随着低空经济的快速发展及运营，低空飞行器所面临的电磁环境也越来越复杂，同时对于低空飞行器的强电磁防护设计（如闪电、静电、HIRF等）的重要程度也越来越高。存在问题具体如下：

1)运行环境复杂。低空飞行器一般的飞行高度主要在1000~3000米以下，对于载人类eVTOL一般在600米以下甚至更低。而该飞行高度下，是自然界雷击的主要区域，飞行器不可避免的遭遇雷击。同时，飞行器面临着复杂的人为电磁环境，如城市电磁环境、电台、雷达等。

2)适航要求。随着国内外适航规章的逐步完善，适航条款对于强电磁防护的内容更加明确，要求更加严格。如2026年颁布的《动力提升航空器适航标准》、《正常类动力提升无人驾驶航空器系统（不载人）适航标准》、《正常类多旋翼无人驾驶航空器系统（不载人）适航标准》等均已明确飞行器需要开展闪电、静电等防护；

3)防护设计问题。目前，低空飞行器大量的采用一些新的技术，如新材料、新能源等，同时，对于飞行器重量和成本因素的考虑极为苛刻，因此，飞行器的防护设计存在诸多问题。

4)验证方法和指导文件的空缺。目前，针对低空的要求逐步完善，但如何开展防护设计及验证工作，缺乏响应的指导文件，还需要行业大量的摸索和试验数据的积累。

目前，针对低空飞行器开展电磁防护设计及验证，一般需要从低空飞行器适航条款出发，对条款的需求进行分析，给出可行的防护设计方法，并结合飞行器的设计特征及条款给出可实施的符合性验证方法，并完成试验的规划及验证，形成条款的符合性验证及分析报告，最终实现适航条款的关闭。

一、适航条款分析

目前，低空飞行器主要通过适航规章、专用条件等，规定闪电及静电的适航条款。一般的条款主要包括：

a)闪电直接效应和静电条款

b)电池和配电系统闪电条款

c)燃油系统防护条款

d)电子电气系统间接效应条款

e)螺旋桨闪电条款

f)螺旋桨控制系统闪电条款

二、防护设计

闪电及静电防护设计是低空飞行器防护设计的重点，包括结构，电子电气系统、静电、燃油点火源等防护设计。

1)针对飞行器结构闪电防护，低空飞行器结构基本上以复合材料为主，行业目前一般采用防雷击铜网进行闪电防护。

防雷击铜网

防雷击屏蔽胶膜雷击后效果

2)针对飞行器电子电气系统的闪电防护，可通过屏蔽、接地、滤波进行防护，一般均会在设备的端口采用闪电抑制器电路，信号经输入端后，中间采用多级组合防护电路，防护电路通过接地端迅速泄放雷电瞬时过电流，再通过内部防雷器件限制过电压，将雷电间接效应残余能量控制到一定范围内，最大限度保护后级电路。

鉴于低空飞行器对重量和尺寸的要求，还可采用集成化防护芯片，采用标准化封装设计，具有体积小、重量轻、结构简单、易于加装等特点。可灵活设计在设备内部电路板上，与功能电路混合集成。

3)静电防护。飞机上的沉积静电充电由飞机的速度、飞机飞行时的粒子浓度和每个粒子的电荷转移决定。沉积静电一般通过静电放电器释放。静电放电器安装在飞机机体结构，用于飞机表面的静电释放，避免沉积静电对装在系统上接有天线的接收机造成干扰，防止沉积静电对结构材料、保护层的击穿以及防止累积电荷的冲击危害。参考SAE ARP 5672标准，可根据飞机外形尺寸、飞行速度、飞行环境等因素，计算飞机所需放电器的安装数量。

4)点火源防护。对于燃油系统，要防止闪电或静电引起的点火源。复材油箱闪电点火源防护也是目前行业内的难点和重点。潜在的点火源类型包括：电弧/热火花、电火花/电压火花、热斑点、细丝加热源、熔化和击穿、电晕和流光、边缘辉光等。

对于点火源的雷电防护，还要综合诸多因素，如雷电分区、点火源特性、雷电流和电压的分布、材料特征、潜在的失效模式、电搭接路径、安装位置等。

三、开展试验验证

闪电试验可参考的标准包括SAE ARP5416A、RTCA DO-160G、GJB 3567A等，主要通过实验室验证方法开展。

a)试验按照相关的CP要求开展，包括闪电直接效应和间接效应试验。

b)试验时，需要确定试验程序、试验参数、分析方法和仿真技术，给出闪电防护验证的电流波形和电压波形；

c)对于不满足闪电防护要求的，需要进行设计整改。

目前，低空飞行器大量采用了一些新的技术和材料，对于防护设计带来了新的挑战。例如：电池与配电系统的闪电间接效应防护、螺旋桨桨叶的闪电直接效应防护、电机的闪电直接效应防护、航电系统的闪电间接效应防护、复合材料的闪电直接效应防护等。这些新技术，需要采用新的设计方法，并进行充分的验证评估。

因此，闪电防护设计是低空飞行器防护设计的重点和难点，必须融入总体布局、结构、电气、动力系统等各个设计阶段和环节，并需要完成仿真优化与试验验证，以满足适航安全要求。

供稿：爱邦电磁 姚永杰