МОДЕЛИРОВАНИЕ НАВЕДЕННЫХ ТОКОВ МОЛНИЕВОГО РАЗРЯДА ПРИ ИСПЫТАНИЯХ ОБРАЗЦОВ РАКЕТНОЙ ТЕХНИКИ
Аннотация
Молниевый разряд (МР), приходящийся в ракету-носитель (РН), сопровождается прямым уда- ром по корпусу и, возникающими внутри корпуса, электромагнитными полями. Последние воздейст- вуют на протяженные кабельные линии (КЛ) и наводят в них токи и напряжения. Это может при- водить к запуску цепей пиротехнических устройств РН, срабатывание которых носит критический характер для функционирования бортового оборудования и для ракеты в целом. Их нештатное ини- циирование может приводить к катастрофическим последствиям. Амплитудно-временные пара- метры наводимых электромагнитных полей (ЭМП) достигают значений сотен кВ/м по электриче- скому полю и сотен кА/м по магнитному полю. Создание моделирующего комплекса для получения ЭМП с такими характеристиками в объеме, сопоставимом с размерами РН, представляет собой чрезвычайно сложную техническую задачу. Целью исследований явилось обоснование приемлемого, практически реализуемого способа натурного моделирования наведенных токов. Задачами исследо- ваний стали оценка возможности генерации электромагнитного поля заданных параметров, рас- четная оценка токов и напряжений, наводимых молниевыми разрядами в кабельных линиях РН, схемное решение для разрабатываемой установки. Электромагнитные процессы, протекающие в кабельных линиях при воздействии на них токов молниевых разрядов, рассчитывались на основе ре- шений уравнений Максвелла. Кабельные линии моделировались эквивалентными схемами замещения. Проведенные исследования показали, что для оценки стойкости РН к воздействию ЭМП молниевых разрядов целесообразно использовать комбинированный, расчетно-экспериментальный метод, при котором на первом этапе расчетным способом определяются прогнозируемые реакции протяжен- ных кабельных линий РН на воздействия молниевых разрядов, а на втором этапе оборудование и устройства, подключенные к КЛ, нагружаются рассчитанными импульсами тока (напряжения) с помощью высоковольтного стенда молниевого разряда. Использование данного подхода позволяет существенно упростить требования к испытательному оборудованию генерации электромагнит- ных полей, что обеспечит, в конечном итоге, безопасное применение пиротехнических устройств на борту ракеты-носителя в условиях молниевой активности.
Список литературы
1. Обработка и анализ случаев поражения самолетов гражданской авиации разрядами атмосфер-
ного электричества. Отчет о НИР № ГР80059418, Инв. № Б887910. – Рига: ГосНИИ ЭР AT ГА,
1980. – 88 c.
2. Uman M.A. Natural and artificially-initiated lightning and lightning test standards // Proceedings of the
IEEE. – 1988. – Vol. 76, No. 12. – P. 1548-1565. – DOI: 10.1109/5.16349.
3. Phillpoyy J. Lightning strike // Flight International. – 1972. – No. 3316. – P. 114-156.
4. Plumer J.A., Perry B.L. An Analysis of Lightning strikes in Airline Operation in the USA and Europe
// Conference on Lightning and static Electricity, England, April 14-17, 1975. – P. 502-513.
5. Aufbauer Н. Atmosphärische Entladungen auf Luftfahrzeuge // Electrofechn und Maschinenbau.
– 1978. – No. 9. – P. 417-421.
6. Scully Robert. Lightning Protection for the Orion Space Vehicle NASA: Johnson Space Centre. Houston,
Texas. – 77058-3696. – (Professional English). – Text: direct, 10 p.
7. Bachelier E., Issac F., Quenum W., Enjablert V., Mohedano L. Lightning Protection of SOYUZ and
VEGA launching pads // 2012 International Conference on Lightning Protection (ICLP), Vienna, Austria.
– 6 p.
