La foudre est un phénomène naturel courant, avec une moyenne d'environ 8 millions de coups de foudre se produisant chaque jour dans l'atmosphère terrestre. Parmi eux, l'amplitude est aussi élevée que 200 kA et le taux de montée du courant peut atteindre jusqu'à environ 1000 kA par seconde. Les drones volant à haute altitude sont très vulnérables aux coups de foudre. Sans mesures adéquates de protection contre la foudre, les UAV deviendront très vulnérables dans les environnements d'orage, incapables d'effectuer un travail normal, ou même s'écraseront hors de contrôle, réduisant considérablement les indicateurs de combat. Par conséquent, il est très important d'étudier la protection contre la foudre et les interférences électromagnétiques anti-foudre des UAV.
1 Les méfaits de la foudre sur les drones
1.1 Effets directs
L'effet direct fait principalement référence aux dommages physiques à la structure causés par la foudre frappant directement le drone. Le degré de dommage est principalement lié à des facteurs tels que la taille du courant de foudre, la durée, l'intégrale d'action et la quantité de transfert de charge, qui comprennent principalement les aspects suivants.
(1) Effets mécaniques. Les drones utilisent largement des matériaux composites, tels que des radômes, des structures de fuselage, des ailes, etc. La tension de la foudre peut atteindre des milliers de kilovolts et le temps d'action n'est que de quelques millisecondes. Par conséquent, la force d'impact générée est très importante, ce qui peut provoquer une panne, une ouverture et une déchirure de structures telles que des radômes et des revêtements de fuselage.
(2) Effet thermique. La conductivité électrique du matériau composite est très faible. Lorsque le drone est frappé par la foudre, le matériau composite ne peut pas conduire efficacement le courant de foudre, et la charge électrique est accumulée en grande quantité près du point de foudre et convertie en énergie thermique, ce qui peut faire brûler, fondre et déformation structurelle. Attendez. L'effet thermique est une forme de dommage typique de la foudre, qui menace gravement la sécurité de vol des drones.
(3) Effet d'étincelle. Les effets de la crémation comprennent les étincelles thermiques et les étincelles électriques. La chaleur fait référence à la combustion des matériaux lorsque les débris sont éjectés du point chaud, et l'étincelle fait référence à la panne du milieu due à l'action de la tension. Étant donné que la foudre libère instantanément l'énergie, la valeur de crête du courant de foudre est très élevée et si l'impédance d'un certain point est grande, il est facile de produire un effet d'étincelle. Les effets d'étincelles constituent la plus grande menace pour le système de carburant et peuvent provoquer l'inflammation des vapeurs de carburant, provoquant l'explosion du drone.
(4) Effet de force électromagnétique. Lorsque le courant circule dans des conducteurs dans la même direction ou dans des directions différentes, des forces qui s'attirent ou se repoussent sont créées. Le courant de foudre est très important, donc la force électromagnétique générée est très forte, ce qui peut causer des dommages tels que rupture de câble, déchirure de la peau, flexion, etc., affectant la sécurité de vol du drone.
1.2 Effets indirects
Les effets indirects se réfèrent principalement aux interférences ou aux dommages causés par la foudre aux équipements électroniques et électriques des UAV, entraînant des dangers indirects qui peuvent mettre en danger le fonctionnement normal des UAV.
(1) Effet électromagnétique. Une fois le canal de foudre formé, l'impédance de l'ensemble du canal est très faible. Le fort courant apporté par la foudre peut générer une forte impulsion électromagnétique. Une fois que l'impulsion électromagnétique est entrée dans le drone par divers canaux de couplage, une tension induite et un courant induit seront générés sur l'appareil. En raison des contraintes d'espace, de nombreux appareils électroniques sont densément répartis à l'intérieur du drone, et les impulsions électromagnétiques générées par la foudre causeront de graves interférences à ces appareils. Lorsque le drone est soumis à des interférences électromagnétiques, cela peut entraîner le blocage de la liaison de données, la communication n'est pas fluide, les instructions de mission sont difficiles à exécuter, voire incontrôlables et se bloquent.
(2) Effet d'induction électrostatique. Lorsque la foudre frappe, la surface du drone peut induire une charge induite de polarité opposée à celle du guide descendant de la foudre. Lorsque la foudre disparaît, la charge induite sur la coque va être redistribuée, ce qui peut générer une tension plus élevée, ce qui peut endommager les équipements internes. ingérence.
2 Recommandations de protection contre la foudre pour les drones
Le drone a une structure complexe, une intégration système élevée et des exigences de protection contre la foudre différentes entre les différents systèmes, de sorte que les méthodes de protection sont également très différentes. Ce document suggère que l'unité de conception devrait tenir compte des suggestions suivantes lors de la mise en œuvre de la protection contre la foudre UAV :
(1) Pour le travail des équipements de protection contre la foudre, la différence entre les gros drones et les drones habités est faible, et l'expérience de conception des drones habités peut être directement mentionnée ; les petits drones sont très différents des drones habités en termes de structure et de taille, et sont affectés par les effets de la foudre. La différence est également très grande, donc ce document suggère que les travaux de recherche fondamentale sur la protection contre la foudre devraient être spécialement effectués pour les petits UAV afin de s'assurer que les diverses mesures de protection sont raisonnables et fiables.
(2) Les UAV utilisent beaucoup de matériaux composites, les matériaux composites ont une faible conductivité et des performances de blindage médiocres, et l'équipement électronique interne est plus sensible aux interférences de l'induction de la foudre. Par conséquent, lors de la conception de la protection contre la foudre des drones, il convient de prêter attention à la protection contre les effets indirects de la foudre. travailler et augmenter le niveau de protection.
(3) Les UAV ont des exigences de poids plus strictes. Pour la prise en compte de la réduction de poids, il est recommandé de concevoir une protection contre la foudre et d'autres fonctions, telles que le chauffage et le dégivrage, la compatibilité électromagnétique (EMC), le champ de rayonnement à haute intensité (HIRF), l'impulsion électromagnétique (EMP) doivent être considérées en même temps le temps d'améliorer le niveau technique complet des drones.
Les drones seront de plus en plus utilisés dans les domaines militaires et civils à l'avenir. Avec l'intégration croissante du système, l'impact des impulsions électromagnétiques de la foudre sur les drones augmente également, il est donc nécessaire de prendre des mesures de protection contre la foudre appropriées. Dans le même temps, la protection contre la foudre des drones est un projet complexe, qui nécessite que l'ensemble du département élabore un plan global pour la protection contre la foudre de l'ensemble de l'avion au stade de l'approbation du projet, puis décompose les tâches étape par étape, formule la protection plans et effectuer les tests correspondants.
