）空开保护器1组。
第三级为防雷保护（D）:选用（最大放电电流6.5kA）防雷接线插座,用以连接重要设备的接线插头，服务器电源插头、UPS插头、主交换机插头和所有计算机的插头等。
关于电子设备的防雷设计
关于电子设备的防雷设计【摘要】电子设备由于是由若干个电子元件构成的，所以电子设备在雷击电流下极导造成损坏，使设备的使用性能受到破坏，所以为了有效的确保电子设备运行的安全性，则需要电子设备使用企业做好防雷结构设计，确保电子设备能够稳定、安全的运行。
【关键词】电子设备;防雷设计;雷击;电子均衡器在夏季来临时，经常会有雷电现象发生，一旦雷电产生，则会使地面上部分设备带来较大的影响，特别是一些贵重的电子设备更易受到雷电的袭击，使电子设备所属企业带来严重的损失。
所以需要企业加大对电子设备的防雷设计，有效的掌握雷电发生的规律，从而使企业的经济损失得以有效的降低。
1.电子设备受到雷击损坏路径雷电在发生时，由于其形成强大的电流和电压，当其作用在电子设备上或是电子设备周围的地面及接地体时则会产生过电压，从而使电子设备受到不同程度的损坏。
由于雷电过电压给电子设备带来的损坏形式主要表现在三个方面。
其一是由于直接雷击所给电子设备和元器件所带来的损害，这种损害具有极强的破坏性;其二是由于感应雷作用在电子设备和元件所给间接破坏，其相对于直接雷击的破坏来讲程度要稍轻些;当直击雷直接作用于电子设备周围的地面及其它设备的接地体时，则会导致高电位的发生，使电子设备受到较大程度的破坏。
在长期的实践工作中发现，电子设备受到雷击而发生损害，其多数情况下都是由于间接雷击所导致的，当电子设备的导致状态为开口环形感应电压时，则在雷击发生时，则会导致开口处的两点被击穿而产生电火花。
但对于导体为闭合回咱时，则会由于感应电压的存在而全电路中存在接触异常的地方产生发热的情况，严重时则会导致电子设备受到烧毁。
电子设备由于是由多个电子元器件组成，而且这些电子元器件多集中于入口端，所以在间接雷击下，极易导致元器件受损由于电子设备内部的元器件只有极小的电流能够通过，所以在间接雷作用下，往往不可能一次性的对设备造成损坏，特别是对于绝缘能力较强的电子设备，更不易受到损坏，但在多次雷击发生时，会导致电子设备元器件在重复多次雷击下使其损坏情况加剧，从而导致设备受到破坏。
机载电子设备雷电防护设计
2019.06飞机在飞行中不可避免地会遇到雷电天气,尤其在雷电高发季节和地区,雷电对飞机飞行安全构成严重威胁,甚至引发事故。
历史上有多起因雷电引发的空难。
雷电不仅直接影响飞机结构,也会间接影响安装在机体内部的机载电子设备。
随着航空电子技术高速发展,机载电子设备担负重要飞行任务的管理和执行职能,因此雷电防护设计必需满足相关标准。
针对机载电子设备特点,提出雷电防护策略,研究雷电间接效应的防护设计,以提高机载电子设备稳定性和可靠性,使其在雷电天气下能正常稳定工作。
1雷电防护策略雷电对飞行器的作用可分为直接效应和间接效应两类。
机载电子设备通常安装在飞机内部,受到雷电间接效应影响。
飞机在空中飞行,尤其在穿越云层时,极易受到云层放电的影响,当放电产生雷击时,强大的雷电产生的电场和磁场在飞机内部形成一个瞬态雷电效应环境,通过机体开口的电磁耦合或者结构电压(雷电流和结构电阻的乘积IR),在机体内部感应形成电压和电流,虽然持续时间很短(约几十微妙),但瞬时能量非常高,极易对机载电子设备造成干扰或损坏,严重时危及飞机的正常运行和人员安全。
