雷电直接效应试验波形
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雷电直接效应试验波形
为了便于分析和试验， 需要对雷电波形进行简化。目前国际公认的有关飞机 的雷电试验波形，由美国SAE学会于上世纪70年代发布的AE4L报告给出，其后一 系列的军民用飞机的雷电防护试验标准中，都基本采用了这个报告给出的波形。 SAE学会关于雷电环境和试验波形的最新标准是《SAE ARP 5412B 雷电环境及相 关试验波形》 。这些简化的波形为独立的电压和电流波形，分别代表了雷电的不 同重要特性。
图4
波形 D
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2
电流波形
电流分量 A，B，C，D 组成了用于评估直接效应的雷击电流波形（见图 5 ） 。
图5
用于直接效用试验的电流分量 A、B、C、D
2.1 电流分量 A—首次回击 进行直接效应试验时，分量 A 的波形可以是单向的或振荡的，如图 6 所示。 但必须满足以下条件： 最大幅度 200kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 50 s ； 作用积分 2 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。
1
电压波形
自然雷电可能有各种电场波形，简化的雷电环境中有两种电压波形（波形 A
和波形 D） ，分别代表快速上升和缓慢上升的电场。 还有另外两种高电压波形 B 和 C，B 表示一个未实现击穿的全电压波形，C 用来进行波前很陡或波前缓慢上升的模型试验。 1.1 波形 A 电压波形 A 为一个上升率为 1000 500kV / s 的波形，其幅值的增加直到试 验件被击穿或闪络滑过试验件而终止，并迅速跌落到零。当没有发生击穿或闪络 时，电压的跌落速率不作规定。电压波形 A 见图 1 。
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图7
用于分析和试验的电流分量 B
进行直接效应试验时，分量 B 必须是单向的，平均幅值 2kA( 20%)，持续 时间 5ms( 10%)，电荷传递量 10C( 10%)。 2.4 电流分量 C—持续电流 电流分量 C 代表了可能由长时间持续电流造成的雷电环境， 这种持续电流跟 在一些负云团对地雷击的再击或正云团对地雷击的回击之后。 进行直接效应试验时，分量 C 的幅度为 200~800A，持续时间 0.25~1.0s，传 递电荷 200C( 20%)，必须是单向的。图 8 为分量 C 的示例。
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图6
用于直接效应试验的电流分量 A
2.2 电流分量 Ah—首次回击的过渡区域 分量 Ah 可以是单向的或振荡的，但必须满足以下参数条件： 最大幅度 150kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 37.5 s ； 作用积分 0.8 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。 2.3 电流分量 B—中间电流 此分量主要代表跟随在一些负极性初始回击和/或再击之后的中间电流 （见图 7 ） 。
图1
电压波形 A
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1.2 波形 B 电压波形 B 是一个 1.2 s 50 s 波形，该波形也是电力行业用于绝缘冲击试 验的标准波形。波形 B 在 1.2 0.24 s 内上升到波峰，并在 50 10 s 内幅值降到 峰值的一半。 上升时间和衰减时间只与雷电压发生器的开路电压有关。波形如图 2 所示。
图9
分量 C* 的应用
DO-160G 对 C* 的说明：分量 C* 在 45ms 20% 的时间里传递 18 20% 库仑 的电荷。波形是无方向性的，也可能是矩形的、指数形的或者线性衰减的，并且 具有不小于 400A 的平均电流幅值。 2.6 分量 D—后续回击 进行直接效应试验时，分量 D 的波形可以是单向的或振荡的，但必须满足以 下条件： 最大幅度 100kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 25 s ； 作用积分 0.25 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。 2.7 电流波形 E 该波形是 GJB3567 中规定的， 用于全尺寸部件的快上升率冲击试验， 该标准 的方法 T05 试验就使用的这种波形。 电流波形 E 在不小于 0.5 s 的时间内具有不
图2 1.3 波形 C
电压波形 B
波形 C 为一个电压斩波波形， 2 s 50% 时实现被试件和试验电极间隙的击 穿，电压幅值和上升率未作规定。波形如图 3 所示。
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图3 1.4 波形 D
Байду номын сангаас电压波形 C
电压波形 D 的上升时间 50~250 s ，其幅值大小由试验件被击穿或闪络滑过 试验件所决定。 该波形可用于试验件的流光特性分析。当用该波形对雷电附着概 率低的区域进行雷电附着概率的确定时，所得出的概率比实际的高。图 4 中左 图为 MIL-STD-1757A 中规定的波形 D，右图为 SAE ARP 5412A-2005 中规定波 形 D。
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小于 25kA 的上升率，如图 10 所示，最小幅值为 50kA。当电流分量 A 或 D 满 足这里的条件时， 也可用于间接效应试验， 或同时进行直接效应和间接效应试验。
图 10
电流波形 E
进行雷电试验时，依照不同的标准，每种试验选取的电压或电流波形会有差 别。
图8 2.5 分量 C* —变化的分量 C
电流分量 C 的示例
此分量代表分量 C 中的一部分，在 1A 或 2A 区内，若附着点的驻留时间超
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过 5ms，则有分量 C 的部分电流流入附着点。分量 C* 主要用来评估金属蒙皮的 熔蚀，其平均值不超过 400A，持续时间等于驻留时间减去 5ms 的分量 B 持续时 间。图 9 为分量 C* 的示例。
