ICS 49.020 V 06
HB 6167.25-2014
民用飞机机载设备环境条件和试验方法
第 25 部分：雷电直接效应试验
Environmental conditions and test procedures for airborne equipment of
civil airplane—
Part 25：Lightning direct effects test
2014-05-19 发布 2014-10-01 实施
中华人民共和国工业和信息化部发布
前言
HB 6167《民用飞机机载设备环境条件和试验方法》分为 26 个部分：
——第 1 部分：总则;
——第 2 部分：温度和高度试验;
——第 3 部分：温度变化试验;
——第 4 部分：湿热试验;
——第 5 部分：飞行冲击和坠撞安全试验;
——第 6 部分：振动试验;
——第 7 部分：爆炸试验;
——第 8 部分：防水试验;
——第 9 部分：流体敏感性试验;
——第 10 部分：砂尘试验;
——第 11 部分：霉菌试验;
——第 12 部分：盐雾试验;
——第 13 部分：结冰试验;
——第 14 部分：防火、可燃性试验;
——第 15 部分：声振试验;
——第 16 部分：加速度试验;
——第 17 部分：磁影响试验;
——第 18 部分：电源输入试验;
——第 19 部分：电压尖峰试验;
——第 20 部分：电源线音频传导敏感性试验;
——第 21 部分：感应信号敏感性试验;
——第 22 部分：射频敏感性试验;
——第 23 部分：射频能量发射试验;
——第 24 部分：雷电感应瞬态敏感度试验;
——第 25 部分：雷电直接效应试验;
——第 26 部分：静电放电试验。
本部分为 HB 6167 的第 25 部分。
本部分按照 GB/T 1.1-2009 给出的规则起草。
本部分由中国航空综合技术研究所归口。
本部分起草单位：中国航空综合技术研究所、中国航空无线电电子研究所。
本部分主要起草人：方愔、黄菊英、沈国连、李培、侯典国、潘加明、王蓓。本部分为首次发布。
民用飞机机载设备环境条件和试验方法
第 25 部分：雷电直接效应试验
1 范围
本部分规定了民用飞机外部安装设备雷电直接效应的试验要求和试验方法。
本部分适用于民用飞机外部安装设备雷电直接效应试验，用于确定民用飞机外部安装设备承受雷击直接效应的能力。
2 规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件， 仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
HB 6129 飞机雷电防护要求及试验方法
HB 6167.1 民用飞机机载设备环境条件和试验方法第 1 部分：总则
HB 6167.24 民用飞机机载设备环境条件和试验方法第 24 部分：雷电感应瞬态敏感度试验
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
作用积分 action integral
随时间变化的电流平方在持续时间区间上的积分，通常用安培平方秒(A2s)表示。
3.2
电弧根部 arc root
导电物体表面上伴随大电流流通的雷电通道附着位置。
3.3
附着点 attachment point
雷电通道与飞机表面的接触点。
3.4
持续电流 continuing current
大电流放电之间或放电之后出现的低电平长持续时间的雷电电流。
3.5
电晕 corona
由飞机与周围大气之间的电位差产生的辉光放电。
3.6
直接效应 direct effects
由雷电通道的直接附着和/或雷电电流的传导对飞机和/或设备产生的物理效应。包括飞机或设备表面和结构的介质击穿、爆炸、弯曲、熔化、燃烧和汽化， 也包括直接注入到有关导线、管道和其他导电部件的电压和电流。
3.7
放电 discharge
由高电压或大电流脉冲发生器产生的电荷转移。
3.8
首次回击 first return strike
雷电先导完成连通两个电荷中心时产生的大电流浪涌，它具有大的峰值电流、大的电流/时间变化率(di/dt)和大的作用积分。
3.9
飞弧/闪络 flashover
由间隙击穿产生的，掠过或靠近电介质表面但不产生介质击穿的电弧。
3.10
间隙击穿 gap brakedown
与信号发生器输出端连接的电极之间空气间隙的电击穿，这种击穿由高电压/大电流脉冲信号发生器的电容放电引起。
3.11
热斑点 hot spot
与燃料/空气混合物接触且被雷电电流传导加热到将引燃这些混合物的温度的表面。
3.12
中间电流 intermediate current
幅度在大于持续电流(如几个 kA)但小于回击电流范围，持续几毫秒的电流。
3.13
雷电先导 leader
雷电回击之前的低光度、低电流、强电场电离空气通道。
3.14
雷电 lightning flash
闪电雷击全过程。可发生在一片云层里，两片云层之间，或云层和大地之间。由一次或多次回击组成，伴随有中间电流或持续电流。
3.15
雷击 lightning strike
雷电对飞机的附着。
3.16
雷击区域 lightning strike zones
