1 引言

    雷电是一种常见的天气现象，一般当雷暴云中的正、负电荷区在其中部位置产生的电场强度大于一定阈值时会击穿空气形成双向先导，先导分别进入正、负电荷区并逐渐发展进入大气从而形成闪电，并伴随强大的雷电电磁脉冲。然而，随着现代航空技术的飞速发展，现代飞行器越来越多地使用先进的电子设备和系统，这会使飞行器对外部强电磁环境更加敏感，一旦遭到雷击损失重大。因此，飞机的雷电效应试验逐渐成为航空飞机以及机载设备研制过程中一项重要的测试内容和验证手段，但此项试验往往费用高昂，消耗大量人力物力，而利用FEKO电磁仿真软件对其进行雷电效应CAE仿真，可以在仿真过程中及时发现问题，并为雷电试验提供较好的参考和指导。

    当前国内外对飞行器雷电防护的研究已有很多，欧美等国率先把防雷击设计作为飞机适航的附加条件并取得了一系列较为成熟的研究成果，我国也参照欧美等飞机雷电防护体系颁布了相应的适航条例。在仿真方面，利用CST电磁计算软件对雷击飞机进行仿真，给出了磁场在机内的分布情况。采用VAM-LIFE电磁场计算工具对某型运输机进行仿真，得到了机内线缆感应电流仿真结果。相关文献给出了雷击飞机附着点的仿真结果。本文主要利用FEKO电磁场计算软件对雷击飞机进行CAE仿真研究。

2 FEKO软件与建模仿真介绍

2.1FEKO软件介绍

    FEKO是一款用于设计天线和分析电磁兼容问题的电磁场CAE软件，其核心算法是矩量法，通过求解积分方程给出结果，理论上可以精确求解任意复杂媒质的电磁问题。FEKO主要包含CADFEKO、EDITFEKO和POSTFEKO三个主要组成部分。CADFEKO主要用于图形或CAD环境下创建和设置FEKO模型，包括几何形状定义和网格剖分，以及电磁参数和求解配置，并且还可以导入各种格式复杂的CAD模型并对其进行网格剖分。EDITFEKO是FEKO软件的高级用法，利用其中的“卡片”可以实现定义几何模型和设置求解参数等功能。POSTFEKO一般用于后处理，可以将求解得到的所有电磁场信息以二维或三维的形式显示出来，便于分析和研究。

    需要指出的是，FEKO Suite 6.2之前的版本处理雷电时域问题非常不便，因为求解的雷电问题频率范围较广，需要在该范围内进行非常多的频点计算，然后通过傅里叶逆变换（IFFT）转换为时域结果，但之前版本缺乏这个后期处理能力，只能通过另外编写程序等途径来解决，这需要做大量工作且花费很多时间。而FEKO 6.2在POSTFEKO中加入了后期时域处理功能，这使得工作量大为简化。