составляющую напряженности электрического поля на поверхности земли, возникающую от растекания токов отрицательной молнии, можно приближенно определить:

EAU)

\-2la, л/

lV V J

ехр (- at)

1 - Ш,

f ш \

ехр(-а4)

(1.26)

где 1 и 02 - показатели экспонент функции аппроксимации импульса тока молнии (см. табл. 1.4), с-; / - расстояние от места удара молнии в землю до рассматриваемой точки на ее поверхности, м.

Термические и динамические воздействия молнии

на элементы РЭС

Термические воздействия молнии вызывают перегрев проводников, по которым течет ток молнии, особенно в местах плохих контактов. Максимальное повышение температуры токопровода при протекании по нему тока .молнии без передачи энергии в окружающее пространство:

Аг=--

(1.27)

где - сопротивление единицы длины токопровода, Ом-м; т - время протекания тока молнии, с; х - теплоемкость металла токопровода, ккал/кг; то - масса токопровода на единицу длины, кг/м.

Интеграл, входящий в (1:27), является интегралом действия тока молнии и обладает вероятностными свойствами (рис. 1.21).

Рпс. 1.21. Кривые вероятности процентного распределения значений J ll{i-)dt-.

/ - отрицательные молнии; 2-положительные ыолнни

10 10* 10 U{-t)dt,A-c

Динамические воздействия молнии. Механические нагрузки при разряде молнии обусловлены электродинамическими силами, воздействующими па проводники с токами молнии; грозовыми ударными волнами, электрогидравлическнми и электрогазодинамическнми эффектами (табл. 1.19).

Таблица 1.19. Силы, действующие на провода с током

Вид взаимодействия

Аналитическое выражение

VKbi J

- -

1.2. ВИДЫ ГРОЗОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ИХ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩЕГО ВЛИЯНИЯ НА РЭС

Виды грозовых воздействий на РЭС

Радиоэлектронные средства в процессе эксплуатации подвержены следующим основным видам грозовых воздействий:

электростатическому - связанному с влиянием электрических полей предгрозового периода, лидерной стадии, иезавсршеииого или облачного грозового разряда;

электромагнитному - связанному с нпдукционны.\г влиянием канала - молнии hs цепи РЭС при близеом взаимодействии на расстояниях, соизмеримых с длиной канала молнии, или влиянием ГЭМИ на больших расстояниях;

токов молнии - связанному с прямым поражением РЭС или их элементов молнией и с протеканием по ним больших токов;

гальваническому - связанному с растеканием в зе.мле токов молнии и их частичным ответвлением в цепи РЭС через систему заземления;

вторичных помех - связанных с влиянием на вторичные цепи РЭС электромагнитных помех, источниками которых являются первичные цепи, непосредственно подверженные одному из видов грозового воздействия.

Основные пути проникновения грозовых помех в РЭС

Грозовые воздействия и их дестабилизирующее влияние на работоспособность РЭС (табл. 1.20) в основном осуществляются через: антенно-фидерпые устройства; протяженные (электрически длинные) воздушные проводные и ка-

Таблица 1.20. Основные способы грозового дестабилизирующего влияния на

работоспособность РЭС

Таблица 1.21. Типовые нарушения работоспособности устройств РЭС при

грозовом воздействии

Примечание. I-электростатическое; П - электромагнитное; П1 - токи молнии; IV - гальваническое; V -вторичные помехи.

ПБЛС

Рис. 1.22. Основные пути проникновения грозовых помех в РЭС

бельпые линии связи; протяженные подземные кабельные линии связи; межблочные (электрпческн короткие) линии связи; цепи электропитания; системы заземлений и общих точек; корпуса-экраны РЭС (рис. 1.22).

1.3. МЕТОДЫ РАСЧЕТА ПОМЕХОВЫХ ТОКОВ И НАПРЯЖЕНИЙ В ЦЕПЯХ РЭС

Метод эквивалентных схем

Определение стойкости РЭС к грозовому воздействию заключается в переходе от электромагнитных полей и токов молнии к помеховым токам и напряжениям, наводимым или возникающи.м в цепях РЭС при грозовых разрядах.

Распространенны.м методом решения задач этого класса является метод эквивалентных схем Тевенина, который нашел наиболее широкое применение ввиду простоты к удобства. При его применении модель наводки описывается в терминах эквивалентных генераторов напряжения или импеданса источника (генераторов тока), что позволяет связывать между собой наводки в цепях РЭС и внешние воздействующие грозовые поля или токи молнии.

В большинстве случаев можно достаточно полно описать процессы в цепях РЭС, подверженных внешним грозовым воздействиям или влияниям, пользуясь такими интегральными понятиями, как электродвижущая сила (ЭДС) е =

== (Естор-г Енкд) i Эктрическое напряжение и= Ed\, электрический

заряд Q= О D fifs, электрический ток bds=Wy\d\ и магнитный поток

Ф = \ Ъd&. При этом связь между ранее перечисленными параметрами опреде-

ляется выражениями ем= а;Е . д С? 1= - dOidt И =фЕсторСЬ

В табл. 1.22 приведены эквивалентные схемы Тевенина и параметры эквивалентных генераторов для различных видов грозового воздействия на типовые цепи радио- и электротехнического оборудования РЭС.

Методы анализа импульсных процессов

Особенность решения задач стойкости РЭС к грозовым воздействиям в том, что приходится сталкиваться с импульсными процессами. При их анализе получили распространение: метод гармонического анализа с использованием прямого и обратного преобразований Фурье; операционный метод, базирующийся на преобразованиях Лапласа; методы временного анализа с использованием интеграла свертки отклика исследуемой системы на единичную функцию (интеграл Дюамеля) или импульсную функцию (б-функцию) и функций, описывающих внешнее воздействие.

Гармонический анализ ншроко применяют для решения задач, связанных с определением реакций антенн и частотно-избирательных цепей РЭС на внешнее импульсное воздействие в широкополосной области. Это связано с тем, что большая часть теории антенн и частотпо-избирательпых цепей развита в терминах комплексных импедансов и других соотношений, представляемых наилучшим образом в виде однозначных фупкцш ! частоты.

О г:

<

§5 Щ

Таблица 1.22. Параметры эквивалентных генераторов

Иллюстрация грозового взаимодействия

Схема замещения

77777

?7777.

Эквквалеит}1Ый

генератор

JJ == joLablh\ +RJ:a, В; Iab=(l ... 2)-10-6 Гн/м; i?3=4... 10 Ом

1/=138/м

l\ - длина участка капала молнии, параллельного антенне, м

Sg - площадь антенны,

U=E-h, В;

- действующая длина антенны, м