以下為演講實(shí)錄：

 

　　非常感謝能夠邀請(qǐng)我來到這里做發(fā)言，會(huì)上我們聽到了很多關(guān)于復(fù)合材料力學(xué)性能，包括其他方面的影響的報(bào)告，我從一個(gè)電器工程師的角度，會(huì)思考怎么解決風(fēng)機(jī)葉片雷電暴露的問題，我們也在研究怎么樣進(jìn)行一個(gè)拉擠成型，以及復(fù)合材料方面的工作。

 

　　首先它的力學(xué)性能，是不是足輕，根據(jù)我們的靜音，碳纖維傳導(dǎo)能力比鋁差一千倍，有一些特性是我們非常喜歡的，有一些特性是我們不喜歡的。它們限制電流的密度，意味著傳導(dǎo)電流和溫度的時(shí)候，是完全不同的特性。與此同時(shí)呢，我們看到他們的傳導(dǎo)性能，要比鋁差一千倍。他們是一個(gè)非磁性的，是有限電流的密度。在碳纖維制作葉片的過程中，必須要注意使用單向的方式。必須要承認(rèn)碳纖維很容易受到電流的影響，包括雷電電流，主梁更容易傳導(dǎo)電流，受到雷電的攻擊。

 

　　首先談一下IE61400—24Ed2，風(fēng)機(jī)新的防雷規(guī)范，新版本IE61400—24Ed2第八屆子部件的雷電防護(hù)，所有部件必須要根據(jù)LPL1的設(shè)計(jì)，制造商必須描述并記錄葉片的雷電環(huán)境。

 

　　看一下這個(gè)數(shù)據(jù)，這是過去幾年收集的，來自于碳纖維的數(shù)據(jù)，葉片長(zhǎng)度是34—45米，總共出現(xiàn)了304處損傷。另外一個(gè)數(shù)據(jù)是在兩年前出版的，針對(duì)中國(guó)的風(fēng)廠的數(shù)據(jù)。中國(guó)的風(fēng)廠數(shù)據(jù)和這個(gè)情況非常相似，也展示了損傷的分布情況。出版的雷電數(shù)據(jù)的原因，就是讓我們能夠采取及時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管控的措施，在設(shè)計(jì)葉片之前，必須能夠?qū)⒗纂姯h(huán)境具體化和明確化，必須要進(jìn)行葉片的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

 

　　首先要收集風(fēng)機(jī)所在的位置，這個(gè)地區(qū)雷電分布情況，也要考慮到風(fēng)機(jī)幾何形狀，越高越容易受到雷電的襲擊，還要考慮到風(fēng)機(jī)每年所遭受的雷擊數(shù)量，每年預(yù)期這個(gè)區(qū)域會(huì)受到多少次雷擊，包括雷擊值的峰值是多少？有一些葉片可能受到了雷電的電擊之后需要更換，我們可以評(píng)測(cè)損傷的程度，以及如何進(jìn)行更換和維修。這是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估輸出的情況，基于現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)，基于數(shù)學(xué)的數(shù)據(jù)，會(huì)產(chǎn)生這樣一個(gè)圖表，就是雷擊風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估圖表，不同葉片的受到雷電襲擊的情況都是不同的。也可以了解容易受到雷電襲擊葉片的類型，容易受到雷電襲擊的主要是中小型葉片，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的輸出，可以產(chǎn)生驗(yàn)證測(cè)試的指南。風(fēng)機(jī)必須要考慮到未來25年有可能發(fā)生的雷擊情況，包括雷擊類型、電量、雷擊數(shù)量。

 

　　解決雷電環(huán)境問題之外，我們要考慮葉片的電流和電壓的分布，當(dāng)你有一個(gè)碳纖維的葉片，會(huì)對(duì)碳纖維的葉片進(jìn)行一個(gè)測(cè)量，雷擊可能會(huì)擊到葉尖會(huì)出現(xiàn)對(duì)稱的電流分布。累積到側(cè)面會(huì)造成不對(duì)稱的電流分布和增大電壓分布，以及后續(xù)的短沖擊影響。

 

　　對(duì)于拉擠成型的葉片來說，中間會(huì)出現(xiàn)十個(gè)空白，會(huì)有十個(gè)不同類型的路徑電流需要考量。這些數(shù)據(jù)對(duì)于進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和評(píng)估電流的情況至關(guān)重要，這是一個(gè)總的情況，這是一個(gè)集成電路的單元模型。定義勵(lì)磁電流并計(jì)算各空間和時(shí)間內(nèi)的電流和電椅，模型結(jié)果需要驗(yàn)證在所有的路徑上，碳纖維，控制電纜和浪涌保護(hù)器以其他通電組件是否能夠承受雷電流。

 

