Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии
Изложено современное состояние инструментального обеспечения в Украине натурных испытаний объектов промышленной энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к прямому (косвенному) воздействию на них импульсного тока искусственной молнии. Показано, что подобные испытания техниче...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Дата: | 2018 |
| Автори: | , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2018
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147940 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии / М.И. Баранов, С.Г. Буряковский, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 45-53. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860244204304728064 |
|---|---|
| author | Баранов, М.И. Буряковский, С.Г. Рудаков, С.В. |
| author_facet | Баранов, М.И. Буряковский, С.Г. Рудаков, С.В. |
| citation_txt | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии / М.И. Баранов, С.Г. Буряковский, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 45-53. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | Изложено современное состояние инструментального обеспечения в Украине натурных испытаний объектов промышленной энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к прямому (косвенному) воздействию на них импульсного тока искусственной молнии. Показано, что подобные испытания технических объектов
на молниестойкость могут проводиться в полевых условиях на уникальном отечественном высоковольтном сильноточном электрооборудовании в соответствии с требованиями нормативных документов США SAE ARP 5412: 2013,
SAE ARP 5416: 2013 и международного стандарта IEC 62305-1: 2010. Описаны основные технические характеристики разработанных и созданных в Украине для целей натурных испытаний отмеченных выше технических объектов
на молниестойкость двух мощных высоковольтных генераторов тока молнии (ГТМ) типа УИТОМ-1 и ГТМ-10/350,
воспроизводящих на испытываемых объектах импульсы тока искусственной молнии с нормированными амплитудновременными параметрами согласно указанных технических документов. Приведены примеры и указаны результаты
натурных испытаний на описанных ГТМ некоторых устройств технических объектов на стойкость к прямому воздействию на них импульсного тока искусственной молнии.
Викладено сучасне положення інструментального забезпечення в Україні натурних випробувань об'єктів промислової
енергетики, авіаційної і ракетно-космічної техніки на стійкість до прямої (непрямої) дії на них імпульсного струму
штучної блискавки. Показано, що подібні випробування технічних об'єктів на блискавкостійкість можуть проводитися в польових умовах на унікальному вітчизняному високовольтному сильнострумному електроустаткуванні відповідно до вимог нормативних документів США SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416: 2013 і міжнародного стандарту
IEC 62305-1: 2010. Описані основні технічні характеристики розроблених і створених в Україні для цілей натурних
випробувань відмічених вище технічних об'єктів на блискавкостійкість двох потужних високовольтних генераторів
струму блискавки (ГСБ) типу УИТОМ-1 і ГТМ-10/350, відтворюючих на випробовуваних об'єктах імпульси струму
штучної блискавки з нормованими амплітудно-часовими параметрами згідно вказаних технічних документів. Приведені приклади і вказані результати натурних випробувань на описаних ГСБ деяких пристроїв технічних об'єктів на
стійкість до прямої дії на них імпульсного струму штучної блискавки.
Purpose. Presentation and analysis of the modern state of the
tooling in Ukraine of model tests of objects of energy, aviation
and space-rocket engineering on resistibility to the action of
pulsed current of artificial lightning. Methodology. Electrophysics bases of technique of high-voltage and high pulsed currents,
theoretical bases of electrical engineering, engineering of high
electric and magnetic fields. Scientific methods of analysis of
research and technical information. Results. Information regarding the modern consisting of Ukraine of high-voltage highcurrent pulsed engineering intended for the leadthrough of
model tests of aircrafts and power objects on resistibility to the
direct or indirect action on them of pulsed current of artificial
lightning in accordance with the requirements of normative
documents of the USA SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416:
2013 and International Standard IEC 62305-1: 2010. Basic
technical descriptions are presented of developed and created in
Ukraine for the aims of model tests of the technical objects
marked higher on resistibility to lightning of two powerful highvoltage generators of current of lightning (GCL) of type of
UITOM-1 and GTM-10/350, playback on the tested objects the
pulses of current of artificial lightning with the rationed peaktemporal parameters in obedience to the indicated normativelytechnical documents. Examples are resulted and the results of
model tests are indicated on described domestic GCL of some
elements and devices of the tested technical objects on resistibility to direct action on them of pulsed current of artificial lightning. It is shown that technical descriptions indicated domestic
powerful GCL conform to the high requirements of operating in
the leading countries of the world of normative documents to on
resistibility to lightning objects of industrial energy, aviation
and space-rocket engineering. Originality. First in the summarizing concentrated kind possibilities are shown developed and
created domestic scientists and specialists of unique highvoltage high-current electrophysics equipment for the aims of
leadthrough of integration model tests on resistibility and fire
safety of aircrafts and power objects at lightning strike. Practical value. Application in practice of model tests of objects of
industrial energy, aviation and space-rocket engineering on
complex resistibility and fire safety to the striking action on
them of pulsed current of artificial lightning, generated in discharge circuits of two described powerful domestic GCL, will be
instrumental in the successful decision of global in the world
problem of protecting from lightning of air and surface technical objects and being in them personnel.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:34:31Z |
| format | Article |
| fulltext |
Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 45
© М.И. Баранов, С.Г. Буряковский, С.В. Рудаков
УДК 621.3.022: 621.319.53: 537.311.8 doi: 10.20998/2074-272X.2018.4.08
М.И. Баранов, С.Г. Буряковский, С.В. Рудаков
ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ В УКРАИНЕ НАТУРНЫХ ИСПЫТАНИЙ
ОБЪЕКТОВ ЭНЕРГЕТИКИ, АВИАЦИОННОЙ И РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ
ТЕХНИКИ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ИМПУЛЬСНОГО ТОКА
ИСКУССТВЕННОЙ МОЛНИИ
Викладено сучасне положення інструментального забезпечення в Україні натурних випробувань об'єктів промислової
енергетики, авіаційної і ракетно-космічної техніки на стійкість до прямої (непрямої) дії на них імпульсного струму
штучної блискавки. Показано, що подібні випробування технічних об'єктів на блискавкостійкість можуть проводи-
тися в польових умовах на унікальному вітчизняному високовольтному сильнострумному електроустаткуванні від-
повідно до вимог нормативних документів США SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416: 2013 і міжнародного стандарту
IEC 62305-1: 2010. Описані основні технічні характеристики розроблених і створених в Україні для цілей натурних
випробувань відмічених вище технічних об'єктів на блискавкостійкість двох потужних високовольтних генераторів
струму блискавки (ГСБ) типу УИТОМ-1 і ГТМ-10/350, відтворюючих на випробовуваних об'єктах імпульси струму
штучної блискавки з нормованими амплітудно-часовими параметрами згідно вказаних технічних документів. Приве-
дені приклади і вказані результати натурних випробувань на описаних ГСБ деяких пристроїв технічних об'єктів на
стійкість до прямої дії на них імпульсного струму штучної блискавки. Бібл. 20, табл. 2, рис. 15.
Ключові слова: вітчизняні потужні високовольтні сильнострумні генератори струму блискавки, об'єкти енергетики,
авіаційної і ракетно-космічної техніки, результати натурних випробувань деяких технічних об'єктів на стійкість до
прямої дії імпульсного струму штучної блискавки.
Изложено современное состояние инструментального обеспечения в Украине натурных испытаний объектов про-
мышленной энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к прямому (косвенному) воздей-
ствию на них импульсного тока искусственной молнии. Показано, что подобные испытания технических объектов
на молниестойкость могут проводиться в полевых условиях на уникальном отечественном высоковольтном сильно-
точном электрооборудовании в соответствии с требованиями нормативных документов США SAE ARP 5412: 2013,
SAE ARP 5416: 2013 и международного стандарта IEC 62305-1: 2010. Описаны основные технические характеристи-
ки разработанных и созданных в Украине для целей натурных испытаний отмеченных выше технических объектов
на молниестойкость двух мощных высоковольтных генераторов тока молнии (ГТМ) типа УИТОМ-1 и ГТМ-10/350,
воспроизводящих на испытываемых объектах импульсы тока искусственной молнии с нормированными амплитудно-
временными параметрами согласно указанных технических документов. Приведены примеры и указаны результаты
натурных испытаний на описанных ГТМ некоторых устройств технических объектов на стойкость к прямому воз-
действию на них импульсного тока искусственной молнии. Библ. 20, табл. 2, рис. 15.
