雷電流電弧對金屬燒蝕機制與效應評價的基礎研究

《雷電流電弧對金屬燒蝕機制與效應評價的基礎研究》是依託武漢大學，由王建國擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：雷電流電弧對金屬燒蝕機制與效應評價的基礎研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王建國
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

直擊雷對金屬接閃器電熱聯合耦合引起的電弧燒蝕對飛行器、避雷線、油氣金屬容器和接閃構件的安全構成嚴重威脅，研究雷電流電弧對金屬燒蝕能量耦合機制與效應評價相關基礎問題對於深入認識自然界長間隙雷電放電特性和正確評價金屬接閃材料的耐雷性能具有重要的科學和工程意義。本項目將構建能連續模擬雷電大電流各分量的試驗迴路和多參數雷電電弧特性同步觀測系統，同步觀測雷電流各分量單獨及組合作用時電弧的電壓電流特性、光譜特性、溫度分布、衝擊聲波、紫外成像和高速電弧圖像動態特性，研究雷電流電弧的電氣物理特性與相關影響因素的關係，研究雷電流波形及幅度、弧道長度、引弧電壓、電極材料和形狀對不同金屬材料的燒蝕和能量耦合機制，分析雷電流電弧對金屬燒蝕效應與電弧能量、放電電荷量、雷電流幅度、雷電流波形、弧根因素、環境溫度、風速和淋雨等因素影響的關係，為研究自然界雷電放電特性、完善雷電流對金屬燒蝕評價和試驗方法提供理論基礎。

結題摘要

研究雷電流電弧對金屬燒蝕能量耦合機制與效應評價相關基礎問題對於深入認識自然界長間隙雷電放電特性和正確評價金屬接閃材料的耐雷性能具有重要的科學和工程意義。本項目開發了能連續模擬雷電流回擊電流、中間電流、連續電流、續後回擊電流四個分量的雷電流直接效應試驗裝置，建立了多參數雷電電弧特性同步觀測系統，研究得到了雷電流電弧的電弧電壓、弧阻抗、燃弧時間特性的定量數值和波形，發現了回擊電流及弧阻抗波形突跳、接地方式影響電弧燒蝕圖像移動、連續電流電弧移動及高壓電極極性噴流現象等，高速攝影電弧圖像揭示了雷電流電弧形態的動態特性，闡釋了雷電流燒蝕圖像形成機理。提出了電弧直徑、膨脹速度、電弧面積等定量參數評價電極材料、極性、雷電流分量幅度、接閃材料、引弧材料等對電弧發生髮展的影響，開展了雷電流電弧光譜、衝擊聲波、溫度分布的觀測，火箭引雷對雷電流及過電壓的觀測得到了感應過電壓的脈衝串波形特徵及定量數值，揭示了雷電流電弧電氣物理特性的相關影響因素及燒蝕能量耦合機理，提出了板狀金屬材料和纜繩組件雷電流電弧性能試驗方法並在行業得到套用。