雷电间接效是指雷电产生的瞬态强电磁场和电流,通过互连线感应,在设备接口出现瞬态高电压和大电流,造成设备损坏或者系统功能紊乱[1,3,4]。
雷电间接效应主要通过耦合和回路感应两种方式产生危害。
(1)耦合:通过线路、电容或电感耦合到另一个回路上,产生一个或者一系列瞬态高压。
(2)回路感应:在回路中以瞬态电流形式出现,瞬间变化率越高,在回路中的产生的感应电压就越高。
基于安全考虑,机载设备对雷电间接效应必须进行防护设计和试验验证,以确保飞机遭到雷击后,机上有关键功能的系统和设备能够正常工作,而具有重要功能的系统和设备能够自动或人工恢复正常。
目前,飞机设计单位和相关电磁兼容实验室是按照RTCA/DO-160《机载设备环境条件与试验程序》标准作为机载设备电磁兼容设计和试验依据。
该标准规范了机载电子设备的电磁兼容性要求和程序以及雷电试验依据。
机载电子设备雷电防护技术分析
机载电子设备雷电防护技术分析摘要:本文主要从机载电子设备雷电防护技术的基本功能、机载电子设备雷电防护主要器件的选择、机载电子设备雷电防护设计三个方面，对机载电子设备雷电防护技术进行了综合的分析与研究。
从而能够充分把握机载电子设备雷电防护技术的各项功能优势，切实的凸显出机载电子设备雷电防护技术重要的应用作用及价值，让其能够为机载电子设备提供最具安全性的的雷电防护。
关键词:机载电子设备；雷电防护技术；前言：机载电子设备（airborne electronic equipment），其主要是在飞机上装设的各类雷达设备总称。
机载电子设备，主要应用在制导及控制武器、空中侦查及警戒等，以保障航信的准确性及飞行的安全性。
那么，在我国科学技术高效发展的背景下，我国的机载电子设备雷电防护技术也逐渐提高，迈向了新的发展台阶。
那么，为了能够更深度的了解与掌握机载电子设备雷电防护技术，进一步提高该项技术的深入研发及改进的速度，还需要从机载电子设备雷电防护的各个方面，对我国目前的机载电子设备雷电防护技术予以细致的分析与研究。
从而能够充分把握机载电子设备雷电防护技术的各项功能优势，降低飞机遭受到雷电攻击的几率，切实地维护飞机运行的稳定性及安全性。
1、机载电子设备雷电防护技术的基本功能1.1 屏蔽性防护机载电子设备雷电防护技术当中，屏蔽性防护是其所具备的最为基本的功能。
屏蔽性防护，其最主要的功能作用就是将电磁的干扰降低。
通过在机载电子设备当中进行金属外壳的设计，并实施接地，提升屏蔽性防护的效果。
再把电源线及信号线利用穿金属管的屏蔽及电缆的平补，沿着沿路予以多点式的接地，以实现机载电子设备的雷电防护。
1.2 接地性防护在一定程度上，对于机载电子设备来说，接地性防护是其实现雷电防护的重要基础，起着至关重要的作用。
接地性防护，其主要的目地就在于雷电流利用低阻抗的接地系统将雷电在大地中予以充分释放，以起到对机载电子设备的雷电防护及人身安全防护的作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
机载电子设备雷电防护设计
发表时间：2019-09-02T15:48:25.370Z 来源：《建筑实践》2019年10期作者：吴任江
[导读] 科技的快速发展使我国各行业发展迅速。
雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。
深圳市航天华拓科技有限公司广东深圳 518071
摘要：科技的快速发展使我国各行业发展迅速。
雷电对航空飞行器飞行安全构成威胁。
机载电子设备担负重要飞行任务管理和执行职能，其雷电防护设计必需满足相关标准要求。