Ключевые слова: отечественные мощные высоковольтные сильноточные генераторы тока молнии, объекты энерге-
тики, авиационной и ракетно-космической техники, результаты натурных испытаний некоторых технических объ-
ектов на стойкость к прямому действию импульсного тока искусственной молнии.
Введение. Технический прогресс в современном
обществе объективно приводит к усложнению исполь-
зуемой людьми разнообразной техники и активному
применению в ней слаботочной электроники, чувстви-
тельной к действию на нее внешних мощных электро-
магнитных помех (МЭМП) [1]. Одним из источников
таких МЭМП является длинный искровой разряд в воз-
душной атмосфере Земли грозового облака (молния) в
землю, соседнее облако, защищаемый летательный ап-
парат или наземный объект [2-4]. Частота таких разря-
дов в земной тропосфере численно составляет в среднем
около 100 с-1 [2, 3]. Накопленный в грозовом облаке за
счет процессов биполярной электризации в теплых вос-
ходящих воздушных потоках его мелкодисперсных
включений (например, мелких капель и паров воды,
мелких твердых диэлектрических частиц, мелких гранул
и кристаллов льда [5, 6]) суммарный электрический за-
ряд величиной ±(50-200) Кл при указанном разряде гро-
зового облака вызывает протекание в его плазменном
канале мощного импульсного тока сложной временной
формы амплитудой до ±(30-200) кА [2, 3]. Так, руково-
дящие технические документы США SAE ARP 5412:
2013 [7] и SAE ARP 5416: 2013 [8] определяют требова-
ния к нормированным амплитудно-временным парамет-
рам (АВП) импульсов тока искусственной молнии,
генерируемых мощными высоковольтными генератора-
ми тока молнии (ГТМ) и используемых при натурных
испытаниях объектов авиационной и ракетно-
космической техники на молниестойкость. Междуна-
родный стандарт IEC 62305-1: 2010 [9] регламентирует
действующие требования к нормированным АВП гене-
рируемого мощным высоковольтным ГТМ апериодиче-
ского импульса тока искусственной молнии временной
формы 10/350 мкс, характерного для короткого грозово-
го удара в защищаемый наземный объект и применяе-
мого при натурных испытаниях многих объектов про-
мышленной энергетики на молниестойкость. Разработ-
ка, создание и практическое применение указанных
ГТМ являются актуальными в мире задачами.
Целью статьи является изложение и анализ со-
временного состояния инструментального обеспече-
ния в Украине испытаний объектов энергетики, авиа-
ционной и ракетно-космической техники на стойкость
к действию импульсного тока искусственной молнии.
1. Общие сведения и основные АВП для им-
пульсного тока искусственной молнии. Согласно
[10] при анализе рассматриваемых нами научно-
технических задач понятие «стойкости» объекта к
молнии включает в себя следующие три определения:
46 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
«электромагнитную стойкость» объекта, под
которой понимается способность исследуемого объ-
екта противостоять действию наведенных от протека-
ния импульсного тока линейной молнии в электриче-
ских цепях его составных элементов импульсных на-
пряжений и токов до их определенного уровня с со-
хранением своего работоспособного состояния;
«электротермическую стойкость» объекта, под
которой понимается способность исследуемого объ-
екта противостоять действию возникающей в дина-
мическом режиме от протекания тока линейной мол-
нии температуры нагрева материалов его конструкци-
онных элементов до ее определенного уровня с со-
хранением своего работоспособного состояния;
«электромеханическую стойкость» объекта, под
которой понимается способность исследуемого объ-
екта противостоять динамическому действию возни-
кающих от протекания тока линейной молнии меха-
нических напряжений в материалах его конструкци-
онных элементов до их определенного уровня с со-
хранением своего работоспособного состояния.
В этой связи при проведении с помощью мощ-
ных высоковольтных сильноточных ГТМ соответст-
вующих комплексных испытаний технических объек-
тов на молниестойкость приходиться с соблюдением
всех технических требований нормативных докумен-
тов [7-9] для вынесения по результатам данных испы-
таний мотивированного заключения определять их
указанные выше стойкости. Иногда программой и
методикой испытаний технических объектов на мол-
ниестойкость бригада испытателей может ограничи-
ваться и опытным определением их наиболее критич-
ной стойкости к действию тока искусственной мол-
нии с заданными нормированными АВП [10]. Как
правило, испытания на молниестойкость технических
объектов согласно [7-9] проводятся путем прямого
воздействия плазменного канала имитированного гро-
зового разряда на испытываемые элементы объекта.
Возможны и испытания объектов путем косвенного
воздействия указанного канала разряда на элементы
объекта, размещенного вблизи прохождения молнии.
Согласно действующих технических требований
[7, 8] при испытаниях устройств авиационной и ракет-
но-космической техники на молниестойкость могут
использоваться следующие компоненты тока искусст-
венной молнии, генерируемые в высоковольтных
сильноточных цепях ГТМ: импульсная А- (или повтор-
ная импульсная D-), промежуточная В- и длительная С-
(или укороченная длительная С*-) компоненты тока
искусственной молнии. В практике испытаний на мол-
ниестойкость различных устройств и систем самолетов
гражданского и военного назначения наиболее часто
применяются следующие комбинации указанных ком-
понент тока молнии [7, 8, 11]: А- , В- и С- компоненты;
А- , В- и С*- компоненты; D- , В- и С*- компоненты.
Основные нормированные по [7, 8] АВП, характерные
для таких компонент тока искусственной молнии в
цепях ГТМ, сведены ниже в табл. 1.
Из данных табл. 1 и практики испытаний техни-
ческих объектов на молниестойкость следует, что
значения Im и τf определяют электромагнитную и
электромеханическую стойкости испытываемых эле-
ментов объекта в условиях воздействия на них рас-
сматриваемых компонент тока искусственной мол-
нии. В тоже время значения q0, τp и Ja определяют те-
пловую энергию, выделяющуюся на испытываемом
элементе технического объекта, и соответственно его
электротермическую стойкость току молнии. Видно,
что импульсная А- компонента и длительная С- ком-
понента тока молнии являются основными состав-
ляющими в составе полного тока грозового разряда.
Именно от них зависит молниестойкость объекта,
испытываемого в разрядных цепях мощного ГТМ.
Следует заметить, что при практической реализации
мощного ГТМ на основе высоковольтных емкостных
накопителей энергии (конденсаторных батарей) каж-
дая из указанных в табл. 1 компонент тока искусст-
венной молнии формируется на электрической на-
грузке испытываемого элемента объекта отдельными
конденсаторными батареями различной энергоемко-
сти, имеющими различные зарядные напряжения. В
этой связи задача синхронизации работы таких бата-
рей в составе одного ГТМ выступает на первый план.
Таблица 1
Нормированные АВП основных компонент тока
искусственной молнии [7, 8]
Компо-
нента
тока мол-
нии
Im, кА
Ic,
кА q0, Кл
Ja, 106
Дж/Ом
τf,
мкс τp, мс
A 200±20 – – 2±0,4 ≤50 ≤0,5
B – 2±0,4 10±1 – – 5±0,5
С 0,20,8 – 200±40 – – (0,251)103
C* – 0,4 618 – – 1545
D 100±10 – – 0,25±0,05 ≤25 ≤0,5
Примечание. Im – амплитуда импульса тока; Ic – среднее
значение тока; q0 – количество протекшего заряда; Ja – ин-
теграл действия импульса тока; τf, τp – соответственно дли-
тельность фронта импульса между уровнями (0,1-0,9)Im и
импульса тока на уровне ≤0,1Im.
В соответствии с требованиями действующих
стандартов [9, 12] объекты энергетики на молние-
стойкость испытываются апериодическим импульсом
тока временной формы 10/350 мкс обеих полярностей,
генерируемым специальным мощным ГТМ. Норми-
рованные АВП данного испытательного импульса
тока искусственной молнии, соответствующего ко-
роткому удару грозового разряда в защищаемый тех-
нический объект, приведены в табл. 2.
