目标带电特性分析及优化建议

1.极低频（ELF）变化特性

飞机的对地电容C一般视为常量，飞机的电势为U。飞机的机身间为了避免形成电容而产生静电放电，表面各部分间搭接了导体材料，因此飞机可视为一等势体，即机身各点电势均为U。飞机起飞后，上述各种起电因素的共同作用可用充电电流Ic表示。有如下关系式：

式中，Ic为充电电流，它由摩擦充电电流、引擎充电电流、感应充电电流和捕获充电电流共同组成。实际上，飞机为消除静电危害，在机身上均安装有数个放电器，充电的同时也有放电电流∑Id；另外，在飞机的尖端处，当飞机电势超过该处的放电阈值Uj时，产生电晕放电，其电流为∑Is，所以飞机充放电关系式应为：

当充放电流相等时，即Ic＝∑Id＋∑Is时，飞机为一瞬时恒等势体。然而，充放电流通常是压强和温度的函数，加上外界其他的变化因素，飞机的电势是缓慢周期变化的。因此，从严格意义上来说，飞机的静电场是一种准静电场。飞机的最大电势，在某一气候条件下是由其机身曲率最大处尖端的电晕放电阈值决定的。当飞机由于充电电流，电势超过阈值时，在该处产生放电，使飞机电势迅速降至最低；然后逐渐充电，至最大值再放电；如此周期变化，变化频率范围约为DC至几kHz。频率的变化，与大气气象条件和飞机形状等因素有关。

对于直升机，带电量比喷气飞机小，充放电频率较低，在某一段时间间隔内其电荷量可视为常量。随着直升机旋翼的转动，飞机对地的电容有±3%的周期变化，其周期与飞机的旋翼数和转速有关。经测定美国Hind-D直升机电位变化的基频为10Hz左右。

2.带电数量巨大，难于去除

飞机飞行中产生的静电是飞行安全的巨大隐患，从20世纪初飞机发明以来，人们一直在设法消除飞机静电。但由于电荷产生的固有机理，当今飞机的带电量仍是一个巨大的数目。据测量，喷气飞机的带电量可达10-3C，直升机的带电量可达10-6～10-4C，其电位一般为几万伏，最大可达500kV。这一数值足可以在上千米的距离内可测。有研究表明，Hind-D直升机在距地面1km的高度，在地面传感器处的场强为14μV/m。(www.xing528.com)

3.受气象条件影响较大

飞机的电位受气象因素，如温度、气压、降水等影响很大。摩擦充电电流、引擎充电电流和感应充电电流都是温度θ和气压P的函数，即I＝f（P，θ）。放电阈值Uj＝k1＋，其中k1，k2，k3为常数；P0为正常情况下大气压强；r为该处曲率半径；P为此时刻大气压强。受这些因素的作用，飞机的电位不是一个恒定的量。

在扰动天气条件下，大气电场活动更加剧烈。大气中的各种降水粒子（如冰晶、雨滴、雪等）数量增大，目标飞跃带电云层的机会增多，使得飞机带电变化更剧烈。在降水情况下，飞机起电主要受Lenard效应和降水电流决定。降水电流是指降水粒子带有的电荷在飞机上产生的电流。各种类型的降水粒子荷有不同大小和不同极性的电荷，通常，荷正电的降水粒子数大于荷负电的降水粒子数，其综合效果则使平均降水电流密度为正。对各类降水而言，降水电流密度绝对值的变化范围界于10-16～10-11A/cm2数量级间，总的充电电流为300～500μA间。可见降水情况下飞机带电量比晴天大。

飞机的电位受气象因素，如温度、气压、降水等影响很大。摩擦充电电流、引擎充电电流和感应充电电流都是温度θ和气压P的函数，即I＝f（P，θ）。放电阈值Uj＝k1＋，其中k1，k2，k3为常数；P0为正常情况下大气压强；r为该处曲率半径；P为此时刻大气压强。受这些因素的作用，飞机的电位不是一个恒定的量。

在扰动天气条件下，大气电场活动更加剧烈。大气中的各种降水粒子（如冰晶、雨滴、雪等）数量增大，目标飞跃带电云层的机会增多，使得飞机带电变化更剧烈。在降水情况下，飞机起电主要受Lenard效应和降水电流决定。降水电流是指降水粒子带有的电荷在飞机上产生的电流。各种类型的降水粒子荷有不同大小和不同极性的电荷，通常，荷正电的降水粒子数大于荷负电的降水粒子数，其综合效果则使平均降水电流密度为正。对各类降水而言，降水电流密度绝对值的变化范围界于10-16～10-11A/cm2数量级间，总的充电电流为300～500μA间。可见降水情况下飞机带电量比晴天大。