关键词：机载电子设备；雷电防护设计
引言
我国经济建设的快速发展使我国很多行业运用先进的科研技术，使其自身发展更为迅速。
机载电子设备由于随飞机飞行海拔高、空中任务时间长等特征，使其遭受雷电危害的概率极大增加。
因为机载电子设备一般安装在设备舱内，很少会遭受直击雷电，大概率危害来自于感应雷。
1雷电防护策略
雷电对飞行器的作用可分为直接效应和间接效应两类。
机载电子设备通常安装在飞机内部，受到雷电间接效应影响。
飞机在空中飞行，尤其在穿越云层时，极易受到云层放电的影响，当放电产生雷击时，强大的雷电产生的电场和磁场在飞机内部形成一个瞬态雷电效应环境，通过机体开口的电磁耦合或者结构电压（雷电流和结构电阻的乘积IR），在机体内部感应形成电压和电流，虽然持续时间很短（约几十微妙），但瞬时能量非常高，极易对机载电子设备造成干扰或损坏，严重时危及飞机的正常运行和人员安全。
雷电间接效是指雷电产生的瞬态强电磁场和电流，通过互连线感应，在设备接口出现瞬态高电压和大电流，造成设备损坏或者系统功能紊乱。
雷电间接效应主要通过耦合和回路感应两种方式产生危害。
（1）耦合：通过线路、电容或电感耦合到另一个回路上，产生一个或者一系列瞬态高压。
（2）回路感应：在回路中以瞬态电流形式出现，瞬间变化率越高，在回路中的产生的感应电压就越高。
基于安全考虑，机载设备对雷电间接效应必须进行防护设计和试验验证，以确保飞机遭到雷击后，机上有关键功能的系统和设备能够正常工作，而具有重要功能的系统和设备能够自动或人工恢复正常。
目前，飞机设计单位和相关电磁兼容实验室是按照RTCA/DO-160《机载设备环境条件与试验程序》标准作为机载设备电磁兼容设计和试验依据。
机载电子设备的一个特点是安装在飞机机体内部，一般与外部雷电隔离。
另一个特点是通常由外壳（机箱）、电连接件（插头、插座）、电路板、电源模块、接口件（芯片）等零组件组成，包括各种电路和电子元器件。
机载电子设备雷电防护主要是雷电间接效应防护。
当然，不排除雷电直接效应防护。
机载电子设备雷电防护策略是：（1）系统防护。
在飞机设计中将飞机机体雷电防护与机载电子设备雷电防护作为一个整体或系统进行考虑。
尽可能将设备安放在机体中央，因为在这个位置雷电的破坏或干扰力弱。
另外，不同的位置和机体材料的导电性决定了不同的防护等级和要求。
（2）综合防护。
雷电危害大，但是持续时间很短。
机载电子设备不能单纯进行雷电防护，还要对除雷电外的电磁、静电、电源浪涌等干扰和冲击进行防护，这就要求将常规的电磁干扰和浪涌冲击防护与雷电防护结合起来进行。
（3）权衡防护。
机载电子设备雷电防护必然需要增加硬件元器件进而增加尺寸、重量，这就要求对设备体积、重量等指标进行权衡。
（4）弱化防护。
机载电子设备雷电防护的目的是将危害或影响降低到最低，不要求消灭雷电效应，因为这多数情况是达不到的，或者是经济上成本太高，或者是实际是没有必要。
所谓最低或最小程度是指该设备运行不受影响。
2防雷器件选型
雷电保护的主要方法是在电路上并联可迅速吸收高能量浪涌的器件，将能量浪涌引入机壳地，同时将电路上的电压钳制在安全区域，以起到保护机载电子设备的作用。
瞬态电压抑制管简称TVS管，为一种高性能电路保护器件，具备极短的反应时间(纳秒级)和极高的浪涌吸收能力，当其两端经受瞬间高能量冲击时，TVS管能以纳秒级速率将两端阻抗由高变低，可吸收瞬间大电流，从而将两端电压钳制在预定数值上，使电子电路中的精密元器件有效避免浪涌脉冲的破坏。
TVS管具备反应速度快，击穿电压偏差小，漏电流小等特征，是电子设备过电压保护的首选器件。