Таблица 2
Нормированные АВП апериодического импульса
тока временной формы 10/350 мкс [9, 12]
Уровень молниезащиты объекта по стан-
дарту IEC 62305-1: 2010
Наименование
параметра
импульса тока I II III-IV
Длительность
фронта τf, мкс
10±2 10±2 10±2
Длительность
импульса на
полуспаде τp
(на уровне
0,5Im), мкс
350±35 350±35 350±35
Амплитуда
тока Im, кА
200±20 150±15 100±10
Интеграл дейст-
вия Ja, 106
Дж/Ом
10±3,5 5,6±1,96 2,5±0,875
Заряд q0, Кл 100±20 75±15 50±10
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 47
Из данных табл. 1 и 2 следует, что испытатель-
ный импульс тока 10/350 мкс по энергетическим по-
казателям (прежде всего по значению интеграла его
действия Ja) существенно превышает соответствую-
щие показатели для импульсной А- и повторной им-
пульсной D- компонент тока искусственной молнии,
применяемых при испытаниях летательных аппаратов
на молниестойкость. Так, для I уровня молниезащиты
наземного объекта при одних и тех же значениях ам-
плитуды тока Im=±(200±20) кА это отличие примени-
тельно к импульсной А- компоненте полного тока
искусственной молнии составляет для интеграла дей-
ствия тока Ja в пределах пяти раз.
В этой связи испытания технических объектов на
молниестойкость с применением вместо импульсной А-
компоненты тока искусственной молнии апериодиче-
ского импульса тока временной формы 10/350 мкс
(случай короткого удара грозового разряда по [9, 12])
следует считать как более жесткие по сравнению с их
испытаниями на молниестойкость согласно только тре-
бований [7, 8]. При этом не следует упускать из виду
сильное электротермическое действие на металлические
и композиционные элементы испытываемого объекта
длительной С- компоненты тока искусственной молнии
по [7, 8], переносящей через свою круглую опорную
зону на объекте сравнительно небольшого наружного
диаметра (до 6 мм [10]) огромные значения электриче-
ского заряда q0 (до ±200 Кл).
2. Генератор тока искусственной молнии типа
УИТОМ-1. В 2007 г. сотрудниками НИПКИ «Мол-
ния» НТУ «ХПИ» на его экспериментальном полиго-
не (с. Андреевка, Харьковской обл.) был создан уни-
кальный мощный высоковольтный сильноточный
ГТМ типа УИТОМ-1 [11], способный в полевых усло-
виях проводить испытания объектов авиационной и
ракетно-космической техники на молниестойкость в
соответствии с жесткими требованиями [7, 8]. Общий
вид данного ГТМ приведен на рис. 1, а его принципи-
альная электрическая схема – на рис. 2. Из данной
схемы видно, что мощный генератор типа УИТОМ-1
в своем составе содержит пять отдельных высоко-
вольтных генераторов импульсного тока (ГИТ), фор-
мирующих на общей электрической (как правило,
активно-индуктивной) нагрузке требуемые нормиро-
ванные компоненты тока искусственной молнии. При
этом виды компонент тока определяют название этих
генераторов: ГИТ-А, ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С*.
Использование электрических перемычек в схе-
ме на рис. 2 позволяет получать на общей нагрузке
(ОИ) требуемую по [7, 8] комбинацию рассматривае-
мых токовых компонент. Генераторы ГИТ-А и ГИТ-D
укомплектованы параллельно подключенными высо-
ковольтными малоиндуктивными конденсаторами
типа ИК-50-3 (номинальное напряжение ±50 кВ; но-
минальная емкость 3 мкФ) соответственно в количе-
стве 111 и 36 шт. При этом ГИТ-А характеризуется
номинальной запасаемой энергией 416 кДж, а ГИТ-D
– 135 кДж. Генераторы ГИТ-B, ГИТ-С и ГИТ-С*
укомплектованы параллельно подсоединенными вы-
соковольтными малоиндуктивными конденсаторами
типа ИМ-5-140 (номинальное напряжение ±5 кВ;
номинальная емкость 140 мкФ) в количестве 18, 324 и
34 шт. соответственно.
Рис. 1. Общий вид мощного высоковольтного сильноточно-
го генератора тока искусственной молнии типа УИТОМ-1
(на переднем плане находится рабочий стол с высоковольт-
ным трехэлектродным воздушным управляемым коммута-
тором со стальными электродами на напряжение ±50 кВ и
импульсный синусоидальный ток молнии амплитудой до
±220 кА, испытываемым образцом обшивки летательного
аппарата и системой воздушной вытяжки, а на заднем плане
– отдельные высоковольтные генераторы импульсных токов
для соответствующих компонент тока А, В, С, С* и D) [11]
Рис. 2. Принципиальная блочная электрическая схема по-
строения мощного генератора тока искусственной молнии
типа УИТОМ-1, содержащего отдельные генераторы им-
пульсного тока ГИТ-А, ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С*
(К-1, К-2 − высоковольтные воздушные коммутаторы на
±50 и ±5 кВ; БП − блок поджига на ±100 кВ; ПВУ-1, ПВУ-2
и ПВУ-3 − повысительно-выпрямительные устройства для
заряда высоковольтных конденсаторов генераторов ГИТ-А,
ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С*; ПУ − пульт управления;
ОДН-1, ОДН-2, ОДН-3 и ОДН-4 − омические делители на-
пряжения для измерения напряжения на конденсаторах
генераторов ГИТ-А, ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С*; СР −
система регистрации измеряемых напряжений и токов в
цепях генераторов ГИТ-А, ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С*;
Ш − измерительный шунт; ОИ − объект испытаний) [11]
В этой связи они имеют номинальную энергоем-
кость 31,5, 567 и 59,5 кДж. В итоге номинальная энер-
гоемкость мощного ГТМ типа УИТОМ-1 составляет
примерно 1,21 МДж [11]. Каждый конденсатор гене-
48 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
раторов ГИТ-А, ГИТ-B, ГИТ-D, ГИТ-С и ГИТ-С* (при
их общем количестве в 523 шт.) от аварийных режи-
мов работы указанных конденсаторных батарей (на-
пример, электрический пробой изоляции одного из
конденсаторов на стадии заряда или разряда) снабжен
защитным устройством, установленном на его высо-
ковольтном выводе и выполненном из нескольких
параллельно подсоединенных защитных постоянных
графито-керамических резисторов типа ТВО-60
номиналом 24 или 100 Ом [13].
Коммутация в сильноточных разрядных цепях
генераторов ГИТ-А и ГИТ-D осуществляется управ-
ляемым высоковольтным воздушным трехэлектрод-
ным разрядником каскадного типа К-1 (см. рис. 2) на
номинальное напряжение ±50 кВ [11, 14]. Данный
разрядник управляется путем подачи на его средний
электрод высоковольтного микросекундного импуль-
са напряжения затухающей синусоидальной формы
амплитудой до ±100 кВ от специального пускового
генератора типа ГВПИ-100 (БП на рис. 2). Для комму-
тации сильноточных разрядных цепей генераторов
ГИТ-B, ГИТ-С и ГИТ-С* используется высоковольт-
ный воздушный двухэлектродный разрядник К-2 (см.
рис. 2) на напряжение ±5 кВ, прямоугольные электро-
ды которого выполнены из эрозийностойких графито-
вых щеток от мощной электрической машины [11,
14]. Разрядник К-2 срабатывает от пускового импуль-
са напряжения, подаваемого от БП на разрядник К-1.
Измерение АВП формируемых А-, D-, В-, С- и С*-
компонент тока искусственной молнии выполняется
одновременно при помощи одного специального силь-
ноточного шунта (Ш) типа ШК-300, прошедшего госу-
дарственную метрологическую аттестацию [11, 15].
ГТМ типа УИТОМ-1 укомплектован несколькими
такими измерительными шунтами, имеющими раз-
личные коэффициенты преобразования Si. Так, для
измерения АВП А- и D- компонент тока искусствен-
ной молнии применяются шунты, имеющие данные
коэффициенты примерно равными SiA≈11,26·103 А/В и
SiA≈25·103 А/В. При измерении АВП В-, С- и С*- ком-
понент тока искусственной молнии используются те
же шунты, но с коэффициентами преобразования,
составляющими SiC≈5,64·103 А/В и SiC≈12,5·103 А/В.
На рис. 3 и 4 приведены типичные осциллограм-
мы импульсной А- и длительной С- компонент тока
искусственной молнии с нормированными АВП, заре-
гистрированные в сильноточных разрядных цепях
генераторов ГИТ-А и ГИТ-С мощного ГТМ типа
УИТОМ-1 с помощью указанных выше измеритель-
ных шунтов и цифровых запоминающих осциллогра-
фов серии Tektronix TDS 1012, размещенных вдали от
данного ГТМ в заглубленном измерительном бункере.
