Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.26
no.3
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pp.302-312
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2023
This paper describes the analysis of lightning strike zoning, the indirect lightning data simulation and the protection design for lightning indirect effects of equipment by lightning strike for unmanned aircraft consisting of composite wings. Through the analysis of lightning strike zoning according to the external shape of unmanned aerial vehicles, the structure areas that should be protected during lightning strike is derived, and the protection requirements of lightning indirect effects for flight critical equipments and equipment that must be operated upon lightning strike was derived. Lightning protection levels according to the location of mounting equipment and surrounding structure materials for each equipment was derived, and the protection design of the unmanned aerial vehicle with composite structures was also proposed from direct effect of lightning. Later, the lightning protection technology will be verified by the ground test of lightning direct and indirect effects.
Kabir, Homayun;Kanesan, Jeevan;Reza, Ahmed Wasif;Ramiah, Harikrishnan;Dimyati, Kaharudin
Journal of Electrical Engineering and Technology
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v.10
no.6
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pp.2356-2363
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2015
Localization of lightning strike point (LSP) in the forest is modeled to mitigate the forest fire damage. Though forest fire ignited by lightning rarely happens, its damage on the forest is grievousness. Therefore, predicting accurate location of LSP becomes crucial in order to control the forest fire. In this paper, we proposed a new hybrid localization algorithm by combining the received signal strength (RSS) and the received signal strength ratio (RSSR) to improve the accuracy by mitigating the environmental effect of lightning strike location in the forest. The proposed hybrid algorithm employs antenna theory (AT) model of cloud-to-ground (CG) return stroke lightning channel to forecast the location of the lightning strike. The obtained results show that the proposed hybrid algorithm achieves better location accuracy compared to the existing RSS method for predicting the lightning strike location considering additive white Gaussian noise (AWGN) environment.
Kim, Jong-Jun;Baek, Sang-Tae;Song, Dong-Geon;Myong, Rho-Shin
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.44
no.12
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pp.1071-1086
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2016
The safety of aircraft can be threatened by environmental factors, such as icing, turbulence, and lightning strike. Due to its adverse effects on aircraft structure and electronic components of aircraft, lightning strike is one of the biggest hazards on aircraft safety. Lightning strike can inject high voltage electric current to the aircraft, which may generate strong magnetic field and extreme hot spots, leading to severe damage of structure or other equipment in aircraft. In this work, mechanism of lightning strike and associated direct and indirect effects of lightning on aircraft were studied. First, on the basis of aircraft lightning regulations provided by Aerospace Recommended Practice (ARP), we considered different lightning waveform and zones of an aircraft. A coupled thermal-electrical computational model of ABAQUS was then used for simulating flow of heat and electric current caused by a lightning strike. A study on fuel tank, with and without lightning protection system, was also conducted using the computational model. Finally, electric current flow on two full scale airframes was analyzed using the EMA3D code.
Every 3000 hour an aircraft is stricken by a lightning. Also the lightning damage to the aircraft during flight are continually occurred due to extreme weather phenomena such as global warming. Under the airworthiness standards, the aircraft must be designed to protect lightning. To show compliance for lightning, the test should be conducted by the actual lightning current and voltage waveform for the actual aircraft or parts. After test, structure damage is detected via visual inspection or NDI. Structure substantiation for damage is to show retaining limit or near limit load capability. This is conducted by test or analysis based on test. Thus, the aircraft should retain structural strength to land safely, even though the damage of aircraft fuselage from Lightning strike are occurred.
