基于FEKO的直升机雷电间接效应仿真分析

    其时域波形如图2所示。由图可知雷电注入6.4μs时达到峰值电流200KA，在69μs时，波形A衰减到最大值的一半100KA。

图2 雷电波形A的时域曲线

2.4仿真设置

    根据图2可知当波形A的电流幅值下降到峰值的50%时的时间为69us，而ASE-ARP5412中规定试验波形A的整体时间为500us以内。由于仿真时间的需要至少应包括雷电流流过整个机身的时间t1=73ns和波形A的半宽度时间t2=69us。为了能准确、快速的完成直升机间接雷电的仿真分析，本文仿真设置时间设为200us，仿真频率范围为1kHz-50MHz。由于本文主要分析直升机在飞行过程中，遭受间接雷电的影响，因此设置直升机的六个面均为开放边界条件。其中雷电注入路径如图3所示，电流注入点设在机头部位，从机尾流出。

图3 雷电注入路径

3 仿真结果分析

3.1机身表面电流分布

    根据图2可知在6.4μs的时候，波形A到达峰值电流200KA，这时注入直升机上的电流最大，机身表面电流密度也达到最大。在69μs时，波形A到达100KA，即最大电流的一半，这时注入直升机上的电流比6.4μs时有所减小，仿真结果如图4所示，直升机表面电流在雷电注入点和分离点处达到最大，其数值达到几百KA/m2。并且在路径中，机头、驾驶舱，发动机整流罩、主旋翼、尾梁、尾翼等位置处的表面电流也比较大，驾驶舱玻璃上边缘处有小电流流过。同时，雷电流流经的直升机表面棱边(如：驾驶舱、尾梁的边沿)的电流密度也比较大，其数值达到100KA/m。

图4 直升机表面电流分布

    为了更加清晰、准确的了解机身不同表面电流密度的分布情况，得到直升机表面三个天线的耦合电流分布如图5所示。其中antenna_1、2、3分别为机头、机中、机尾单极子天线。

图5 3个单级子天线电流分布