Отметим, что при получении приведенных на рис.
3 и 4 токовых осциллограмм зарядное напряжение
конденсаторов в мощном высоковольтном генераторе
ГИТ-А составляло примерно U3A≈−29,7 кВ, а в мощном
высоковольтном генераторе ГИТ-С – U3C≈−4 кВ.
Сосредоточенная активно-индуктивная нагрузка в этом
экспериментальном случае имела следующие электри-
ческие параметры: активное сопротивление около
0,1 Ом, а индуктивность примерно 1 мкГн [10].
Рис. 3. Осциллограмма импульсной А- компоненты тока ис-
кусственной молнии с нормированными АВП в сильноточ-
ной разрядной цепи высоковольтного генератора ГИТ-А
мощного отечественного ГТМ типа УИТОМ-1 (U3A≈−29,7 кВ;
ImA≈–212 кА; JaA≈2,09·106 Дж/Ом; τf≈32 мкс; τp≈500 мкс;
масштаб по вертикали − 56,3 кА/деление; масштаб по гори-
зонтали − 50 мкс/деление)
Рис. 4. Осциллограмма длительной С- компоненты тока
искусственной молнии с нормированными АВП в сильно-
точной разрядной цепи высоковольтного генератора ГИТ-С*
мощного ГТМ типа УИТОМ-1 (U3C≈−4 кВ; ImC≈–738 А;
q0С≈–182 Кл; τf≈9 мс; τp≈1000 мс; масштаб по вертикали −
225 А/деление; масштаб по горизонтали − 100 мс/деление)
2.1. Некоторые примеры и результаты натур-
ных испытаний технических объектов на мощном
ГТМ типа УИТОМ-1. На рис. 5 и 6 показаны резуль-
таты прямого действия на опытную модель приемно-
передающей антенны самолета отечественного произ-
водства импульсной А- компоненты тока искусствен-
ной молнии, нормированные по [7, 8] АВП которой
соответствовали данным, указанным на рис. 3
(ImA≈–212 кА; JaA≈2,09·106 Дж/Ом; τf≈32 мкс; τp≈500 мкс).
Из экспериментальных данных рис. 5 и 6 следу-
ет, что разработанная и созданная без учета требова-
ний по молниезащите опытная модель приемно-
передающей антенны авиационной техники натурных
испытаний согласно нормативных документов США
SAE ARP 5416: 2013 [7] и SAE ARP 5416: 2013 [8] не
выдержала: была разрушена и выведена из строя [10].
На рис. 7 приведены результаты прямого одновре-
менного воздействия в сильноточных разрядных цепях
ГТМ типа УИТОМ-1 на опытный листовой образец
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 49
Рис. 5. Внешний вид опытной модели авиационной прием-
но-передающей антенны до прямого воздействия на нее в
сильноточной разрядной цепи генератора ГИТ-А мощного
ГТМ типа УИТОМ-1 импульсной А- компоненты тока ис-
кусственной молнии с нормированными по [7, 8] АВП [10]
Рис. 6. Внешний вид опытной модели авиационной прием-
но-передающей антенны после прямого воздействия на нее
в сильноточной разрядной цепи генератора ГИТ-А мощного
ГТМ типа УИТОМ-1 импульсной А- компоненты тока ис-
кусственной молнии с нормированными по [7, 8] АВП [10]
Рис. 7. Общий вид зоны поражения в опытном листовом образце
из нержавеющей стали марки 12Х18Н10Т толщиной 1 мм
от прямого одновременного воздействия на него импульсной
А- компоненты (ImA≈–192 кА; JaA≈1,9·106 Дж/Ом; τf≈34 мкс;
τp≈500 мкс) и длительной С- компоненты тока искусствен-
ной молнии (ImC≈–804 А; q0С≈–165 Кл; τf≈9 мс; τp≈448 мс),
формируемых в сильноточных разрядных цепях мощного
высоковольтного ГТМ типа УИТОМ-1 [16]
кровли технического сооружения из нержавеющей стали
марки 12Х18Н10Т толщиной 1 мм нормированных по
[7, 8] вначале импульсной А- компоненты тока искусст-
венной молнии (ImA≈–192 кА; JaA≈1,9·106 Дж/Ом;
τf≈34 мкс; τp≈500 мкс) и сразу за ней длительной С- ком-
поненты тока имитированного грозового разряда
(ImC≈–804 А; q0С≈–165 Кл; τf≈9 мс; τp≈448 мс).
Из данных рис. 7 видно, что при указанном токо-
вом нагружении опытного стального листового образ-
ца происходит его округлое сквозное проплавление
диаметром до 12 мм, обусловленное электротермиче-
ским действием используемой в эксперименте дли-
тельной С- компоненты тока имитированного грозово-
го разряда [16, 17]. Из-за действия на рассматриваемый
опытный образец из указанной нержавеющей стали
импульсной А- компоненты тока искусственной мол-
нии в округлой зоне диаметром до 58 мм наступает его
поверхностное оплавление (на глубину до 50 мкм) с
характерными цветами побежалости [16, 17].
На рис. 8 представлены результаты поражающего
воздействия импульсной А- компоненты тока искусст-
венной молнии с нормированными по [7, 8] АВП, ука-
занными на рис. 3 (ImA≈–212 кА; JaA≈2,09·106 Дж/Ом;
τf≈32 мкс; τp≈500 мкс), на опытный листовой образец
композиционной обшивки самолета толщиной 3 мм и
размером в плане 500500 мм. В этом случае много-
слойный композит испытываемого образца в своем
составе имел стеклопластик с эпоксидной матрицей,
углепластик с эпоксифенольной матрицей и несколь-
ко тонких планарных металлических сеточек, выпол-
няющих роль упрочнителя исследуемого композици-
онного материала [10, 18]. Видно, что рассматривае-
мого воздействия плазменного канала искусственной
молнии данный образец не выдерживает.
Рис. 8. Общий вид зоны повреждения диаметром до 100 мм
со сквозным прожогом в опытном листовом образце толщи-
ной 3 мм композиционной обшивки самолета, испытываемо-
го в сильноточной цепи мощного ГТМ типа УИТОМ-1,
при прямом воздействии на него нормированной по [7, 8]
импульсной А- компоненты тока искусственной молнии [10]
3. Генератор тока искусственной молнии типа
ГТМ-10/350. В 2014 г. на указанном в разделе 2 экс-
периментальном полигоне НИПКИ «Молния» НТУ
«ХПИ» был создан уникальный мощный высоко-
вольтный сильноточный генератор тока короткого
удара грозового разряда типа ГТМ-10/350 [19], на
50 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
котором в полевых условиях могут проводиться на-
турные испытания наземных объектов промышленной
энергетики на молниестойкость в соответствии с же-
сткими требованиями [9, 12]. Общий вид этого ГТМ
приведен на рис. 9, а на рис. 10 представлена его
принципиальная электрическая схема. Видно, что в
состав указанного ГТМ входят четыре мощных высо-
ковольтных генератора импульсных токов: ГИТ-1,
ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4. Генераторы ГИТ-1 − ГИТ-3
укомплектованы высоковольтными импульсными
конденсаторами типа ИК-50-3 (номинальное напря-
жение ±50 кВ; номинальная емкость3 мкФ), а генера-
тор ГИТ-4 − высоковольтными импульсными конден-
саторами типа ИМ2-5-140 (номинальное напряжение
±5 кВ; номинальная емкость 140 мкФ) [19]. В генера-
торах ГИТ-1 − ГИТ-3 их конденсаторы (соответст-
венно в количестве 16, 44 и 111 шт.) включены парал-
лельно на номинальное напряжение ±50 кВ, а в гене-
раторе конденсаторы ГИТ-4 (288 шт.) − последова-
тельно-параллельно (по два последовательно соеди-
ненных конденсатора в каждой из 144 параллельно
включенных секций) на номинальное напряжение ±10
кВ. В этой связи номинальная энергоемкость для ука-
занных генераторов составляет для: ГИТ-1 − 60 кДж;
ГИТ-2 − 165 кДж; ГИТ-3 − 416 кДж; ГИТ-4 − 504
кДж. В результате суммарная номинальная энергоем-
кость мощного генератора тока искусственной мол-
нии типа ГТМ-10/350 оказывается примерно равной
1,15 МДж [19]. Сосредоточенные емкости С1 − С4
для генераторов ГИТ-1 − ГИТ-4 составляют соответ-
ственно (см. рис. 10) 48, 132, 333 и 10080 мкФ. Собст-
венные активные сопротивления R1 − R4 низкоомных
разрядных цепей для данных генераторов примерно
равны соответственно 375, 136, 57 и 83 мОм. Собст-
венные индуктивности L1 − L4 для низкоиндуктивных
разрядных цепей указанных генераторов ГИТ-1 −
ГИТ-4 соответственно составляют около 1, 1,3, 2,5 и
1,5 мкГн. Формирующие индуктивности L31 и L41
(см. рис. 10) выбраны примерно равными 40 и 7 мкГн.