根据雷电附着、驻留时间和电流传导的可能性进行分类的飞机表面区域和结构，参见 HB 6129。
3.17
雷电回击 lightning stroke (return stroke)
当雷电先导接触到大地或接触到另一个电荷中心时产生的雷电电流浪涌。
3.18
击穿 puncture
固体电介质材料局部不可逆的绝缘性能破坏。
3.19
流光 streamers
直接雷电回击或即将发生雷电回击时出现的枝干形电离空气通道。
3.20
扫掠通道 swept channel
相对于飞机的雷电通道，是由飞机运动时，雷电扫过飞机而产生的一连串相继附着引起的。
3.21
扫掠先导 swept leader
一种相对飞机移动其位置的雷电先导，发生在雷电先导的第一次附着与首次回击到达之间，是由于在雷电先导行进期间飞机的运动所致。
3.22
热火花 thermal sparks
导电材料的快速熔化和汽化发射出的燃烧颗粒，由通过点接触导电材料的电流引起。
3.23
电压火花 voltage spark
两个分开的导体之间气体电介质的电气击穿。
4 设备分类
4.1 类别标识
本部分采用类别标识对设备、试验和飞机外部区域进行分类，规定如下：
a) 外部安装设备的试验种类和严酷等级取决于规定的设备类别，而设备类别应与设备安装位置所属雷电电击区域相符合。类别标识由 4 个字符组成：
1) 前 2 个字符表示高电压雷击附着试验类别;
2) 第 3 和第 4 个字符表示强电流物理损毁试验类别;类别标识表示如下：
b) 如果不进行高电压雷击附着试验，前 2 个字符应是 XX，如果不进行强电流物理损毁试验，第3 和第 4 个字符应是 XX，上述试验均不进行，设备类别标识为 XXXX。
c) 如果高电压或强电流试验所用的波形或试验配置不同于本部分规定，标识为 ZZ，例如，进行非标准波形的高电压雷击附着试验后接着进行类别标识 1A 的强电流物理损毁试验，设备应标识 ZZ1A。当标识 ZZ 时，试验报告应记录采用的试验条件和试验电平。
4.2 1A 类
用于安装在飞机外部雷电区域 1A 的设备，区域 1A 是飞机表面上在雷电通道附着期间可能发生首次回击，而较少出现飞弧的所有区域。
4.3 1B 类
用于安装在飞机外部雷电区域 1B 的设备，区域 1B 是飞机表面上在雷电通道附着期间可能发生首次回击，并较多出现飞弧的所有区域。
4.4 1C 类
用于安装在飞机外部雷电区域 1C 的设备，区域 1C 是飞机表面上在雷电通道附着期间可能发生降低幅度的首次回击的所有区域。
4.5 2A 类
用于安装在飞机外部雷电区域 2A 的设备，区域 2A 是飞机表面上可能扫掠随后的回击，并较少出现飞弧的所有区域。
4.6 2B 类
用于安装在飞机外部雷电区域 2B 的设备，区域 2B 是飞机表面上可能扫掠随后的回击，并较多出现飞弧的所有区域。
4.7 3N 类
用于安装在具有以下特征的飞机外部雷电区域 3 的设备，该区域采用的新设计使其防护等级较传统设计明显降低，或该区域没有被证实的飞行历史。
5 要求
5.1 概述
实验室环境条件及试验设备应符合 HB 6167.1 的相关规定。
“外部安装设备”指所有安装在飞机主要蒙皮外的设备，包括作为设备整体一部分的电介质蒙皮或整流罩覆盖的所有设备，还包括由设备制造商提供的作为设备一部分的连接电缆及相关终端设备。
本部分试验应不涉及以磁场或电场耦合方式感应的电压和电流对外部安装设备及其相关电路的影响，雷电间接效应符合 HB 6167.24 的要求。
5.2 受试设备
对受试设备的要求如下：
a) 典型受试设备包括天线，外部灯，空气数据探头，外部传感器等以及安装在外部结构上的防冰除冰设备(即电加热的防冰保护罩)，磁流电平指示器，加油口盖和排水阀等。
b) 不涉及的典型设备包括飞机整体结构部分的设备(如档风玻璃，加电的融冰机翼前缘，其中的融冰系统是机翼前缘整体结构的一部分或被机翼前缘结构包围)，以及用以保护其内安装设备的飞机机头雷达罩或电介质覆盖物，该雷达罩或电介质覆盖物是飞机结构的特殊部分而不是设备本身整体的一部分。此类典型部件通常作为飞机制造商规定的飞机雷电试验认证程序的一部分，跟随全机试验认证，或者采用其他适合于这些部件的试验方法进行认证。
5.3 基本试验
基本试验要求如下：
a) 雷电直接效应试验分两类：高电压雷击附着试验和强电流物理损毁试验。高压雷击附着试验用于确定受试设备上可能的雷电附着位置。强电流物理损毁试验用于确定在雷电通道附着或接近受试设备期间可能对受试设备产生的损坏，可用于以下评估：
1) 电弧根部损坏;
2) 热斑点形成;
3) 熔穿特性;
4) 保护合适度;
5) 接合点特性(火花和损坏);
6) 与受试设备相连接的导电体上感应的电压和电流电平。
b) 首先应进行高电压雷击附着试验来确定受试设备上可能出现的雷电附着位置，然后对高压试验期间确定的附着位置进行强电流损毁试验。如果在强电流损毁试验前能够确定可能的雷击附着点，不带电介质覆盖物的受试设备可以不进行高电压雷击附着试验。在这种情况下， 试验计划中应规定受试设备上需要施加强电流的位置。
c) 通常试验期间受试设备不用上电或工作，但当上电后可能改变受试设备对雷电直接效应的敏感度时，应给受试设备上电，或用其他方法模拟上电条件。需要上电还是模拟上电应在试验计划中规定。
5.4 附加试验
附加试验要求如下：