　　葉片設(shè)計(jì)流程，首先是計(jì)算電壓分布，配置等電位連接，根據(jù)設(shè)計(jì)和測(cè)試連接的要求來計(jì)算電流分布，詳細(xì)設(shè)計(jì)測(cè)試，全尺寸模型驗(yàn)證測(cè)試，希望我們的模型能夠得到一個(gè)驗(yàn)證，會(huì)把它們進(jìn)行一個(gè)驗(yàn)證之后交給我們客戶。我們也有相應(yīng)的驗(yàn)證測(cè)試，測(cè)試是一個(gè)驗(yàn)證材料，子系統(tǒng)和整個(gè)系統(tǒng)的調(diào)查工具，測(cè)試能驗(yàn)證仿真模型。測(cè)試是子系統(tǒng)進(jìn)行最終驗(yàn)證的要求，測(cè)試比仿真更容易理解你所聽到的聞到的。測(cè)試比在現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問題更便宜，測(cè)試作為模擬器，必須是設(shè)計(jì)迭代的自然組成部分。

 

　　碳纖維葉片相關(guān)的高壓測(cè)試，決定了碳纖維不會(huì)被直接擊中，如果意識(shí)到了，你的碳結(jié)構(gòu)會(huì)暴露在雷擊的風(fēng)險(xiǎn)之下，就必須要進(jìn)行高電壓測(cè)試。首先會(huì)測(cè)試這個(gè)設(shè)計(jì)是不是能夠承受雷擊？如果被擊中需要用大電流的電弧注入測(cè)試保證損傷在可接受范圍內(nèi)，當(dāng)然還要使用保護(hù)層。這是高電壓附著測(cè)試的圖片，在實(shí)驗(yàn)室里面測(cè)試9度、10度、19度葉片的角度，我們會(huì)測(cè)試不同角度下受到雷擊的可能性，我們進(jìn)行三次的短電閃擊的測(cè)試。我們可以看到葉片在不同角度下受電擊情況，進(jìn)行一個(gè)判斷。

 

　　下面是次回閃附著測(cè)試，當(dāng)初始先導(dǎo)產(chǎn)生附著之后，葉片可能會(huì)在長(zhǎng)沖擊時(shí)移動(dòng)，雷電用10米每秒速度進(jìn)行一個(gè)攻擊。測(cè)試保持靜止，幾秒鐘時(shí)間內(nèi)，葉片可能會(huì)在長(zhǎng)沖擊的時(shí)候產(chǎn)生移動(dòng)。我們測(cè)試可以確定由于次回閃產(chǎn)生的感應(yīng)電壓下降而造成的擊穿情況，也可以用作評(píng)估在黑暗時(shí)期，也被稱為冬雷側(cè)閃的路徑。

 

　　碳纖維葉片相關(guān)的大電流測(cè)試，給一點(diǎn)電流可能就會(huì)出現(xiàn)爆炸的情況，首先是驗(yàn)證接口和連接口的阻抗，驗(yàn)證了原形之后，可以進(jìn)行真實(shí)的測(cè)試。驗(yàn)證的子系統(tǒng)所表現(xiàn)的傳導(dǎo)測(cè)試，可以進(jìn)行測(cè)試，也可接受的火花等級(jí)測(cè)試，也可以進(jìn)行電流承載能力測(cè)試。溫度的分布是平均的，非常有趣之處在于，看到這個(gè)測(cè)試之后的樣本決定我們的容忍度有多大，能不能夠接受最終的測(cè)試結(jié)果。

 

　　這是電流密度分布的測(cè)試，可以測(cè)試表面的溫度，同時(shí)也可以測(cè)試碳纖維的電流密度，這是我們進(jìn)行驗(yàn)證的模型，所以測(cè)試和建模是同步發(fā)生的。這是主梁的碳纖維板的測(cè)試，這個(gè)并不很嚴(yán)重，你要準(zhǔn)備好葉片可能一年會(huì)被雷擊十次，會(huì)對(duì)你的碳纖維葉片產(chǎn)生什么樣的影響。

 

　　結(jié)論：碳纖維葉片設(shè)計(jì)的時(shí)候，要保證它在雷擊情況下的安全，明確葉片雷電環(huán)境和防雷區(qū)分，根據(jù)驗(yàn)證葉片模型來記錄電流和電壓分布，包括電壓出現(xiàn)在哪里，怎么樣能夠進(jìn)行電壓監(jiān)測(cè)記錄電流和電壓，設(shè)計(jì)和制造葉片碳纖維防雷接口，測(cè)試葉片所有高電壓和大電流的表現(xiàn)并記錄，根據(jù)雷電測(cè)量結(jié)果預(yù)測(cè)并制定保養(yǎng)計(jì)劃。

 

　　（發(fā)言由現(xiàn)場(chǎng)速記整理，未經(jīng)本人審閱）