Рис. 9. Общий вид мощного высоковольтного сильноточно-
го генератора тока искусственной молнии типа ГТМ-10/350
(на переднем плане находится его рабочий стол с разме-
щенным сверху на нем управляемым высоковольтным трех-
электродным воздушным коммутатором с графитовыми
электродами на напряжение ±50 кВ и импульсный аперио-
дический ток молнии амплитудой до ±220 кА и испытывае-
мым образцом кабельно-проводниковой продукции, а на
заднем плане – электротехнические элементы зарядно-
разрядных цепей его отдельных высоковольтных генерато-
ров импульсных токов ГИТ-1, ГИТ-2, ГИТ-3 и ГИТ-4) [19]
Рис. 10. Принципиальная электрическая схема замещения
сильноточных разрядных цепей четырех отдельных высоко-
вольтных генераторов ГИТ-1 − ГИТ-4 в составе мощного
генератора импульса тока 10/350 мкс искусственной молнии
типа ГТМ-10/350 (Х1−Х4 − токопроводящие перемычки
разрядных цепей генераторов ГИТ-1 − ГИТ-4) [19]
Активно-индуктивная нагрузка в схеме на рис. 10
содержит сосредоточенное активное сопротивление
RН≈0,1 Ом и сосредоточенную индуктивность LН≈1,5
мкГн. Последовательно с электрическими параметрами
нагрузки включено собственное активное сопротивле-
ние RS измерительного шунта типа ШК-300, численно
составляющее около 0,185 мОм [11, 15]. Такое значе-
ние RS практически не влияет на электромагнитные
процессы в разрядных цепях ГТМ и электрических
цепях испытываемого наземного объекта.
Коммутация сильноточных разрядных цепей ге-
нераторов ГИТ-1 − ГИТ-3 в составе мощного генера-
тора тока короткого грозового удара типа ГТМ-10/350
осуществляется специально созданным для этих це-
лей трехэлектродным воздушным управляемым ком-
мутатором с графитовыми электродами (рис. 11) [19].
Рис. 11. Внешний вид высоковольтного трехэлектродного
воздушного управляемого коммутатора F1 с графитовыми
электродами на номинальное постоянное напряжение ±50 кВ
и импульсный ток искусственной молнии временной формы
10/350 мкс амплитудой до ±220 кА в цепи ГТМ [19]
Что касается коммутации разрядной цепи генера-
тора ГИТ-4, то выполняется она с помощью двухэлек-
тродного воздушного коммутатора F2 с графитовыми
электродами на номинальное напряжение ±10 кВ и
импульсный ток до ±100 кА. Запускается коммутатор
F2 импульсным перенапряжением, возникающим на
электрической нагрузке при срабатывании коммута-
тора F1 и начале протекания в ней импульсного раз-
рядного тока от генераторов ГИТ-1 − ГИТ-3.
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 51
На рис. 12 приведена осциллограмма полученно-
го в разрядной цепи генератора ГТМ-10/350 с низко-
омной активно-индуктивной нагрузкой (RН≈0,1 Ом;
LН≈1,5 мкГн) апериодического импульса тока искус-
ственной молнии с нормированными по [9, 12] АВП.
Рис. 12. Осциллограмма апериодического импульса тока
временной формы 15/340 мкс в сильноточной разрядной цепи
мощного высоковольтного генератора тока искусственной
молнии типа ГТМ-10/350 с низкоомной RL-нагрузкой
(UС1-3≈−15 кВ; UС4≈−2,25 кВ; Im≈−106 кА; Ja≈3,03·106 Дж/Ом;
q0≈52,2 Кл ; τf≈15 мкс; τp≈340 мкс; RН≈0,1 Ом; LН≈1,5 мкГн;
масштаб по вертикали − 22,52 кА/деление; масштаб по
горизонтали − 50 мкс/деление) [19]
Зарядное напряжение UС1-3 отрицательной по-
лярности всех конденсаторов для генераторов ГИТ-1
− ГИТ-3 в этом случае составляло около 15 кВ, а за-
рядное напряжение UС4 той же полярности отдельных
конденсаторов для генератора ГИТ-4 − около 2,25 кВ.
3.1. Некоторые примеры и результаты натур-
ных испытаний объектов энергетики на мощном
генераторе тока искусственной молнии типа ГТМ-
10/350. На рис. 13 показан рабочий стол генератора
типа ГТМ-10/350 с подготовленным по требованиям
[9, 12] до испытаний на электротермическую стой-
кость к прямому действию импульса тока искусствен-
ной молнии 10/350 мкс опытным образцом радиочас-
тотного коаксиального кабеля марки РК 50-7-11 с по-
ясной полиэтиленовой изоляцией (ПЭТ), имеющего
расщепленную медную жилу сечением S≈3,2 мм2.
Рис. 13. Внешний вид рабочего стола генератора тока искусст-
венной молнии типа ГТМ-10/350 с закрепленной на его сталь-
ных электродах расщепленной круглой медной жилы сечением
3,2 мм2 и длиной 0,5 м радиочастотного коаксиального кабеля
марки РК 50-7-11 со сплошной ПЭТ изоляцией и его «заглу-
шенной» наружной медной оплеткой до воздействия на него
апериодического импульса тока 17/310 мкс грозового разряда
амплитудой ~82,9 кА [20]
Прямого воздействия в сильноточной разрядной
цепи мощного генератора типа ГТМ-10/350 апериодиче-
ского импульса тока 17/310 мкс (Im≈82,9 кА; Ja≈1,59·106
Дж/Ом; q0≈36,3 Кл; τf≈17 мкс; τp≈310 мкс) на свою мед-
ную жилу данный кабель не выдержал. При плотности
тока в медной жиле около δm≈Im/S≈25,9 кА/мм2 произо-
шел ее электрический взрыв (ЭВ), приведший к разру-
шению кабеля и его выходу из строя.
На рис. 14 приведена наглядная демонстрация
явления ЭВ сплошной алюминиевой жилы сечением
6 мм2 сетевого провода марки АППВнг26 с поливи-
нилхлоридной (ПВХ) изоляцией, наступившего при
подаче на нее в разрядной цепи мощного генератора
типа ГТМ-10/350 апериодического импульса тока
временной формы 17/265 мкс положительной поляр-
ности (Im≈83,8 кА; Ja≈1,41·106 Дж/Ом; q0≈31,7 Кл;
τf≈17 мкс; τp≈265 мкс) [20]. Укажем, что плотность
тока в алюминиевой жиле провода при этом составля-
ла δm≈Im/S≈14 кА/мм2. На рис. 15 представлена осцил-
лограмма этого испытательного импульса тока корот-
кого удара грозового разряда. Из сравнения данных
рис. 12 и 15 следует, что протекающие при испытани-
ях на молниестойкость согласно требований [9, 12]
электрофизические процессы в элементах испыты-
ваемого объекта могут существенно деформировать
прежде всего спадающую часть импульса тока искус-
ственной молнии. Особенно явно это проявляется при
ЭВ токопроводящих элементов объекта, прерываю-
щих протекание в нем импульса тока имитированного
грозового разряда от генератора типа ГТМ-10/350.