a) 在某些情况下需对雷电附着试验期间受试设备与飞机其他系统之间潜在的互相作用进行评估，通常需评估的两类互相作用包括：
1) 直接注入到受试设备导线并沿着导线传导到飞机其他电气/电子系统的电压特性;
2) 位于汽化燃料区域的受试设备引起电弧/火花的潜在可能性。
b) 检测引燃 200μJ 敏感燃料混合气体的电弧和火花试验，以及测量直接注入到受试设备导线上电压的程序，试验计划中应规定试验方法。
c) 外部安装的燃料设备应采用其他检测技术来确保它们不产生能量大于 200μJ 的引燃源，外部安装燃料部件的试验方法详见 6.4.1，试验要求如下：
1) 对安装在外部的燃料部件进行试验的目的是要确定雷击时这些部件是否会形成引燃源;
2) 本试验不适用于与燃烧相关的燃烧遏制、火焰蔓延或压力浪涌问题， 因此本部分叙述的引燃源试验方法不适用于象火焰消除器这样的防止蔓延部件;
3) 对需要评估火焰蔓延或火焰过压情况的 NACA 排气口类部件的试验，不使用氢氩混合气体，应使用碳氢混合物;
4) 试验步骤流程图如图 1 所示。
图 1 高电压和强电流试验流程图
6 试验方法
6.1 概述
本部分规定了高电压雷击附着试验和强电流损毁试验方法。高电压试验用于确定设备可能的雷电附点，并验证非导电材料保护措施的充分性。强电流试验用于验证设备承受雷电电流的能力。
雷电模拟试验需要高能量的电气设备，这些设备工作期间可以被充电到很高的电压，因此应遵守与这类设备有关的所有安全措施。在高电压/强电流试验中，所有试验应在出入受控的区域进行，并由具备高电压/强电流试验经验的人员实施。
6.2 高电压雷击附着试验
6.2.1 高电压试验分类
高电压试验分两类：
a) 初始先导附着试验，用于确定由逼近的雷电先导对设备可能产生的雷电附着位置;
b) 扫掠通道附着试验，用于确定由扫过设备的雷电通道对设备可能产生的雷电附着位置。
对受试设备进行的高电压试验类型取决于它对应的试验类别，表 1 汇总了试验类型以及各种试验类别所施加的高电压试验波形。
表 1 高电压试验类型和试验波形
6.2.2 高电压试验波形
高电压雷击附着试验采用下列一个或几个波形进行：
a) 电压波形 A：以 1000kV/μs(相对误差±50%)斜率上升的电压，见图 2，上升斜率在峰值电压的 30%与 90%之间测量;
b) 电压波形 D：在 50μs～250μs 时间内上升到峰值的电压，见图 3。
电压
间隙击穿
时间
图 2 电压波形 A
电压
缝隙击穿
50μs 至 250μs
图 3 电压波形 D
6.2.3 初始先导附着试验
6.2.3.1 试验目的
本试验适用于要进行高电压雷击附着试验的 1A 和 1B 类设备，用于确定设备上可能的雷电附着位置，以及设备被电介质物体覆盖时，横跨或穿透电介质覆盖物的击穿路径。
6.2.3.2 受试设备
受试设备应是全尺寸生产线产品或是典型的原型机，受试设备应在试验计划中规定。
6.2.3.3 试验工装
受试设备应安装在代表实际或预期安装的试验工装上，试验工装应在试验计划中规定。
6.2.3.4 试验配置
按试验计划把受试设备和试验工装安装到图 4 所示的导电接地平板上，实际与飞机构架搭接的受试设备所有导电部件都应搭接到接地平板上，接地平板与高电压发生器的一个输出端子连接，高电压发生器的另一个输出端子连接到图 4 所示的大型平板电极。接地平板和电极应具有足够大尺寸和光滑边角缘(电气应力已释放)。从平面图上看， 它们可以是方形或圆形的。试验布局期望在受试设备上而不是在电极上激发电晕和流光之类现象。
初始先导附着试验应按下列步骤配置：
a) 把受试设备安装到试验工装上，确保受试设备与工装的电搭接代表实际或期望的安装;
b) 把受试设备和试验工装安装到接地平板上;
c) 把通常接地到飞机构架的受试设备上或内部的所有导电部件按试验计划的规定与接地平板进行电气连接;
d) 把高电压发生器的一个输出端子电气连接到电极;
e) 把高电压发生器的回线端子电气连接到接地平板;
f) 架起高电压发生器与电极之间的所有连接，确保其与接地平板的距离远大于与受试设备的距
离;
g) 注意，通常要求试验配置中的受试设备与飞机之间需全部电气连接，但就高电压雷击附着试验而言，虽然电气连续性仍是重要的，但是低电阻搭接并不重要，电搭接电阻可不符合规定要求;
h) 配置传感器和记录设备，包括高电压分压器，记录示波器，拍摄飞弧的照相机，以及测量放电电流和拍摄受试设备内部和背后流光的其他设备。
图 4 初始先导附着试验配置
6.2.3.5 试验波形
采用图 3 规定的波形 D，如果高电压发生器的放电电流超过了高达数千安培的典型先导电流范围，就会产生超出本试验范围的非实际效应。
6.2.3.6 测量和数据记录
初始先导附着试验时应记录以下信息和数据：
a) 每个试验配置的照片和描述;
b) 试验电压波形和电流波形图;
c) 所有高电压放电的照片记录，这些照片应覆盖所有受试表面，在继续下一次高压放电前，应立即初步分析所拍试验照片，立即对击穿进行确认;
d) 每个电极的外形照片;
e) 击穿位置和其他有效效应的照片;
f) 试验室环境数据(如温度、压力和湿度)、试验数据、试验人员和监测人员以及试验地点的记录;
g) 任何偏离试验规程的记录;
h) 每一次放电结果的记录，包括极性、电压幅度和波形。
6.2.3.7 试验方法
