Ścieżki powrotne elektryczności w samolotach
W przeszłości elementy kadłuba i struktury nośne samolotów były wykonywane z metalu. Stwarzało to naturalną sieć powrotu prądu do przenoszenia prądów funkcjonalnych i zakłóceniowych oraz do odprowadzania ładunków elektrostatycznych i ekranowania elektromagnetycznego. Rosnące w ostatnich latach użycie materiałów kompozytowych pozwala zmniejszać koszty i masę przy jednoczesnej poprawie osiągów. Niestety, materiały kompozytowe źle przewodzą prąd, co rodzi potrzebę tworzenia specjalnych ścieżek sieci powrotu prądu, takich jak sieć elektryczna o prawie jednakowym potencjale ALEEN. Prace finansowanego ze środków UE projektu "Optimizing electrical network in airplane composite structure" (GENIAL)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) skoncentrowano na scharakteryzowaniu parametrów elektromagnetycznych struktury sieci ALEEN. Dokładna charakterystyka elektromagnetyczna umożliwi prawidłowe projektowanie układów elektrycznych, w tym układów sprzęgających okablowanie elektryczne (EWIS), bez konieczności wielokrotnego wykonywania instalacji próbnych. Partnerzy projektu opracowali narzędzie komputerowego wspomagania produkcji (CAE), które potrafi wprowadzać geometrie i właściwości materiałów samolotów i sieci ALEEN na podstawie projektu wspomaganego komputerowo (CAD). Narzędzie przelicza macierz równoważnych impedancji w punktach końcowych sieci ALEEN w zakresie częstotliwości od zera do setek kiloherców. Uwzględniane są przy tym między innymi układy EWIS i interakcje elektromagnetyczne z poszyciem samolotu. W ramach projektu GENIAL zastosowano pełnofalowe modelowanie 3D oparte na formule powierzchni z metody obwodu równoważnego elementom cząstkowym, biorąc pod uwagę wszystkie interakcje elektromagnetyczne, na przykład efekty sprzężenia i bliskości. Wyboru tej metody dokonano ze względu na jej efektywność w regionie niskich częstotliwości. Szczególną uwagę poświęcono modelowaniu z wysoką rozdzielczością, aby zwiększać dokładność bez konieczności upraszczania modelu numerycznego względem modelu CAD. Opracowane narzędzie będzie zastosowane na etapach weryfikacji projektu i wytwarzania struktur sieci ALEEN. W celu sprawdzenia wyników procedury CAE planowane jest zastosowanie metody numeryczne do prawdziwego samolotu.