Рис. 14. Общий вид явления ЭВ сплошной круглой алюминие-
вой жилы сечением 6 мм2 сетевого провода марки АППВнг26
с ПВХ изоляцией в сильноточной разрядной цепи мощного
высоковольтного генератора типа ГТМ-10/350 (UС1-3≈15 кВ;
UС4≈2,1 кВ; Im≈83,8 кА; Ja≈1,41·106 Дж/Ом; q0≈31,7 Кл;
τf≈17 мкс; τp≈265 мкс) [20]
Рис. 15. Осциллограмма апериодического импульса тока
17/265 мкс искусственной молнии в сильноточной разряд-
ной цепи мощного высоковольтного генератора ГТМ-10/350
при ЭВ сплошной круглой алюминиевой жилы сечением
6 мм2 и длиной 0,5 м сетевого провода марки АППВнг26 с
ПВХ изоляцией (UС1-3≈15 кВ; UС4≈2,1 кВ; Im≈83,8 кА;
Ja≈1,41·106 Дж/Ом; q0≈31,7 Кл; τf≈17 мкс; τp≈265 мкс;
масштаб по вертикали − 22,52 кА/деление; масштаб по го-
ризонтали − 50 мкс/деление) [20]
52 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4
Выводы.
1. Анализ современного состояния в Украине инст-
рументального обеспечения натурных испытаний объ-
ектов промышленной энергетики, авиационной и ракет-
но-космической техники на молниестойкость показыва-
ет, что на отечественном высоковольтном сильноточном
электрооборудовании, включающем уникальные мощ-
ные генераторы типа УИТОМ-1 и ГТМ-10/350, разрабо-
танные и созданные в НИПКИ «Молния» НТУ «ХПИ»,
могут проводиться в полевых условиях сертификацион-
ные электромагнитные испытания элементов и систем
указанных объектов на прямое или косвенное воздейст-
вие импульсного тока искусственной молнии, соответ-
ствующие требованиям действующих нормативных до-
кументов США SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416:
2013 и международного стандарта IEC 62305-1: 2010.
2. Приведенные результаты и мировой опыт пора-
жающего действия на технические и биологические
объекты линейной молнии, развивающейся и проте-
кающей в воздушной тропосфере нашей планеты,
однозначно указывают на необходимость проведения
рассматриваемых натурных испытаний элементов
конструкций и инженерных сетей летательных аппа-
ратов и наземных энергообъектов на комплексную
стойкость к воздействию импульсного тока молнии.
3. Проведенные в последние годы на мощных гене-
раторах типа УИТОМ-1 и ГТМ-10/350 реальные на-
турные испытания на молниестойкость и пожарную
безопасность объектов отечественной и зарубежной
авиационной техники (например, бортовых приемно-
передающих радиотехнических устройств, металличе-
ских и композиционных элементов обшивок самолетов
предприятия «Антонов» и корпорации «Boeing») и
промышленной энергетики (например, опытных образ-
цов многослойных панелей с наружным слоем из тон-
кой листовой нержавеющей стали дорогостоящего
крупногабаритного защитного контайнмента 4-го энер-
гоблока Чернобыльской АЭС) свидетельствуют о пол-
ном соответствии технических характеристик отечест-
венных генераторов тока искусственной молнии высо-
ким требованиям действующих в ведущих странах ми-
ра нормативных документов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Baranov M.I. An anthology of the distinguished achieve-
ments in science and technique. Part 42: Electronics: retrospec-
tive view, successes and prospects of its development // Electri-
cal engineering & electromechanics. – 2018. – no.1. – pp. 3-16.
doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.01.
2. Uman M.A. Natural and artificially-initiated lightning and
lightning test standards // Proceedings of the IEEE. − 1988. −
vol.76. − no.12. − pр. 1548-1565. doi: 10.1109/5.16349.
3. Кужекин И.П., Ларионов В.П., Прохоров Е.Н. Молния и
молниезащита. − М.: Знак, 2003. − 330 с.
4. Дьяков А.Ф., Кужекин И.П., Максимов Б.К., Темников
А.Г. Электромагнитная совместимость и молниезащита в
электроэнергетике / Под ред. А.Ф. Дьякова. − М.: Издатель-
ский дом МЭИ, 2009. − 455 с.
5. Бортник И.М., Белогловский А.А., Верещагин И.П., Вер-
шинин Ю.Н., Калинин А.В., Кучинский Г.С., Ларионов В.П.,
Монастырский А.Е., Орлов А.В., Темников А.Г., Пинталь
Ю.С., Сергеев Ю.Г., Соколова М.В. Электрофизические осно-
вы техники высоких напряжений: Учебник для ВУЗов / Под
общей ред. проф. И.П. Верещагина. − М.: Издательский дом
МЭИ. – 2010. – 704 с.
6. Baranov M.I. New hypothesis and electrophysics nature of
additional mechanisms of origin, accumulation and division of
electric charges in the atmospheric clouds of Earth // Electrical
engineering & electromechanics. – 2018. – no.1. – pp. 46-53.
doi: 10.20998/2074-272X.2018.1.07.
7. SAE ARP 5412: 2013. Aircraft Lightning Environment and
Ralated Test Waveforms. SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-56.
8. SAE ARP 5416: 2013. Aircraft Lightning Test Methods.
SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-145.
9. IEC 62305-1: 2010 «Protection against lightning. Part 1:
General principles». Geneva, IEC Publ., 2010.
10. Баранов М.И. Избранные вопросы электрофизики: Мо-
нография в 3 томах. Том 2, Кн. 2: Теория электрофизиче-
ских эффектов и задач. − Харьков: Точка, 2010. − 407 с.
11. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I.,
Nedzel’skii O.S., Dnyshchenko V.N. A Current Generator of the
Artificial Lightning for Full-Scale Tests of Engineering Objects
// Instruments and Experimental Technique. – 2008. – no.3. –
pp. 401-405. doi: 10.1134/s0020441208030123.
12. Национальный стандарт Российской Федерации ГОСТ Р
МЭК 62305-1-2010. «Менеджмент риска. Защита от молнии.
Часть 1: Общие принципы». − М.: Стандартинформ, 2011. − 46 с.
13. Baranov M.I. Improvement of resistance protection of high-
voltage capacitors of powerful capacitive energy storage systems from
emergency overcurrent // Russian Electrical Engineering. – 2017. –
vol.88. – no.1. – pp. 19-22. doi: 10.3103/S1068371217010060.
14. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I.,
Nedzel’skii O.S., Nosenko M.A. High-voltage high-current air-
filled spark gaps of an artificial-lightning-current generator //
Instruments and Experimental Techniques. – 2008. – vol.51. –
no.6. – pp. 833-837. doi: 10.1134/s0020441208060109.
15. Baranov M.I., Kniaziev V.V., Rudakov S.V. A coaxial disk
shunt for measurement in the high-current circuit of high-
voltage generator of storm discharges of pulses of current of
artificial lightning with the integral of action up to 15·106 J/Ohm
// Electrical engineering & electromechanics. – 2017. – no.5. –
pp. 45-50. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.07.
16. Baranov M.I., Kniaziev V.V., Kravchenko V.I., Rudakov
S.V. Results of calculation-experimental investigations of elec-
tro-thermal resistibility of sheet steel samples to action of ra-
tioned components of pulsed current of artificial lighting // Elec-
trical engineering & electromechanics. – 2016. – no.3. – pp. 40-
49. doi: 10.20998/2074-272X.2016.3.07.
17. Baranov M.I., Nosenko M.A. Influence of the thermal action
of artificially-initiated lightning current on specimens of the
metal skin of an aircraft // Journal of Engineering Physics and
Thermophysics. – 2009. – vol.82. – no.5. – pp. 978-987. doi:
10.1007/S10891-009-0272-z.
18. Baranov M.I. An anthology of the distinguished achievements
in science and technique. Part 41: Composite materials: their classi-
fication, technologies of making, properties and application domains
in modern technique // Electrical engineering & electromechanics. –
2017. – no.6. – pp. 3-13. doi: 10.20998/2074-272X.2017.6.01.
19. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Rudakov
S.V. A generator aperiodic current pulses of artificial lightning with
a rationed temporal form of 10/350 μs with an amplitude of ± (100-
200) kA // Instruments and Experimental Techniques. 2015. –
vol.58. – no.6. – pp. 745-750. doi: 10.1134/S0020441215060032.
20. Baranov M.I., Rudakov S.V. Electrothermal action of the
pulse of the current of a short artificial-lightning stroke on test
specimens of wires and cables of electric power objects // Jour-
nal of Engineering Physics and Thermophysics. – 2018. –
vol.91. – no.2. – pp. 544-555. doi: 10.1007/s10891-018-1775-2.