8. Молния ударила в ракету «Союз» при старте с Плесецка. 27 мая 2019. – URL:
https://tass.ru/proissestviya/6475178 (дата обращения 18.01.2021).
9. КТ-160D. Квалификационные требования РФ. Условия эксплуатации и окружающей среды для
бортового авиационного оборудования. Требования, нормы и методы испытаний. – М.: Гос-
стандарт РФ, 2004.
10. SAE ARP 5412: 2013. Aircraft Lightning Environment and Related Test Waveforms. SAE Aerospace.
USA, 2013. – P. 1-56.
11. SAE ARP 5416: 2013. Aircraft Lightning Test Methods. SAE Aerospace. USA, 2013. – P. 1-145.
12. IEC 62305-1: 2010 «Protection against lightning. Part 1: General principles». Geneva, IEC Publ.,
2010.
13. Яковлев А.А., Серов М.Ю., Сахабудинов Р.В., Голосий А.С. Моделирование электрических ха-
рактеристик разрядного контура высоковольтного стенда молниевого разряда // Известия
ЮФУ. Технические науки. – 2024. – № 3 (239). – C. 252-265.
14. Яковлев А.А., Сахабудинов Р.В., Голосий А.С. Стендовое обеспечение испытаний изделий ра-
кетно-космической техники искусственным молниевым разрядом и настройка параметров обо-
рудования // Тр. «НПЦАП». Системы и приборы управления. – 2024. – № 2 (68). – С. 46-59.
15. Бурлуцкий С.Г., Голосий А.С., Ковалев А.П., Сахабудинов Р.В. Оценивание характеристик токо-
вых генераторов имитации молниевых разрядов // Тр. ВКА им. А.Ф.Можайского. – 2022.
– Вып. 682. – С. 171-182.
16. Шишков Д.В., Яковлев А.А., Сахабудинов Р.В., Голосий А.С. Расчет параметров токовых им-
пульсов в разрядных контурах высоковольтного стенда молниевого разряда // Сб. материалов
научно-технической конференции «Моделирование параметров атмосферы при применении
систем вооружения». – Королев: ФГБУ «4 ЦНИИ» Минобороны России, 2022. – С. 47-51.
17. Серов М.Ю., Яковлев А.А., Сахабудинов Р.В., Голосий А.С. Параметрический анализ результатов
расчета испытательных импульсов в эквивалентных контурах ГИТ-А, ГИТ-D, ГИТ-ВС // Сб.
докладов ВУНЦ ВВС «ВВА им. проф. Н.Е. Жуковского и Ю.А.Гагарина», 23-25 ноября 2022.
– С. 222-226.
18. Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: монография. В 3 т. Т. 2. Кн. 2: Теория элек-
трофизических эффектов и задач. – Харьков: Точка, 2010. – 407 с.
19. Базелян Э.М., Горин Б.Н., Левитов В.И. Физические и инженерные основы молниезащиты. – Л.:
Гидрометеоиздат, 1978. – 223 с.
20. Система испытания импульсным напряжением ГИН-800кВ/80кДж. ТУ-ЦАЕИ-010217ГИН.
– ООО «НПП «Электромаш». – Новочеркасск, 2019.
21. Овчинникова Н.А., Сахабудинов Р.В., Голосий А.С. Создание стендов моделирования прямого и
непрямого воздействия молниевого разряда на элементы ракетно-космической техники // Сб.
докладов Пятой Международной научной конференции «Аэрокосмическое приборостроение и
эксплуатационные технологии», 4-20 апреля 2024. – СПб.: ГУАП, 2024. – С. 111-115.
22. Патент на изобретение №2834247. Высоковольтный стенд молниевого разряда и способ испы-
таний на воздействие молний / Голосий А.С., Самаркин А.Л., Сахабудинов Р.В., Торицын И.В.,
Яковлев А.А. Приоритет изобретения 10 июля 2024 г.