初始先导附着试验方法如下：
a) 测量试验室的环境条件。
b) 重温并执行安全规程，确定下列事项：
1) 对试验设备充电前，试验区域必须是安全的，并撤离人员;
2) 试验后以及人员重新进入试验区域前，必须短接电容器组;
3) 必须对眼睛和耳朵进行适当保护。
c) 仔细检查受试设备的任何瑕疵并作标记，以防止它们可能与以后的试验效应相混淆。
d) 按以下要求校准高电压发生器和仪器：
1) 用金属箔膜盖住受试设备，并把金属箔膜与接地平板相连;
2) 选择初始极性并对金属箔进行试验，同时测量施加的电压，建议受试设备先连接正极(+);
3) 如果试验波形不符合要求，需调节信号发生器参数或电极间距，以获得规定的波形;
4) 必要时重复校准步骤，以获得规定的试验条件;
5) 移走受试设备上的金属箔。
e) 用适当的工艺清洁受试设备，去除可能影响试验结果的灰尘、残留物和其他污染物。
f) 对受试设备放电，同时测量放电电压并拍摄飞弧路径痕迹照片，确保放电发生在电压波形达到峰值前的电压上升阶段。有效的试验还需具备以下 3 个条件：
1) 外部电极离最近的导体(受试设备内部或外部)距离至少 1m;
2) 流光的连接应发生在离开受试设备的空气中(由飞弧照片确认);
3) 源自外部电极的先导绝不能起始于电极边缘。
g) 用接地棒放掉受试设备上的电荷。
h) 观察受试设备并整理试验结果，可借助特斯拉线圈来确定肉眼难以观察到的微小击穿位置;如果发生击穿，应该进行评估，确定受试设备是否符合设备性能规范要求，如果认为试验结果不满足设备性能规范，应终止试验。
i) 重复步骤 f)～h)，对受试设备至少进行 2 次高电压放电，由于受试设备的电介质性质可能逐渐降低，所以对高电压电极与受试设备相对位置的任何特殊组合，总的放电次数应限制为 2 次。
j) 反转高电压发生器的输出极性。
k) 重复步骤 d)～i)。
l) 按试验计划，重新定位高电压电极和受试设备的测试点。
m) 按试验计划，重复步骤 d)～l)。
6.2.3.8 数据分析
应对试验后的受试设备进行详细评估，以确定对设备性能规范的符合性。
6.2.4 扫掠通道附着试验
6.2.4.1 试验目的
本试验适用于规定要进行高电压雷击附着试验的 1C，2A，2B，或者 3N 类设备，试验用于确定受试设备上可能的雷电附着位置，以及设备被电介质物体覆盖时，横跨或穿透电介质覆盖物的击穿路径。
6.2.4.2 受试设备
受试设备应是全尺寸生产线产品或是典型的原型机，受试设备应在试验计划中规定。
6.2.4.3 试验工装
受试设备应安装在代表实际或期望安装的试验工装上，试验工装应在试验计划中规定。
6.2.4.4 试验配置
图 5 为受试设备和典型试验电极位置的典型试验布局图，0.25m 量级或更大尺寸的大件受试设备通常需要进行若干电极位置的试验，如图 6 所示。
扫掠距离
受试物体
底板及典型蒙皮
前向
<0.25m
b) 侧视图
图 5 小件受试设备的扫掠通道附着试验配置
b) 侧视图
图 6 大件受试设备的扫掠通道附着试验配置
扫掠通道附着试验应按下列步骤配置：
a) 把受试设备安装到试验工装上，确保受试设备与试验工装的电搭接代表实际安装;
b) 把带受试设备的试验工装安装在接地平板上;
c) 按试验计划规定，把通常接地到飞机机身的受试设备外部或内部的导电部件连接到接地平板上;
d) 把高电压发生器输出端子连接到高电压电极，电极形状如图 7 所示;
e) 设置传感器和记录设备，包括高电压分压器、记录示波器和拍摄飞弧的照相机， 以及测量放电电流和拍摄受试设备内部或背后飞弧现象的其他仪器。
图 7 扫掠通道附着试验用的电极
6.2.4.5 试验波形
应采用图 2 规定的波形 A。
6.2.4.6 测量和数据记录
扫掠通道附着试验时应记录下列信息和数据：
a) 各个试验配置和电极位置的照片和描述;
b) 所有试验的照片记录，应提供受试设备 360 度的照片，应对照相机拍摄的试验照片立即进行初步分析，即时确认所有击穿;
c) 击穿位置和其他有效效应的照片;
d) 记录实验室环境数据(如温度、压力和湿度)，试验数据、操作人员和监测人员以及试验地点;
e) 任何偏离试验规程的记录;
f) 每次放电结果的记录，包括极性、电压幅度和波形。
6.2.4.7 试验方法
扫掠通道附着试验方法如下：
a) 记录实验室环境条件。
b) 重温并执行安全规程，确定下列事项：
1) 试验区域必须是安全的，试验设备充电前必须撤离人员;
2) 试验开始后以及人员重新进入试验区域前必须短接电容器组;
3) 对眼睛和耳朵应进行适当保护。
c) 仔细检查受试设备上任何可能与以后的试验效应引起混淆的瑕疵，并作标记。
d) 按下列要求校准信号发生器和仪器：
1) 按 140kV 与扫掠距离(单位为米)的乘积确定要求的试验电压，扫掠距离应在试验计划中规定(参照图 5 和图 6)，如果扫略距离是 0.5m 或更小，则需要的电压应是 70kV，设置高
电压发生器，使之产生电压波形 A;
2) 设置球体间的间隙(g)，如图 5 所示，把球体间的间隙调整为使要求的试验电压达到120%～130%时击穿打火，调节高电压发生器，使在球体间隙中产生电弧;球体间的跳火应发生在波形A 的上升段，记录该球体间隙的击穿电压，必要时调节球体间隙使在 120%~ 130%的要求试验电压时球体间隙发生击穿，重复验证球体间隙的击穿电压值，如果得到的波形不正确，必要时调节发生器参数或电极间隔，以获得规定的波形;
