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) 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.
Słowa kluczowe
Metody numeryczne, narzędzie oprogramowania, samolot, kompozyt, sieć powrotu prądu, sieć elektryczna o prawie jednakowym potencjalne, kompatybilność elektromagnetyczna