雷电直接效应试验波形
为了便于分析和试验， 需要对雷电波形进行简化。目前国际公认的有关飞机 的雷电试验波形，由美国SAE学会于上世纪70年代发布的AE4L报告给出，其后一 系列的军民用飞机的雷电防护试验标准中，都基本采用了这个报告给出的波形。 SAE学会关于雷电环境和试验波形的最新标准是《SAE ARP 5412B 雷电环境及相 关试验波形》 。这些简化的波形为独立的电压和电流波形，分别代表了雷电的不 同重要特性。
图4
波形 D
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电流波形
电流分量 A，B，C，D 组成了用于评估直接效应的雷击电流波形（见图 5 ） 。
图5
用于直接效用试验的电流分量 A、B、C、D
2.1 电流分量 A—首次回击 进行直接效应试验时，分量 A 的波形可以是单向的或振荡的，如图 6 所示。 但必须满足以下条件： 最大幅度 200kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 50 s ； 作用积分 2 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。
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电压波形
自然雷电可能有各种电场波形，简化的雷电环境中有两种电压波形（波形 A
和波形 D） ，分别代表快速上升和缓慢上升的电场。 还有另外两种高电压波形 B 和 C，B 表示一个未实现击穿的全电压波形，C 用来进行波前很陡或波前缓慢上升的模型试验。 1.1 波形 A 电压波形 A 为一个上升率为 1000 500kV / s 的波形，其幅值的增加直到试 验件被击穿或闪络滑过试验件而终止，并迅速跌落到零。当没有发生击穿或闪络 时，电压的跌落速率不作规定。电压波形 A 见图 1 。
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图7
用于分析和试验的电流分量 B
进行直接效应试验时，分量 B 必须是单向的，平均幅值 2kA( 20%)，持续 时间 5ms( 10%)，电荷传递量 10C( 10%)。 2.4 电流分量 C—持续电流 电流分量 C 代表了可能由长时间持续电流造成的雷电环境， 这种持续电流跟 在一些负云团对地雷击的再击或正云团对地雷击的回击之后。 进行直接效应试验时，分量 C 的幅度为 200~800A，持续时间 0.25~1.0s，传 递电荷 200C( 20%)，必须是单向的。图 8 为分量 C 的示例。
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图6
用于直接效应试验的电流分量 A
2.2 电流分量 Ah—首次回击的过渡区域 分量 Ah 可以是单向的或振荡的，但必须满足以下参数条件： 最大幅度 150kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 37.5 s ； 作用积分 0.8 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。 2.3 电流分量 B—中间电流 此分量主要代表跟随在一些负极性初始回击和/或再击之后的中间电流 （见图 7 ） 。
图1
电压波形 A
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1.2 波形 B 电压波形 B 是一个 1.2 s 50 s 波形，该波形也是电力行业用于绝缘冲击试 验的标准波形。波形 B 在 1.2 0.24 s 内上升到波峰，并在 50 10 s 内幅值降到 峰值的一半。 上升时间和衰减时间只与雷电压发生器的开路电压有关。波形如图 2 所示。
图9
分量 C* 的应用
DO-160G 对 C* 的说明：分量 C* 在 45ms 20% 的时间里传递 18 20% 库仑 的电荷。波形是无方向性的，也可能是矩形的、指数形的或者线性衰减的，并且 具有不小于 400A 的平均电流幅值。 2.6 分量 D—后续回击 进行直接效应试验时，分量 D 的波形可以是单向的或振荡的，但必须满足以 下条件： 最大幅度 100kA( 10%)； 上升时间（幅度从 10%到 90%所需的时间）小于 25 s ； 作用积分 0.25 10 6 A 2 s(20%) ； 幅度降至峰值 1%的总持续时间不超过 500 s 。 2.7 电流波形 E 该波形是 GJB3567 中规定的， 用于全尺寸部件的快上升率冲击试验， 该标准 的方法 T05 试验就使用的这种波形。 电流波形 E 在不小于 0.5 s 的时间内具有不
图2 1.3 波形 C
电压波形 B
波形 C 为一个电压斩波波形， 2 s 50% 时实现被试件和试验电极间隙的击 穿，电压幅值和上升率未作规定。波形如图 3 所示。
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图3 1.4 波形 D
Байду номын сангаас电压波形 C
电压波形 D 的上升时间 50~250 s ，其幅值大小由试验件被击穿或闪络滑过 试验件所决定。 该波形可用于试验件的流光特性分析。当用该波形对雷电附着概 率低的区域进行雷电附着概率的确定时，所得出的概率比实际的高。图 4 中左 图为 MIL-STD-1757A 中规定的波形 D，右图为 SAE ARP 5412A-2005 中规定波 形 D。
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小于 25kA 的上升率，如图 10 所示，最小幅值为 50kA。当电流分量 A 或 D 满 足这里的条件时， 也可用于间接效应试验， 或同时进行直接效应和间接效应试验。
图 10
电流波形 E
进行雷电试验时，依照不同的标准，每种试验选取的电压或电流波形会有差 别。
图8 2.5 分量 C* —变化的分量 C
电流分量 C 的示例
此分量代表分量 C 中的一部分，在 1A 或 2A 区内，若附着点的驻留时间超
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过 5ms，则有分量 C 的部分电流流入附着点。分量 C* 主要用来评估金属蒙皮的 熔蚀，其平均值不超过 400A，持续时间等于驻留时间减去 5ms 的分量 B 持续时 间。图 9 为分量 C* 的示例。