3) 把高电压发生器的输出端连接到高电压试验电极，电极形状如图 7 所示;
4) 把受试设备安装在试验电极下面，使电极处在某个试验位置的上方，试验计划应规定受试设备上方的所有电极位置;将受试设备接地到高电压发生器回线端，将一块金属箔膜覆盖在受试设备上，并把箔膜接地到高电压发生器回线端，电极到受试设备表面的距离 d 不应超过 50mm;
5) 使高电压发生器工作，记录试验电极的击穿电压，当所需试验电压低于 140kV 时，可以减小间距 d，使电极在所需试验电压(0，+10%)下击穿空气，必要时重新验证电极击穿电压，试验电极最大间距是 50mm;
6) 移走受试设备上的金属箔膜。
e) 用适当的工艺清洁受试设备，去除可能影响试验结果的灰尘、残留物和其他污染物。
f) 给电极施加试验电压，同时测量施加的电压并拍摄任何飞弧发生时的照片，如果相对受试设备没有发生任何飞弧，则成功通过试验，说明受试设备的绝缘表面能够成功承受雷电通道电压。
g) 观察受试设备并整理试验结果，标记并拍摄受试设备上的任何击穿或其他效应，如果发生击穿，应评估确定受试设备是否符合设备性能规范要求，如果确信不满足设备性能规范，应终止试验程序。
h) 重复步骤 e)～g)，至少进行 2 次高电压放电试验，受试设备的电介质性质可能逐渐降低，所以对高电压电极与受试设备位置的任何特殊组合，总的放电次数应该限制到 2 次。
i) 反转高电压发生器的输出极性。
j) 重复步骤 d)～h)。
k) 按试验计划要求，重新定位高电压电极和受试设备的受试点。
l) 按试验计划要求，重复步骤 d)～k)。
6.2.4.8 数据分析
试验后对受试设备进行详细评估，以确定其对设备性能规范的符合性。
6.3 强电流物理损毁试验
6.3.1 强电流试验波形
表 2 列出了适用于各种试验类别的电流分量。各电流分量的包络特性示意如图 8。
表 2 强电流分量
表 2 强电流分量(续)
注：i 和 t 均不按比例。
图 8 雷电直接效应电流分量示意图
用表示自然雷电环境的电流试验分量 A、Ah、A/5、B，C*、C 和D 进行验证试验，每个分量模拟闪电雷击电流的不同特性，从表 2 中选择合适的试验类别波形分量进行试验。一次试验可以单独施加 1个分量或把 2 个或更多个分量组合后一起施加，各分量要求如下。
6.3.1.1 分量 A-首次回击电流
分量 A 的峰值幅度为 200kA(相对误差±10%)，1%峰值区间上(不超过 500μs)的作用积分为2×106A2s (相对误差±20%)，试验电流波形可以是单向或振荡的，从峰值的 10%到 90%的上升时间不超过 50μs。
6.3.1.2 分量 Ah-过渡区域电流
分量 Ah 的峰值幅度为 150kA(相对误差±10%)，1%峰值区间上(不超过 500μs)的作用积分为0.8×106A2s (相对误差±20%)，试验电流波形可以是单向或振荡的，从峰值的 10%到 90%的上升时间不超过 50μs。
6.3.1.3 分量 A/5-区域 3 的电弧引入电流
分量 A/5 的峰值幅度为 40kA(相对误差±10%)，1%峰值区间上(不超过 500μs)的作用积分为
0.08×106A2s (相对误差±20%)，试验电流波形可以是单向或振荡的，从峰值的 10%到 90%的上升时间不超过 50μs。
6.3.1.4 分量 B-中间电流
分量 B 的平均幅度为 2kA(相对误差±20%)，在 5ms (相对误差±10%)的时间里转移 10 库仑(相对误差±10%)的电荷，波形是单向的，可以按矩形、指数形或者线性规律衰减。
6.3.1.5 分量 C-持续电流
分量 C 的平均幅度为 200A～800A 的，在 0.25s～1.0s 时间里转移 200 库仑(相对误差±20%)的电荷。波形是单向的，可以按矩形、指数形或者线性规律衰减。
6.3.1.6 分量 C*-扫掠附着区域上短暂持续电流
分量 C* 的平均幅度不小于 400A，在 45ms (相对误差±20%)内转移 18 库仑(相对误差±20%)的电荷，波形是单向的，可以按矩形、指数形或者线性规律衰减。
6.3.1.7 分量 D-再次回击电流
分量 D 的峰值幅度为 100kA(相对误差±10%)，1%峰值区间上(不超过 500μs)的作用积分为0.25×106A2s (相对误差±20%)，该分量可以是单向或振荡的，从峰值电流的 10%到 90%的上升时间不超过 25μs。
6.3.2 电弧引入试验
6.3.2.1 试验目的
本试验适用于规定要进行强电流物理损毁试验的 1A、1B、1C、2A、2B 和 3N 类设备，试验用于评估对可能遭受雷电电流直接注入的设备造成的损坏。
对燃料部件还应同时采用 6.4.2 的附加程序来探测引燃源，对在直接雷电附着试验期间电路中被注入瞬态电压的设备，还应同时采用 6.4.3 的附加程序来测量这些瞬态电压。
6.3.2.2 受试设备
受试设备应是全尺寸生产线产品或是典型的原型机，受试设备应在试验计划中规定，电弧引入点至少是 6.2 高电压雷击附着试验所确定的附着点。
6.3.2.3 试验工装
受试设备应安装在代表实际或期望安装的试验工装上，试验工装应在试验计划中规定。