其正向特性与普通二极管相同，反向特性为典型的PN结雪崩特性。
在浪涌电压作用下，TVS管两极间的电压由额定反向关断电压VWM上升到击穿电压VBＲ并被击穿。
伴随击穿电流的产生，流过TVS管的电流将到达峰值脉冲电流IPP，同时在其两端的电压被钳制到预设的最大钳位电压VC之下。
之后，伴随脉冲电流的指数型衰减，TVS管两端电压也一直下降，最后恢复到原始状态，此为TVS管抑制浪涌脉冲，保护电子元器件的过程。
3注意事项
1.布线考虑，TVS管子需要跨接在保护线路正线与释放回路之间，通常会因为器件引线及印制板布线带来寄生电感，当管子导通释放能量时，会通过瞬态大电流，在线路上叠加反向电动势，并对设备内部器件造成影响。
为了降低这种影响，需要减小线路寄生电感系数L，印制板布线需要遵守器件手册布线要求。
2.限流电阻使用，数据通信线路限流电阻的使用，可以有效地削弱雷击浪涌电流，降低TVS防护功率要求，节约设计成本。
当通信匹配阻抗前移至雷电防护功能模块后，应注意以下2点：a)总线接口芯片选型：应避免选用已经内置阻抗匹配电阻的接口芯片，以ARINC429总线发送接口芯片为例，应选型HI-8586，而非HI-8585（内置37.5ohm匹配电阻）；b)限流电阻选型：限流电阻需要承受瞬态大电流，与金属膜电阻相比，线绕电阻具有更好的耐热效应性能，因此建议使用功率线绕电阻。
4雷电防护设计
机载数据采集器雷电防护设计方法：（1）根据系统防护策略，确定机载数据采集器的防护等级和要求；（2）根据综合防护策略，综合考虑雷电、高强度辐射场、静电防护设计；（3）根据权衡防护策略，确定体积、重量允许下增加硬件元器件；（4）根据弱化防护策略，确定防护效果，并确定最终方案，满足给定标准要求。
数据采集器安装于飞机内部，当雷击发生时，雷电间接效应会对设备壳体及电缆端口产生感应电压，尤其在线缆及引线端口危险性最大，可烧毁电子元器件，使电子设备不能工作。
因此采用以下全系统全方位防护设计方法。
对于雷电防护的主要技术措施是：（1）外部接口设计防浪涌电路。
（2）增加机箱内部绝缘电阻。
（3）减小机箱的搭铁电阻。
（4）采用J5993系列连接器，连接器的与机箱采用导电衬垫形成360度接地。
在高强辐射场环境下，外部的电磁干扰可能引起电子设备失效，对于高强度辐射场防护的主要技术措施是：（1）采用密封机箱，在内部电磁敏感区域适当增加机箱厚度。
（2）对于电磁敏感区域采取屏蔽措施，如增加防护罩。
（3）机箱内布线尽可能短，差分信号选用双绞线，敏感信号选择屏蔽线。
（4）在PCB走线时注意在走线较
长和敏感信号线旁增加地线或地平面。
（5）对于进出机箱的导线进行滤波处理，如串接串芯滤波器。
结语
机载电子设备雷电防护设计是飞机雷电防护设计的重要方面。
需要综合考虑雷电防护策略，不断研究和总结雷电防护设计的经验和方法，提高机载电子设备雷电防护能力，确保飞机遭到雷击后，机上有关键功能的系统和设备能够正常工作。
参考文献
[1]骆立峰.雷电间接效应试验与标准解析:电子科学技术[J].2014,(1):97.
[2]ClayMcCreary.AvionicslightningprotectiondesignGUI,January06,2014.
[3]Fisher,F.A,Plumer,J.A,andPerala,R.A,DOT/FAA/CT-89/22.AircraftLightningProtectionHandbook，September，1989.。