REFERENCES
1. Baranov M.I. An anthology of the distinguished achieve-
ments in science and technique. Part 42: Electronics: retrospec-
tive view, successes and prospects of its development. Electrical
engineering & electromechanics, 2018, no.1, pp. 3-16. doi:
10.20998/2074-272X.2018.1.01.
2. Uman M.A. Natural and artificially-initiated lightning and
lightning test standards. Proceedings of the IEEE, 1988, vol.76,
no.12, pр. 1548-1565. doi: 10.1109/5.16349.
3. Kuzhekin I.P., Larionov V.P., Prohorov E.N. Molnija i mol-
niezashchita [Lightning and protection from lightning]. Mos-
cow, Znak Publ., 2003. 330 p. (Rus).
4. Dyakov A.F., Kuzhekin I.P., Maksimov B.K., Temnikov A.G.
Elektromahnitnaya sovmestimost' i molniezashchita v elektroener-
getike [Electromagnetic compatibility and lightning protection in the
power]. Moscow, MEI Publishing House, 2009. 455 p. (Rus).
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2018. №4 53
5. Bortnik I.M., Beloglovskiy A.A., Vereshchagin I.P., Vershinin
Yu.N., Kalinin A.V., Kuchinskiy G.S., Larionov V.P., Monastyr-
skiy A.E., Orlov A.V., Temnikov A.G., Pintal' Yu.S., Sergeev
Yu.G., Sokolova M.V. Elekrophizicheskie osnovy techniki vysokih
naprjazhenij [Electrophysics bases of technique of high voltage].
Moscow, Publishing house of MEI, 2010. 704 p. (Rus).
6. Baranov M.I. New hypothesis and electrophysics nature of
additional mechanisms of origin, accumulation and division of
electric charges in the atmospheric clouds of Earth. Electrical
engineering & electromechanics, 2018, no.1, pp. 46-53. doi:
10.20998/2074-272X.2018.1.07.
7. SAE ARP 5412: 2013. Aircraft Lightning Environment and
Ralated Test Waveforms. SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-56.
8. SAE ARP 5416: 2013. Aircraft Lightning Test Methods.
SAE Aerospace. USA, 2013. − pp. 1-145.
9. IEC 62305-1: 2010 «Protection against lightning. Part 1:
General principles». Geneva, IEC Publ., 2010.
10. Baranov M.I. Izbrannye voprosy elektrofiziki. Monografiya v
3kh tomakh. Tom 2, Kn. 2: Teoriia elektrofizicheskikh effektov i
zadach [Selected topics of Electrophysics. Monograph in 3 Vols.
Vol.2, Book 2. A theory of electrophysical effects and tasks].
Kharkiv, Tochka Publ., 2010. 407 p. (Rus).
11. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I.,
Nedzel’skii O.S., Dnyshchenko V.N. A Current Generator of the
Artificial Lightning for Full-Scale Tests of Engineering Objects.
Instruments and Experimental Technique, 2008, no.3, pp. 401-
405. doi: 10.1134/s0020441208030123.
12. GOST R MEK 62305-1-2010. Menedzhment riska. Zashhita ot
molnii. Chast' 1: Obshhie principy [GOST R IEC 62305-1-2010.
Risk management. Protection from lightning. Part 1: General prin-
ciples]. Moscow, Standartinform Publ., 2011, 46 p. (Rus).
13. Baranov M.I. Improvement of resistance protection of high-
voltage capacitors of powerful capacitive energy storage systems
from emergency overcurrent. Russian Electrical Engineering, 2017,
vol.88, no.1, pp. 19-22. doi: 10.3103/S1068371217010060.
14. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I.,
Nedzel’skii O.S., Nosenko M.A. High-voltage high-current air-
filled spark gaps of an artificial-lightning-current generator.
Instruments and Experimental Techniques, 2008, vol.51, no.6,
pp. 833-837. doi: 10.1134/s0020441208060109.
15. Baranov M.I., Kniaziev V.V., Rudakov S.V. A coaxial disk
shunt for measurement in the high-current circuit of high-
voltage generator of storm discharges of pulses of current of
artificial lightning with the integral of action up to 15·106
J/Ohm. Electrical engineering & electromechanics, 2017, no.5,
pp. 45-50. doi: 10.20998/2074-272X.2017.5.07.
16. Baranov M.I., Kniaziev V.V., Kravchenko V.I., Rudakov
S.V. Results of calculation-experimental investigations of elec-
tro-thermal resistibility of sheet steel samples to action of ra-
tioned components of pulsed current of artificial lighting. Elec-
trical engineering & electromechanics, 2016, no.3, pp. 40-49.
doi: 10.20998/2074-272X.2016.3.07.
17. Baranov M.I., Nosenko M.A. Influence of the thermal action
of artificially-initiated lightning current on specimens of the
metal skin of an aircraft. Journal of Engineering Physics and
Thermophysics, 2009, vol.82, no.5, pp. 978-987. doi:
10.1007/S10891-009-0272-z.
18. Baranov M.I. An anthology of the distinguished achievements
in science and technique. Part 41: Composite materials: their classi-
fication, technologies of making, properties and application domains
in modern technique. Electrical engineering & electromechanics,
2017, no.6, pp. 3-13. doi: 10.20998/2074-272X.2017.6.01.
19. Baranov M.I., Koliushko G.M., Kravchenko V.I., Rudakov
S.V. A generator aperiodic current pulses of artificial lightning with
a rationed temporal form of 10/350 μs with an amplitude of ± (100-
200) kA. Instruments and Experimental Techniques, 2015, vol.58,
no.6, pp. 745-750. doi: 10.1134/S0020441215060032.
20. Baranov M.I., Rudakov S.V. Electrothermal action of the
pulse of the current of a short artificial-lightning stroke on test
specimens of wires and cables of electric power objects. Journal
of Engineering Physics and Thermophysics, 2018, vol.91, no.2,
pp. 544-555. doi: 10.1007/s10891-018-1775-2.
Поступила (received) 10.05.2018
Баранов Михаил Иванович1, д.т.н., гл.н.с.,
Буряковский Сергей Геннадиевич1, д.т.н., директор,
Рудаков Сергей Валерьевич2, к.т.н., доц.,
1 НИПКИ «Молния»
Национальный технический университет
«Харьковский политехнический институт»,
61013, Харьков, ул. Шевченко, 47,
тел/phone +38 057 7076841,
e-mail: baranovmi@kpi.kharkov.ua, sergbyr@i.ua
2 Национальный университет гражданской защиты Украины,
61023, Харьков, ул. Чернышевского, 94,
тел/phone +38 057 7073438,
e-mail: serg_73@i.ua
M.I. Baranov1, S.G. Buriakovskyi1, S.V. Rudakov2
1 Scientific-&-Research Planning-&-Design Institute «Molniya»,
National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute»,
47, Shevchenko Str., Kharkiv, 61013, Ukraine.
2 National University of Civil Protection of Ukraine,
94, Chernyshevska Str., Kharkiv, 61023, Ukraine.
The tooling in Ukraine of model tests of objects of energy,
aviation and space-rocket engineering on resistibility to action
of pulsed current of artificial lightning.
Purpose. Presentation and analysis of the modern state of the
tooling in Ukraine of model tests of objects of energy, aviation
and space-rocket engineering on resistibility to the action of
pulsed current of artificial lightning. Methodology. Electrophys-
ics bases of technique of high-voltage and high pulsed currents,
theoretical bases of electrical engineering, engineering of high
electric and magnetic fields. Scientific methods of analysis of
research and technical information. Results. Information re-
garding the modern consisting of Ukraine of high-voltage high-
current pulsed engineering intended for the leadthrough of
model tests of aircrafts and power objects on resistibility to the
direct or indirect action on them of pulsed current of artificial
lightning in accordance with the requirements of normative
documents of the USA SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416:
2013 and International Standard IEC 62305-1: 2010. Basic
technical descriptions are presented of developed and created in
Ukraine for the aims of model tests of the technical objects
marked higher on resistibility to lightning of two powerful high-
voltage generators of current of lightning (GCL) of type of
UITOM-1 and GTM-10/350, playback on the tested objects the
pulses of current of artificial lightning with the rationed peak-
temporal parameters in obedience to the indicated normatively-
technical documents. Examples are resulted and the results of
model tests are indicated on described domestic GCL of some
elements and devices of the tested technical objects on resistibil-
ity to direct action on them of pulsed current of artificial light-
ning. It is shown that technical descriptions indicated domestic
powerful GCL conform to the high requirements of operating in
the leading countries of the world of normative documents to on
resistibility to lightning objects of industrial energy, aviation
and space-rocket engineering. Originality. First in the summa-
rizing concentrated kind possibilities are shown developed and
created domestic scientists and specialists of unique high-
voltage high-current electrophysics equipment for the aims of
leadthrough of integration model tests on resistibility and fire
safety of aircrafts and power objects at lightning strike. Practi-
cal value. Application in practice of model tests of objects of
industrial energy, aviation and space-rocket engineering on
complex resistibility and fire safety to the striking action on
them of pulsed current of artificial lightning, generated in dis-
charge circuits of two described powerful domestic GCL, will be
instrumental in the successful decision of global in the world
problem of protecting from lightning of air and surface techni-
cal objects and being in them personnel. References 20, tables 2,
figures 15.
