Вертолет, 1998 № 01

Эксперименты, проводимые на винтокрылом аппарате «Си Кинг», показали, что вертолет, зависший на высоте 18-20 м, будет иметь элсктростатнческий потенциал около 2 MB. Время заряда вертолета, емкость которого 550 пФ, составило 27 с. Ток заряда достигал 10 мкА.

Другим важным фактором заряжения вертолета является улавливание ранее существующих зарядов (индукционная зарядка). Облака могут иметь положительный или отрицательный заряд. Вертолет в полете пересекает зоны положительных зарядов, зоны отрицательных зарядов, зоны чередующихся зарядов и смешанные зоны. Эти заряды велики и могут переноситься на летательный аппарат почти целиком. Таким образом, вертолет может быть заряжен положительно или отрицательно по отношению к окружающему воздуху и находиться иод высоким напряжением (рис.1).

Кроме того, существует влияние внешних электрических полей. В незаряженной, не имеющей электрического поля атмосфере между проводящим телом и атмосферой обязательно возникает разность потенциалов. Заряд бывает значительным но величине и может являться основной причиной наиболее опасных происшествий при проведении спасательных работ с помощью бортовой лебедки.

Во всех описанных выше случаях потенциал JIA растет скачкообразно. Эти скачки являются причиной фонового шума в бортовой радиоприцельной аппаратуре. Чем выше электростатический заряд, тем выше фоновый шум, который в большинстве своем является «белым шумом».

Токи заряда повышают электростатический потенциал вертолета по отношению к окружающей среде; значение же электрической емкости остается приблизительно неизменным в процессе выполнения полета. Поскольку величина такого потенциала не может возрастать до бесконечности, появляется феномен электрического пробоя, и связанные с ним разряды вызывают возникновение электромагнитных возмущений (радиопомех). Радиопомехи в этом случае несоизмеримо больше, чем при заряде, так как сопровождаются большими токами и даже свечением. Разряды разделяются на два типа.

1. Разряды между летательным аппаратом и атмосферой. В некоторых случаях локальная напряженность электрического поля на поверхности летательного аппарата оказывается настолько высокой, что может вызывать электрические пробои. Происходит частичный разряд, и появляется ток, который стекает с J1A в атмосферу, что, в свою очередь, приводит к изменению самого заряда и потенциала вертолета. Подобный разряд, особенно для элементов конструкции с малым радиусом кривизны, часто сопровождается свечением (коронный разряд). Коронный разряд имеет характерную форму импульса Три шел я. Частотный спектр, полученный в результате анализа этого импульса методом Фурье, показывает, что коронный разряд создает помехи главным образом на низкочастотные (до 100 кГц) системы. На системах с частотой 1 – 100МГц помехи будут на порядок ниже, а для систем с очень высокой частотой (более 1 ГГц) они [фактически отсутствуют.

2. Разряды между отдельными элементами конструкции летательного аппарата. Ввиду того что конструкция вертолета не является эквипотенциальной поверхностью, заряд на поверхности обшивки располагается неравномерно. Такая неравномерность приводит к появлению сетевого разряда между элементами конструкции, который сопровождается искреннем между проводниками. Над изоляционными поверхностями он проявляется в виде линий тока между отдельными точками. Кроме того, при заряжении непроводящих участков поверхности (обтекателей антенн, остекления кабины, элементов конструкции из композиционных материалов и т.п.) накапливаемый на них электростатический заряд не может быстро стекать в окружающую атмосферу, и даже малые токи заряжения в этих условиях приводят к накоплению на диэлектрике большого заряда. При этом начинает возрастать разность потенциалов между данным участком и окружающими его металлическими частями фюзеляжа до тех пор, пока не возникнет пробой близлежащих слоев воздуха. Помехи электронному оборудованию летательного аппарата при разрядах между отдельными элементами конструкции наводятся в диапазоне частот 10 кГц – 400 МГц.

Защитой бортового оборудования от воздействия возмущений электростатического происхождения являются:

– антистатические покрытия диэлектрических поверхностей вертолета (токопроводящие эмалевые или лаковые покрытия элементов конструкции из композиционных материалов, металлическое напыление на остекление);

– металлизация элементов конструкции вертолета;

– пассивные электростатические разрядники, размещение которых должно быть тщательно спроектировано с целыо максимального удаления от антенн;

– применение полимерных антистатиков композиционных материалов со стальными волокнами диаметром 2-20 мкм при длине волокон от 3 мм и более. Высокая эффективность применения антистатиков объясняется повышением напряженности электростатического поля у поверхности волокон вследствие их малых размеров, что приводит к образованию коронных разрядов уже при достаточно малых потенциалах;