Συντάχθηκε 13-02-2026 13:36
Τόπος: Λ - Κτίριο Επιστημών/ΗΜΜΥ, 141Π-36,141Π-37
Έναρξη: 18/02/2026 11:00
Λήξη: 18/02/2026 12:00
ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ ΚΡΗΤΗΣ
Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών
Πρόγραμμα Προπτυχιακών Σπουδών
ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗΣ ΕΡΓΑΣΙΑΣ
Ειρήνης Κυπαράκη
με θέμα
Μελέτη και Προσομοίωση Κυματομορφών Κεραυνικών Πληγμάτων σε Αεροσκάφη
Study and Simulation of Lightning Strike Waveforms on Aircraft
Εξεταστική Επιτροπή
Επίκουρος Καθηγητής Γεώργιος Πέππας (επιβλέπων)
Καθηγητής Κωνσταντίνος Γυφτάκης
Αναπληρωτής Καθηγητής Ανδρέας Γιώτης (ΠΚ, Σχολή ΜΗΧΟΠ)
Περίληψη
Η παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζει την ηλεκτρομαγνητική απόκριση αεροσκαφών που αποτελούνται από σύνθετες δομές κατά τη διάρκεια άμεσου κεραυνικού πλήγματος. Μεγαλύτερη έμφαση δίνεται στο Airbus A350, του οποίου η άτρακτος κατασκευάζεται κυρίως από Πολυμερές Ενισχυμένο με Ανθρακονήματα (Carbon Fiber Reinforced Polymer – CFRP). Σε αντίθεση με τα παραδοσιακά μεταλλικά αεροσκάφη, το CFRP παρουσιάζει ανισοτροπική και σημαντικά χαμηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα, με αποτέλεσμα μη ομοιόμορφη ροή ρεύματος, αυξημένα ηλεκτρικά πεδία και πιθανή βλάβη κατά την πρόσπτωση κεραυνού. Στόχος της παρούσας εργασίας είναι η ανάλυση του τρόπου με τον οποίο το κεραυνικό ρεύμα διαδίδεται στην επιφάνεια ενός αεροσκάφους από CFRP και ο εντοπισμός κρίσιμων περιοχών όπου τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία και οι πυκνότητες ρεύματος συγκεντρώνονται.
Εφαρμόζεται μια ολοκληρωμένη προσέγγιση μοντελοποίησης στο πεδίο του χρόνου με χρήση του COMSOL Multiphysics 6.2 και της διεπαφής Electromagnetic Waves, Transient,Time-dependent. Χρησιμοποιείται ένα λεπτομερές τρισδιάστατο μοντέλο του Airbus A350, το οποίο ενσωματώνει ορισμούς υλικών CFRP, σιδηρούχα δομικά στοιχεία και προσεγγίσεις τέλειου αγωγού για το μοντέλο του αεροσκάφους. Μια τυποποιημένη παροδική κυματομορφή κεραυνού εφαρμόζεται στη μύτη του αεροσκάφους και τα προκύπτοντα ηλεκτρικά πεδία, μαγνητικά πεδία, ρεύματα και θερμικά φαινόμενα μελετώνται σε όλο το αεροσκελετό.
Τα αποτελέσματα της προσομοίωσης αποκαλύπτουν έντονη διοχέτευση ρεύματος κατά μήκος διεπιφανειών σύνθετων υλικών και ισχυρή ενίσχυση πεδίου κοντά στη μύτη και στα πρόσθια χείλη. Τα ευρήματα συμβάλλουν στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα αεροσκάφη από CFRP ανταποκρίνονται στην παροδική αλληλεπίδραση κεραυνού-ύλης και υποστηρίζουν την ανάπτυξη αποτελεσματικότερων στρατηγικών αντικεραυνικής προστασίας για σύγχρονους σύνθετους αεροπορικούς φορείς.
Abstract
This thesis examines the electromagnetic response of aircraft that are composed of composite structures during a direct lightning strike. A bigger emphasis was given on Airbus A350, whose fuselage is primarily constructed from Carbon Fiber Reinforced Polymer (CFRP). Unlike traditional metallic airframes, CFRP exhibits anisotropic and significantly lower electrical conductivity, resulting in non-uniform current flow, elevated electric fields, and potential damage during a lightning attachment. The aim of this work is to analyze how lightning current propagates over a CFRP aircraft surface and to identify critical regions where electromagnetic fields and current densities become concentrated.
A comprehensive time-domain modelling approach is implemented using COMSOL Multiphysics 6.2 and the Electromagnetic Waves, Transient,Time-dependent. interface. A detailed 3D model of the Airbus A350 is employed, incorporating CFRP material definitions, iron-based structural components, and perfect-conductor approximations for the aircraft model. A standard transient lightning waveform is injected at the aircraft nose, and the resulting electric fields, magnetic fields, currents, and thermal effects are studied across the airframe.
The simulation results reveal pronounced current channeling along composite interfaces, strong field intensification near the nose and leading edges. The findings contribute to understanding how CFRP aircraft respond to transient lightning-matter interaction and support the development of more effective lightning protection strategies for modern composite airframes.