The average probability of a lightning strike to transport aircraft operating in airline service has been estimated to be approximately one strike in every year (or one strike per 1,000 through 20,000 flight hours). The important thing is not the probability of a lightning strike to aircraft, but the fact that aircraft is struck by lightning. Therefore, lightning protection design for aircraft should be qualified and compliance with airworthiness standards related to lightning protection must be substantiated in the process of certification. In this paper, I studied means of compliance for lightning protection through analysis of some test cases, including the KC-100 airplane that firstly obtained civil type certificate in Korea. Based on this paper, it will be also necessary to study on the effect of lightning for space launch vehicles.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.15
no.1
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pp.44-53
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2014
A lightning strike to the aircraft seriously affects the aircraft and its components in various ways. As one of the most critical threats to the flight safety of an aircraft, fuel vapour ignition by lightning can occur through various means, notably through hot spot formation on the fuel tank skins. In this study, a coupled thermal-electrical approach using the commercial software ABAQUS is used to study the effects of a lightning strike on aircraft fuel tanks. This approach assumes that the electrical conductivity of a material depends on temperature, and that a temperature rise in a material due to Joule heat generation depends on electrical current. The inter-dependence of thermal and electrical properties-the thermal-electrical coupling-is analyzed by a coupled thermal-electrical analysis module. The analysis elucidates the effects of different material properties and thicknesses of tank skins and identifies the worst case of lightning zones.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.3
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pp.269-275
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2012
Carbon-fiber reinforced plastic(CFRP) laminates made of nano-particle-coated carbon fibers and damaged by a simulated lightning strike were tested under compression-after-impact(CAI) mode, during which the damage progress due to compressive loading has been monitored by acoustic emission(AE). The impact damage was induced not by mechanical loading but by a simulated lightning strike. Conductive nano-particles were coated directly on the fibers, from which CFRP coupons were made. The coupon were subjected to the strikes with a high voltage/current impulse of 10~40 kA within a few ${\mu}s$. The effects of nano-particle coating and the degree of damage induced by the simulated lightning strikes on AE activities were examined, and the relationship between the compressive residual strength and AE behavior has been evaluated in terms of AE event counts and the onset of AE activity with the compressive loading. The degree of impact damage was also measured in terms of damage area by using ultrasonic C-scan images. The assessment during the CAI tests of damaged CFRP showed that AE monitoring appeared to be useful to differentiate the degree of damage hence the mechanical integrity of composite structures damaged by lightning strikes.
Kim, Jin-Hyuk;Kim, Kyu-Ho;Lee, Jea-Kyun;Woo, Jung-Wook
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.67
no.10
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pp.1265-1270
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2018
One of the ways to improve the stability of power facilities used in power systems is to use power surge arresters and to protect against transient overvoltages and surges in normal operation. Also it is important to reduce the impact of lightning strikes because lightning can create overvoltage in the grid of the wind turbine and affect power quality. So This paper analyzes the effects of overvoltage and adjacent turbines due to single strike and multi strike to ground impedance changes when the surge arrester is deteriorated in a wind power farm.
Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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v.31
no.9
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pp.110-120
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2003
As the wooden aircraft in the early times has no way to let lightning flow when lighting flash attaches during flight, the aircraft got damage, or caught fire. Though all metal airplane was developed with an advent of aluminum, a lightning accident still occurred including a fire of a fuel tanks. Eventually, NACA declared problems in 1938, and an artificial lightning test began. III succession, FAA established Airworthiness Requirements for certification. The FAA committed test measures study for the protection of an airplane from lightning to SAE. SAE presented the test current and voltage waveforms that simulating natural lightning, and it is utilized on lightning protection certification of an airplane by public. A lightning effects of an airplane through an analysis of lightning mechanism was made in this technical note. Especially, lightning direct effects on aircraft are analyzed and lightning strike zones are described.
This paper introduces the design details and test procedures of the lightning induced transient protection device for protecting the damage caused by indirect lightning strike on the computer mounted on the aircraft. Lightning induced surge voltage is bring a malfunction or damage to the aircraft electrical and electronic equipment, that is referred to indirect effects of lightning. In order to protect the electronic equipment on aircraft from the indirect effects of lightning, that is achieved by analyzing the effect on aircraft from lightning and protect design for each devices. In this paper, we introduce an indirect lightning strike level decisions, the protection circuit design method according to the chosen level through the RTCA DO-160G Section 22 category analysis and selection was performed in order to protect the damage caused by indirect lightning strikes in the protected equipment. In addition, we show the indirect lightning effects verification test performed to validate the designed protection circuits.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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