ВЕРТОЛЁТ 1998 01

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;

– применение радиопоглощающих композитов на основе мелкодисперсных порошков карбонильного железа, окиси магния, алюминия, графита и эпоксидной смолы. Для улучшения радиопоглощения (расширения диапазона частот эффективного радиопоглощения) применяется чередование слоев полимерных покрытии (до 20 слоев).

Благодаря своей конструкции и невысокой скорости полета, вертолет получает меньший заряд, чем самолет или ракета, поэтому на нем применяется меньше устройств защиты от статического электричества для устранения помех электронному оборудованию и вредного воздействия на экипаж. При этом зачастую даже не применяют пассивные разрядники и специальные устройства обеспечения устойчивого электрического соединения дверей и люков с корпусом вертолета.

Интерес к проблеме статического заряда вертолета возродился в связи с использованием его в качестве спасателя. Были отмечены случаи, когда член экипажа, опускаемый на тросе с помощью бортовой лебедки, подвергался поражению электрическим током. Основным источником заряда являлся, как было принято считать, двигатель, т.к. вертолет находился в «зависшем» состоянии. В ходе экспериментов на вертолете «Си Кинг» было доказано, что для уменьшения электризации за счет двигателя и умеренных атмосферных осадков достаточно установки пассивных статических разрядников на концах лопастей основного несущего винта. В то же время эта мера не является достаточной при накоплении зарядов за счет окружающего электрическою поля высокой напряженности, что имело место даже в идеальных метеорологических условиях. Поэтому при проведении спасательных работ на воде трос опускается за 10 – 15 м от объекта для выравнивания потенциала вертолета и водной поверхности, и лишь затем начинается спасательная операция.

Применяемые устройства защиты тина «зарядосъемники» и «заземление» выполняют роль отвода статического электричества с корпуса вертолета только в момент касания ВПП при посадке и при стоянке на земле. Электрические фильтры и специальные элементы, снижающие уровни помех, входят непосредственно в комплекс оборудования. На вертолете, как правило, не применяются пассивные разрядники статического электричества, шины и тросы молниезащиты. Имеющиеся триммеры лопастей несущих винтов в силу своей конструкции (острая кромка) отводят накапливаемые электростатические заряды в атмосферу, но они менее эффективны по отношению к современным пассивным разрядникам статического электричества. Широкое использование в конструкции вертолета композиционных материалов (в несущих винтах, обтекателях, лючках и т.п.) не гарантирует равномерного распределения зарядов по поверхности объекта без применения специальных конструктивных устройств и средств (антистатических покрытий и т.п.).