6.3.2.4 试验配置
电弧引入试验应按下列步骤配置：
a) 把受试设备安装到试验工装上;
b) 按试验计划规定，把信号发生器的回线连接到试验工装，以飞机遭受闪电雷击的典型方式，使雷电电流从受试设备上流过;
c) 调整试验电极方向，使电极暴露的导电部分位于受试设备附着点(由高压附着试验得到)上方不小于 50mm 处，对大多数电弧引入试验，电极应是喷射型的，如图 9 所示;在正对着受试设备的喷射型电极表面上覆盖绝缘材料，以迫使电弧从不对着受试设备的电极表面上发出，受试设备与喷射型电极上非导电部分的最近距离至少应为 25mm，如果不关注爆炸或冲击波效应，可使用直径不小于 50mm 球形顶部的棒状电极，该电极应能传导要求的试验电流;
d) 如果希望把电弧引导到受试设备上感兴趣的特殊点，可使用直径不超过 0.1mm 的细金属导线，
这种方法适用于输出电压较低的发生器;
e) 设置传感器和记录设备。
图 9 典型的电弧引入试验电极
6.3.2.5 试验波形
本试验根据试验类别(见表 2)选用电流波形 A、Ah、A/5、B、C、C*和 D。
6.3.2.6 测量和数据记录
电弧引入试验需记录以下信息和数据：
a) 试验配置的照片和描述;
b) 每次放电前后受试设备的照片;
c) 受试设备被损坏的照片和描述;
d) 记录实验室环境数据(如温度、压力和湿度)、试验数据、操作人员和监测人员以及试验地点;
e) 记录对试验规程的任何偏离;
f) 记录所有受试点的放电结果，包括极性、电流幅度、波形、作用积分和电荷转移;
g) 记录与受试设备有关导电体上的瞬态电压和瞬态电流(按试验计划要求)。
6.3.2.7 试验方法
电弧引入试验方法如下：
a) 记录实验室环境条件。
b) 重温并执行试验室安全规程。
c) 按下列要求验证信号发生器、放电电路、传感和记录设备：
1) 将模拟件放在电极下方的试验工装上，或将导电棒放在实际受试设备上表面，使校验波形时不损坏受试设备，模拟件或导电棒的尺寸和导电率应与受试设备大致相同;
2) 将试验工装或导电棒连接到信号发生器的回线;
3) 对模拟件或导电棒放电，同时测量施加的电流波形;
4) 如果电流电平或波形不正确，调节发生器的参数;
5) 必要时重复步骤 3)和 4)，以获得要求的电流电平和波形;
6) 移走模拟件或导电棒，把受试设备安装到试验工装上。
d) 对高压附着试验确定的受试设备的附着点放电。
e) 检查受试设备并整理试验结果。
f) 必要时对受试设备上其他附着点调整电极方向，并重复步骤 c)～e)。
6.3.2.8 数据分析
试验后应对受试设备进行详细评估，以确定其对设备性能规范的符合性。
6.4 附加试验要求
6.4.1 外部安装的燃油装置
对外部安装的燃油装置，例如加油口盖、磁流电平指示器， 需用其他探测技术来确保它们不形成任何能量不小于 200μJ 的引燃源。下述方法适用于所有强电流物理损毁试验类别。
6.4.2 探测引燃源的方法
6.4.2.1 探测引燃源方法的选择
能量大于等于 200μJ 的引燃源可用照相方法或灵敏的可燃燃料混合气体来探测，要求进行探测引燃源的强电流物理损毁试验应按 6.3.2 要求的程序进行，还需附加下述一种或两种探测引燃源试验。
6.4.2.2 照相方法
6.4.2.2.1 试验目的
本方法使用照相技术来探测强电流物理损毁试验期间燃料系统部件的电火花(电压火花)或热火花(电弧)引燃源。仅当可观察到受试设备所有角度时才能使用该方法。如果不能观察到所有角度或存在复杂结构的遮挡，则应采用照相方法和可燃混合气体试验的组合。所用的照相方法应能探测 200μJ 的电火花。具有同等危险性的热火花通常发出更多的光因而比 200μJ 的电压火花容易探测。
照相方法具有若干优点，包括试验设备容易配置，长期留存的试验记录可供辨别引燃源的源头，从而有助于失效分析。
6.4.2.2.2 试验设备
试验设备要求：
a) 照相机和胶卷
该方法可采用 35mm 相机和快速成像相机。相机和胶卷组合的灵敏度应足够高，以至能辨别200μJ 电压火花。35mm 胶卷对 200μJ 的电压火花应具有足够高的灵敏度和足够细的颗粒度，从而能通过所用镜头类型来确定火花。应采用制造商推荐的时间-温度冲洗胶卷。
b) 反射镜
试验期间可通过使用反射镜实现多角度观察受试设备，需注意应把可能改变相机灵敏度的反射损耗降到最低。一般而言一个反射镜是可以接受的，如果使用一个或多个反射镜，总的反射损耗应小于 15%。
c) 暗房
照相方法需在黑暗房间里进行，以使雷电试验电流放电期间照相机光圈能打开。可使用发光二极管或其他小光源作为参照， 以助于辨别引燃源的位置和确认试验期间照相机的快门是打开的。
6.4.2.2.3 试验方法
试验方法如下：
a) 设置相机，确保所有相机对所有潜在光源(引燃源)对焦，且具有足够的可视度;
b) 试验前拍照，先对受试设备拍照，以助于辨别试验期间要观察的火花位置;
c) 确认试验配置不透光以及试验装置连接处的任何火花将不会扰乱对受试设备上危险火花的探测;
d) 打开照相机快门后，按照 6.3.2 规定实施大电流放电试验;
e) 照相机快门关闭前点亮试验间内的小光源，以确认快门在试验期间是打开的，然后关闭快门;