Key words: domestic powerful high-voltage high-current
generators of current of lightning, objects of energy, aviation
and space-rocket engineering, results of model tests of some
technical objects on resistibility to the direct action of pulsed
current of artificial lightning.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-147940 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:34:31Z |
| publishDate | 2018 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Баранов, М.И. Буряковский, С.Г. Рудаков, С.В. 2019-02-16T12:04:04Z 2019-02-16T12:04:04Z 2018 Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии / М.И. Баранов, С.Г. Буряковский, С.В. Рудаков // Електротехніка і електромеханіка. — 2018. — № 4. — С. 45-53. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 2074-272X DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2018.4.08 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147940 621.3.022: 621.319.53: 537.311.8 Изложено современное состояние инструментального обеспечения в Украине натурных испытаний объектов промышленной энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к прямому (косвенному) воздействию на них импульсного тока искусственной молнии. Показано, что подобные испытания технических объектов
 на молниестойкость могут проводиться в полевых условиях на уникальном отечественном высоковольтном сильноточном электрооборудовании в соответствии с требованиями нормативных документов США SAE ARP 5412: 2013,
 SAE ARP 5416: 2013 и международного стандарта IEC 62305-1: 2010. Описаны основные технические характеристики разработанных и созданных в Украине для целей натурных испытаний отмеченных выше технических объектов
 на молниестойкость двух мощных высоковольтных генераторов тока молнии (ГТМ) типа УИТОМ-1 и ГТМ-10/350,
 воспроизводящих на испытываемых объектах импульсы тока искусственной молнии с нормированными амплитудновременными параметрами согласно указанных технических документов. Приведены примеры и указаны результаты
 натурных испытаний на описанных ГТМ некоторых устройств технических объектов на стойкость к прямому воздействию на них импульсного тока искусственной молнии. Викладено сучасне положення інструментального забезпечення в Україні натурних випробувань об'єктів промислової
 енергетики, авіаційної і ракетно-космічної техніки на стійкість до прямої (непрямої) дії на них імпульсного струму
 штучної блискавки. Показано, що подібні випробування технічних об'єктів на блискавкостійкість можуть проводитися в польових умовах на унікальному вітчизняному високовольтному сильнострумному електроустаткуванні відповідно до вимог нормативних документів США SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416: 2013 і міжнародного стандарту
 IEC 62305-1: 2010. Описані основні технічні характеристики розроблених і створених в Україні для цілей натурних
 випробувань відмічених вище технічних об'єктів на блискавкостійкість двох потужних високовольтних генераторів
 струму блискавки (ГСБ) типу УИТОМ-1 і ГТМ-10/350, відтворюючих на випробовуваних об'єктах імпульси струму
 штучної блискавки з нормованими амплітудно-часовими параметрами згідно вказаних технічних документів. Приведені приклади і вказані результати натурних випробувань на описаних ГСБ деяких пристроїв технічних об'єктів на
 стійкість до прямої дії на них імпульсного струму штучної блискавки. Purpose. Presentation and analysis of the modern state of the
 tooling in Ukraine of model tests of objects of energy, aviation
 and space-rocket engineering on resistibility to the action of
 pulsed current of artificial lightning. Methodology. Electrophysics bases of technique of high-voltage and high pulsed currents,
 theoretical bases of electrical engineering, engineering of high
 electric and magnetic fields. Scientific methods of analysis of
 research and technical information. Results. Information regarding the modern consisting of Ukraine of high-voltage highcurrent pulsed engineering intended for the leadthrough of
 model tests of aircrafts and power objects on resistibility to the
 direct or indirect action on them of pulsed current of artificial
 lightning in accordance with the requirements of normative
 documents of the USA SAE ARP 5412: 2013, SAE ARP 5416:
 2013 and International Standard IEC 62305-1: 2010. Basic
 technical descriptions are presented of developed and created in
 Ukraine for the aims of model tests of the technical objects
 marked higher on resistibility to lightning of two powerful highvoltage generators of current of lightning (GCL) of type of
 UITOM-1 and GTM-10/350, playback on the tested objects the
 pulses of current of artificial lightning with the rationed peaktemporal parameters in obedience to the indicated normativelytechnical documents. Examples are resulted and the results of
 model tests are indicated on described domestic GCL of some
 elements and devices of the tested technical objects on resistibility to direct action on them of pulsed current of artificial lightning. It is shown that technical descriptions indicated domestic
 powerful GCL conform to the high requirements of operating in
 the leading countries of the world of normative documents to on
 resistibility to lightning objects of industrial energy, aviation
 and space-rocket engineering. Originality. First in the summarizing concentrated kind possibilities are shown developed and
 created domestic scientists and specialists of unique highvoltage high-current electrophysics equipment for the aims of
 leadthrough of integration model tests on resistibility and fire
 safety of aircrafts and power objects at lightning strike. Practical value. Application in practice of model tests of objects of
 industrial energy, aviation and space-rocket engineering on
 complex resistibility and fire safety to the striking action on
 them of pulsed current of artificial lightning, generated in discharge circuits of two described powerful domestic GCL, will be
 instrumental in the successful decision of global in the world
 problem of protecting from lightning of air and surface technical objects and being in them personnel. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии The tooling in Ukraine of model tests of objects of energy, aviation and space-rocket engineering on resistibility to action of pulsed current of artificial lightning Article published earlier |
| spellingShingle | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии Баранов, М.И. Буряковский, С.Г. Рудаков, С.В. Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| title | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| title_alt | The tooling in Ukraine of model tests of objects of energy, aviation and space-rocket engineering on resistibility to action of pulsed current of artificial lightning |
| title_full | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| title_fullStr | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| title_full_unstemmed | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| title_short | Инструментальное обеспечение в Украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| title_sort | инструментальное обеспечение в украине натурных испытаний объектов энергетики, авиационной и ракетно-космической техники на стойкость к воздействию импульсного тока искусственной молнии |
| topic | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| topic_facet | Техніка сильних електричних та магнітних полів. Кабельна техніка |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/147940 |
| work_keys_str_mv | AT baranovmi instrumentalʹnoeobespečenievukrainenaturnyhispytaniiobʺektovénergetikiaviacionnoiiraketnokosmičeskoitehnikinastoikostʹkvozdeistviûimpulʹsnogotokaiskusstvennoimolnii AT burâkovskiisg instrumentalʹnoeobespečenievukrainenaturnyhispytaniiobʺektovénergetikiaviacionnoiiraketnokosmičeskoitehnikinastoikostʹkvozdeistviûimpulʹsnogotokaiskusstvennoimolnii AT rudakovsv instrumentalʹnoeobespečenievukrainenaturnyhispytaniiobʺektovénergetikiaviacionnoiiraketnokosmičeskoitehnikinastoikostʹkvozdeistviûimpulʹsnogotokaiskusstvennoimolnii AT baranovmi thetoolinginukraineofmodeltestsofobjectsofenergyaviationandspacerocketengineeringonresistibilitytoactionofpulsedcurrentofartificiallightning AT burâkovskiisg thetoolinginukraineofmodeltestsofobjectsofenergyaviationandspacerocketengineeringonresistibilitytoactionofpulsedcurrentofartificiallightning AT rudakovsv thetoolinginukraineofmodeltestsofobjectsofenergyaviationandspacerocketengineeringonresistibilitytoactionofpulsedcurrentofartificiallightning |