ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ МОЛНИЕЗАЩИЩЕННОСТИ УГЛЕПЛАСТИКОВ

И.А. Гущин

DOI: 10.47026/1810-1909-2021-3-39-44

Ключевые слова

воздействие молнии, проводящий композиционный материал, разрушение углепластика, молниестойкость.

Аннотация

На основании ранее проведенного аналитического исследования разрушения проводящих композитов токами молнии рассмотрены способы повышения их молниестойкости. Для обоснования этих способов проведен анализ распределения токов при различных отношениях поперечного и продольного удельных сопротивлений. Один из способов с использованием проводящих добавок в составе связующего материала позволяет влиять на анизотропию проводящей среды углепластика. Предложены параметры диапазона степени анизотропии углепластика для достижения равномерного растекания тока и уменьшения радиуса разрушения композита токами молнии. Получена формула для радиуса разрушения при отсутствии анизотропии и проведены оценочные расчеты. Рассмотрен способ армирования углепластика тонкими проволочками для повышения его молниестойкости. Найдены расчетные выражения для оценки массы, количества проволочек на единицу площади и условия отсутствия перегрева. Проведены сравнения весовых характеристик для различных армирующих материалов и сделан вывод по их эффективности. Рассмотрены достоинства и недостатки этого способа защиты. Третий способ повышения молниестойкости композита предлагает в качестве защитного покрытия использовать материал углепластика с тканой структурой. Эта защита уменьшает энерговыделение в материале и размеры разрушений. Сделан вывод о необходимости контроля параметров молниезащиты и выбора покрытия с требуемыми характеристиками. Принципы и критерии молниезащиты для реальных углепластиков будут рассмотрены в последующих работах.

Литература

1. Гущин И.А. Анализ динамики послойного разрушения углепластика токами молнии // Вестник Чувашского университета. 2019. № 3. С. 63–68.
2. Гущин И.А. Динамика послойного разрушения углепластика токами молнии: теория и эксперимент // Вестник Чувашского университета. 2020. № 3. С. 67–73.
3. Guschin I.A., Erina T.N. Analysis of carbon fiber destruction by lighting current. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 3, Applied and Fundamental Research Dedicated to the 75th Anniversary of Professor Abdul-Hamid Mahmoudovich Bisliyev. Ser. “3rd International Symposium on Engineering and Earth Sciences, ISEES, 2020, p. 012032.
4. Jinru S., Xueling Y., Xiangyu T., Jingliang C., Yi Wu. Damage Characteristics of CFRP Laminates Subjected to Multiple Lightning Current Strike. Applied Composite Materials, 2019, 26, pp. 745–762.
5. Li S., Yin J., Yao X., Chang F., Shi X. Damage analysis for carbon fiber/epoxy composite exposed to simulated lightning current. Reinf. Plast. Compos., 2016, vol. 35, pp. 1201–1213.
6. Mazur V. Lightning threat to aircraft: do we know all we need to know? Aircr., 2015, vol.30, pp. 156–159.
7. Monetta T., Acquesta A., Bellucci F. Graphene/Epoxy Coating as Multifunctional Material for Aircraft Structures. Aerospace, 2015, vol. 2(3), pp. 423–434.

Сведения об авторе

Гущин Игорь Ардальенович – кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности жизнедеятельности и инженерной экологии, Чувашский государственный университет, Россия, Чебоксары (еlpardon@gmail.com; ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2202-1497).

Формат цитирования

Гущин И.А. Пути повышения молниезащищенности углепластиков // Вестник Чувашского университета. – 2021. – № 3. – С. 39–44. DOI: 10.47026/1810-1909-2021-3-39-44.

Загрузить полный текст статьи