f) 观察胶片以确认引燃源的存在，快速成像相机的底片影迹最灵敏，应先进行研究，任何亮点应是可能的燃料引燃源，为避免胶片缺陷引起误判断，可使用 2 个或 3 个相机进行拍照。
6.4.2.2.4 数据要求
采用照相方法还需记录以下附加数据：
a) 试验期间照相机的设置，胶卷类型和胶卷制造商;
b) 照相机离受试设备的距离;
c) 反射镜反射损耗的测量值;
d) 如果照相方法偏离了上述指导原则，应利用能量可控的 200μJ 电压火花引燃源来验证所用方法对 200μJ 电压火花的灵敏度，以校准胶卷速度、光圈设置、反射镜数量、到照相机胶片面的距离。
6.4.2.3 可燃混合气体试验方法
6.4.2.3.1 试验要求
试验要求如下：
a) 适用范围
本方法可代替照相方法或与照相方法相结合探测潜在的引燃源，在可能发生瞬态热斑点的情况下，应优先采用可燃混合气体方法，该方法适用于给定试验布局下所有可能的引燃源不能用照相机满意观察的场合。
b) 试验气体
1) 应优先选用氢/氧/氩(5%氢，12%氧，83%氩)可燃混合气体作为试验气体。已经证明， 这种混合气体暴露于 200μJ 能量的电压火花源时被引燃的概率大于 90%，并且在燃烧时释放的能量非常少，可改善试验安全性，降低试验室的压力释放要求。氢在燃烧时不发射可见光，因此可同时使用照相方法，以提高试验结果的置信度。
2) 如果试验期间使用了可燃混合气体但没有发生引燃，那么雷电试验后应立即用不大于200μJ 的能量可控电压火花引燃源在试验室内引燃混合气体，以验证其可燃性。如果能量可控的电压引燃火花源没有引燃可燃混合气体，则认为雷电试验无效，需用新的混合气体重新进行试验，直到雷电试验或能量可控的电压火花引燃源引燃该混合气体为止。
3) 按气体校准程序 6.4.2.3.3 a)的要求，用 200μJ 的电压火花源引燃时 10 次中应有 9 次引燃，若难以实现则应按程序对 200μJ 能量可控电压火花源进行评估，注意对温度、湿度、间隙距离和电极清洁度的敏感性，以建立该火花源的置信度。
c) 试验评估
如果建立了能量可控电压火花源的置信度，那么氢/氧/氩混合气体中的氢浓度可增加 0.5%(维持 1.2 的化学计量浓度)，但不应超过 7%，直到满足 10 次中有 9 次引燃的要求。混合气体浓度变化要求见表 3。
应使用氢浓度最低的混合气体，使 200μJ 的电压火花源达到 10 次中有 9 次引燃的要求。以 5%的氢浓度为目标，最低引燃能量(MIE)是 200μJ，若氢浓度增加到超过了该量级，得到的可能
是一个保守的试验敏感度。
表 3 混合气体浓度变化要求
用可燃混合气体进行试验存在危险，应该采用适当的防护措施。
6.4.2.3.2 试验设备
试验设备要求如下：
a) 试验箱和流量控制系统
1) 试验箱的体积应该尽可能小，使混合气体的体积降到最小，从而在发生引燃时释放最少的能量;
2) 试验箱上应有一个喷气孔，以防止压力聚增，并验证混合气体的引燃;
3) 用混合气体对试验箱进行 5 次换气，以确保试验箱内部空间是所要求的混合气体;
4) 为了控制注入试验室的混合气体，需用流量控制系统来控制混合气体流入实验室的量，一般用流量控制仪来控制压缩气体流入试验箱的量;
5) 计算流速的实例：
对 5%的氢，12%的氧和 83%的氩，试验箱的容积为 1 立方英尺(28.3 升);
5min 内引入 5 倍容积的混合气体需要每分钟流过 28.3 升，具体流速是：氢为每分钟
1.4 升，氧为每分钟 3.4 升，氩为每分钟 23.5 升。
b) 能量可控的电压引燃火花源
1) 在雷电试验放电前后，需用能量可控电压引燃火花源来验证和量化混合气体的引燃特性。这种可控源应该在两个直径为 3.2mm、间隔为 1.5mm～2.0mm 的铝电极之间产生能量应不大于 200μJ 的电压火花。
2) 产生电压火花的方法是让跨接在间隙两端的小电容器放电,利用电容值(C)和充电电压(V)计算间隙之间的放电能量,计算时假设在系统中储存的全部电位能(1/2CV2)将以跨越两电极之间空间的电压火花的形式耗散掉。为了确保这种假设是有效的， 在电容器和电压火花间隙之间的引线应短而粗并且连接牢固。举例说明，空气里 2mm 的间隙将在 7.95kV(相对误差±5%)电压下产生火花，在该电压下，大约需要 6pF 的电容量来储存验证混合气体可燃性所需的 200μJ 能量。实际氢/氧/氩混合气体的击穿电压低于空气击穿电压，所以需要更大的电容量才能确保产生 200μJ 的火花。
3) 图 10 表示能量可控引燃源的示意图，为防止多次放电，充电时常数需达到秒级，因此需大约 150GΩ 的电阻。该量级的电阻要求支撑结构具有非常高的电阻，否则系统将无法充电到击穿的电平。火花间隙电压用静电电压表测量。间隙与地面之间应有 50MΩ 的绝缘电阻，以确保只有储存在真空电容器上的能量才能传输到间隙。此外， 用电晕源来确保跨越间隙的击穿电压符合要求。
图 10 能量可控的电压引燃火花源
6.4.2.3.3 试验方法
试验方法如下：
a) 混合气体校准方法
在进行雷电试验之前需验证并记录以 200μJ 能量电平的电压火花引燃试验空间里混合气体的概率，以确定雷电试验结果的置信度。在将试验样品安装到试验室前应先进行这种校准试验，试验步骤如下：
1) 设置气体流速。
2) 目视检查电极顶部尖端，清洁并抛光电极尖端，设置/确认所需的间隙间距。以上工作每个试验过程只需做一次。
