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操纵杆作为飞机的重要结构件,在飞机的操纵系统中起着至关重要的作用。飞机在飞行过程中,会产生各种机械波和电磁干扰,使操纵杆在承受这些机械波和电磁干扰时发生形变或产生振动,严重时会损坏飞机的结构。

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此外,由于静电放电会对人体造成危害,因此,如何保证飞机操纵系统在受到这些外来干扰时不发生故障以及确保飞机上人员和设备的安全,是飞机设计过程中的一个重要课题。

本文通过对静电产生的原因、危害进行分析,从飞机结构、材料选择、工艺设计以及装备使用等方面对操纵杆进行防静电设计研究,解决了操纵杆在受到机械波和电磁干扰时不发生故障的问题,保证了操纵系统在受到这些外来干扰时不发生故障。

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静电的产生

静电放电(Electrostatic Discharge,简称 ESD)是由静电放电产生的,当人体接触到物体表面,人体和物体表面之间就会发生静电放电,其放电电压可达1000V以上。

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由于静电放电具有高电压、低电流的特点,因而存在很大的危险性。当人体触及到含有大量静电的物体时,就会引起人体触电、烧伤和其他意外伤害。因此,静电放电是飞机设计过程中必须要考虑的一个重要因素。

本文以某型飞机为研究对象,分析了静电放电产生的原因以及对飞机结构产生的影响。对操纵系统中所涉及到的静电场进行了分析计算,提出了降低静电电场强度、抑制静电放电路径和提高操纵系统抗静电性能等措施。

静电是指带有电荷的物体由于各种原因与周围环境中的电荷相结合而产生的一种现象,如空气、灰尘等。当带电物体与周围环境中的电势差发生变化时,就会产生静电。

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人体和物体之间是有静电放电现象存在的,通常情况下,人体和物体都会产生一定的静电。在空气中,由于摩擦、碰撞、接触等原因,人体带上了不同程度的静电,这是人体对大地有高压电存在时的静电放电现象。

在飞机结构设计过程中,应该在结构设计和加工过程中尽可能地消除可能引起静电放电的原因。比如在操纵杆与飞机机体、机轮之间的连接处、连接电缆的连接处等部位增加绝缘材料;在生产加工过程中,尽可能地减少可能引起静电放电现象发生的各种因素。

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静电的危害

静电电荷是一种极不稳定的电荷,当其积累到一定程度后,会产生静电放电现象。静电放电会对人体造成危害,使人体感到不适并产生电生理反应。根据产生静电放电的方式不同,可将其分为两种:一是空气中的电荷以静电电荷形式存在;二是人体与物体表面接触时,由于摩擦产生了电荷。

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目前,飞机上发生的静电放电事故主要是由空气中的静电电荷引起的。当人体与金属物体接触时,人体上积累的静电电压会高达上万伏以上,可使人体遭到电击而危及生命;

当飞机在地面起飞或降落时,由于机身接地不良而造成接地不畅或接地电阻过大而产生大量静电荷,当静电电压高达上万伏时,也可能会引起电击事故。因此,在飞机上防止静电放电危害的有效措施主要有:

(1)降低飞机上各种器件的静电荷产生和积累速度;

(2)增加人体与物体表面接触机会;

(3)提高接地电阻值。

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静电放电是一种常见的电磁干扰形式,它是在两个相互接近的带电导体间由于静电而产生的一种能量交换,这种能量交换会在空间产生一个电场,

该电场中的电子和离子将与电势差较大的正电荷或负电荷进行能量交换,这种能量交换在空间传播。静电放电时会产生很高的电压,当电压达到一定程度时就会使空气或物体放电,使其产生火花放电而使其带电。

静电放电会造成人和设备的伤害,静电放电还会对飞机上的电子设备造成破坏。研究表明,如果静电放电产生的电压达到几百伏以上时,就可使某些电子设备受到损坏;

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如果电压达到几千伏以上时,就可使某些电子设备失效。这些静电放电所产生的电击不仅会造成人体伤害,而且可能导致人员触电或被电击身亡。另外,静电放电还会影响飞机上设备和线路的正常工作。因此,静电是影响飞机安全飞行和装备使用的主要因素之一。

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设计中对操纵杆进行防静电设计

操纵杆结构一般由外金属、内金属、塑料材料、橡胶材料、尼龙材料、蒙皮组成。在飞机研制初期,为了降低飞机制造成本,通常采用塑料材料来做外金属件。

虽然塑料材料的表面电阻率相对较小,但是在使用过程中,由于静电放电的存在,塑料材料也会产生静电积累。当积累到一定程度时,塑料材料就会与金属表面放电,造成局部过热、起弧、短路等现象。

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因此,在设计中应考虑塑料材料的静电特性,避免使用产生静电积累的材料。对操纵杆进行防静电设计时,应从操纵杆的结构、材料选择、加工工艺设计以及装备使用等方面进行综合考虑。

1.结构设计:首先应考虑操纵杆在飞机上的定位形式、装配关系以及结构强度;其次应考虑操纵杆的防静电设计要求;最后考虑到操纵杆的加工工艺性,合理选择加工工艺方法和设备,以保证加工质量。

本文通过对静电的产生、危害进行分析,提出了在飞机操纵系统中对操纵杆进行防静电设计的必要性,并从飞机结构、材料选择、工艺设计以及装备使用等方面对操纵杆进行防静电设计研究,使飞机操纵系统在受到外来干扰时不发生故障,确保飞机上人员和设备的安全。

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本文中提出的防静电设计研究是一个复杂的系统工程,需要考虑飞机结构、材料选择、工艺设计以及装备使用等各个环节。

为了使防静电装置在飞机中得到广泛应用,在装备使用过程中达到防静电的要求,需要进行综合考虑和试验验证。

在对操纵杆进行防静电设计研究时,不仅要考虑到操纵杆本身的质量和结构,还需要考虑到整个操纵系统的电磁兼容性、使用环境以及飞机上各种设备和人员对防静电装置的要求,只有这样才能达到设计目标,保证飞机操纵系统在受到外来干扰时不发生故障。

  1. 参考文献

1.张利峰,李俊英。飞机操纵系统静电放电防护设计[J]。航空宇航科技,2003 (9):44-45.

2.王维伟,孟涛。基于飞行原理的飞机结构静电防护方法研究[J]。航空学报,2004 (7):431-437.

3.杨广军,赵国宁。

4.姜志荣,张利峰。