3) 封闭试验箱上的出气孔。
4) 把能量可控的电压引燃火花源调整到 200μJ。
5) 开始校准程序，用 5 倍试验箱容积的混合气体置换填充试验箱。
6) 使能量可控的电压引燃火花源放电，记录击穿电压、引燃与否、试验时间和注入能量的计算值。
7) 如果不发生引燃，等待 2min 后重新放电，5 次尝试仍不引燃，应该用更高能量的火花源引燃。
8) 重复步骤 5)～7)至少达 9 次，记录引燃的次数，以确认混合气体在连续相继的 10 次试验中至少引燃 9 次，定期核查放电间隙距离，抛光/清洁电极顶部，在每个放电试验过程开始和结束时确认电容量。
b) 雷电试验方法
1) 设置气体流速;
2) 封闭试验箱上的喷气孔;
3) 把可控引燃源调整到 200μJ;
4) 开始校准，用 5 倍试验箱容积的混合气体置换填充试验箱;
5) 实施大电流电弧引入试验(6.3.2);
6) 如果在大电流放电试验时发生了引燃，确定对设备性能规范的符合性;
7) 如果在雷电放电试验时不发生引燃，应使能量可控的电压引燃火花源发火，以验证所用的混合气体是可燃的;
8) 如果能量可控的电压引燃火花源不能引燃混合气体，等待 2min 后再重新试验;5 次尝试仍不能引燃，应采用更高能量的电压火花源引燃;如果确认用能量可控的电压引燃火花源不能引燃混合气体则试验无效;
9) 重复步骤 1)～8)继续试验，每个放电试验过程应核查间隙距离，抛光并清洁电极顶部，在每个放电试验过程开始和结束时应确认电容量。
如果计划要求对同一受试设备进行附加试验，那么这些试验可以在使能量可控的电压引燃火花源发火前进行;如果在步骤 7)和 8)中，能量可控的电压引燃火花源没能成功引燃混合气体，则应认为施加于受试设备的所有试验无效，整个试验期间应维持试验箱内部合适的混合气体。
6.4.2.3.4 数据要求
可燃混合气体试验需要记录的信息和数据包括：
a) 气体类型、等级和浓度;
b) 流速计算值;
c) 由可控电压火花源成功引燃的概率计算值(即 10 次校准引燃的结果);
d) 确认能量可控电压引燃火花源所含的能量。
6.4.3 外部构件上感应电压的测量
6.4.3.1 试验目的
本试验适用于按规定需进行强电流物理损毁试验的 1A、1B、1C、2A、2B 和 3N 类设备。试验方法是测量设备暴露于雷电电流时直接出现在受试设备电连接器上的电压。试验目的是通过验证设备的相关特性来选择连接器的类型，确定用于与这些外部安装设备相连的内部设备的保护器件等级。
6.4.3.2 受试设备
受试设备应是全尺寸生产线产品或典型的原型机，相关结构、导线和设备安装的电磁性能应类似于期望的产品配置。受试设备应包括垫圈、搭接线、油漆和密封剂之类的安装辅件。受试设备应在试验计划中规定。
6.4.3.3 试验工装
受试设备应安装在代表实际或期望安装的试验工装上，试验工装应在试验计划中规定。
6.4.3.4 试验配置
瞬态信号测量应按下列步骤进行配置：
a) 把受试设备安装到试验工装上，试验计划应规定试验工装上受试设备的安装要求，图 11 表示简易的试验工装。
b) 按照电弧引入试验的配置要求设置大电流发生器(6.3.2)。
c) 设置电压测量探头和测量记录设备，测量记录设备应具有至少 30MHz 的带宽。
d) 对测量探头和测量记录设备进行屏蔽，以降低测量噪声。在测量探头和测量记录设备之间应使用良好屏蔽电缆或光缆。
图 11 测量注入瞬态信号的典型配置
6.4.3.5 测量和数据记录
测量注入的瞬态信号需记录以下信息和数据：
a) 试验配置的照片和描述;
b) 测量仪器/探头、电路上测试点和试验电缆布局的照片和描述;
c) 每次放电试验前后的受试设备照片;
d) 受试设备损坏的照片和描述;
e) 试验室环境数据(如温度、压力和湿度)、试验数据、试验人员和监测人员以及试验地点;
f) 任何偏离试验规程的记录;
g) 记录测试点上每一次放电的结果，包括极性、电流幅度、波形、作用积分和电荷转移;
h) 电压幅度和波形的记录。
6.4.3.6 试验方法
试验方法如下：
a) 测量试验室的环境条件。
b) 重温并执行安全规程，确定下列事项：
1) 试验设备充电前，试验区域必须是安全的，并撤离人员，试验人员进入试验区域前，必须短接电容器组;
2) 应对眼睛和耳朵进行适当保护。
c) 按下列要求校准发生器和仪器：
1) 把大电流发生器的回线端子从受试设备卸下后与含一段待测电路的样品导电棒连接，该导电棒的材料性质应与受试设备类似，再将测量探头置于待测电路上的测试点;
2) 用与大电流发生器高电位端子连接的高压电极对导电棒放电，同时测量施加的电流波形以及样品电路上测试点处瞬态感应电平;
3) 如果电流电平和波形不正确，调节发生器参数;
4) 如果测试点处感应的噪声电平高于预期值，应调整测试配置，以降低感应的噪声电平;
5) 必要时重复步骤 2)～4)，以获得需要的条件。
d) 移开导电棒，并把大电流发生器回线与受试设备重新连接起来，保持待测电路上测量探头的位置不变。
e) 按 6.3.2 要求对受试设备放电，同时测量施加的电流波形和受试设备被测导线上瞬态电压。
f) 检查受试设备并整理试验结果。
6.4.3.7 数据处理
对测量的电压响应进行评估，以确定对设备性能规范的符合性。
