由于相對于玻璃纖維葉來說，碳纖葉片是導(dǎo)體，所以對碳纖葉片進(jìn)行防雷電保護(hù)比對純玻璃纖維葉片進(jìn)行保護(hù)要復(fù)雜得多。
這些技術(shù)挑戰(zhàn)簡短綜述如下：

A： 材料本身特性

雷電襲擊對玻璃纖維葉片的破壞往往是在葉片的前后緣，但是對于沒有任何保護(hù)措施的碳纖維葉片來說，破壞部位往往是承受負(fù)載的主要層面上，由于這些部位是導(dǎo)體碳的部位。LM公司對碳纖維葉片樣本進(jìn)行的高壓沖擊實(shí)驗(yàn)表明固然碳纖維是傳統(tǒng)意義上的半導(dǎo)體材料（因此電阻是金屬的很多倍），但是被雷電擊中的頻率與實(shí)際的雷電接受器一樣。閃電的頭部與彩色長帶在兩種材質(zhì)中的傳播速度一樣。因此技術(shù)上的困難是確保彩色長帶與閃電頭部從風(fēng)機(jī)葉片易遭受閃電襲擊的部位迅速傳播開，與此同時，應(yīng)該防止閃電彩色長帶與頭部在最不希看遭受閃電襲擊的部位形成，例如，碳纖維層，由于一些現(xiàn)實(shí)的因素這些碳纖維層不能被設(shè)計成具有抗閃電電流襲擊的特性。即使一個中等強(qiáng)度的直接擊中碳纖維主層的閃電也會導(dǎo)致葉片嚴(yán)重的破壞。 123,123


圖1：高壓沖擊實(shí)驗(yàn)

由上圖知，沒有安裝分流器的主碳纖維層的前緣比接受器更輕易受到閃電襲擊

B：內(nèi)部飛弧

對于碳纖維與金屬組成的導(dǎo)體，需要特別關(guān)注電壓差的題目，否則，由于碳纖維和金屬的自感應(yīng)系數(shù)不同，當(dāng)閃電電流以較高頻率沿著葉片傳播時，電火花會在導(dǎo)體的不同材質(zhì)之間移動。一段時間后，在葉片內(nèi)部形成的大火花，可以使葉片碳纖維材料炭化，給葉片造成嚴(yán)重的破壞，最嚴(yán)重的可以使葉片發(fā)生火災(zāi)。

C：電流傳導(dǎo)

LM公司高強(qiáng)度電流實(shí)驗(yàn)表明單獨(dú)使用碳纖維層傳導(dǎo)閃電引起的葉片內(nèi)的電流是不行的。碳纖維層不能吸收一級閃電（電流=200 kA，特殊能量=10 MJ/ohm）襲擊帶來的特殊能量，否則將導(dǎo)致對葉片嚴(yán)重的破壞。同時，碳纖維層也不能傳導(dǎo)閃電的能量，否則將導(dǎo)致葉片起火。 123456


圖2 強(qiáng)電流對主碳層的沖擊實(shí)驗(yàn)

　　符合IEC 61312附錄C標(biāo)準(zhǔn)，217 kA, 3.28MJ/ohm。實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是在葉片主碳層上形成了一個大洞，在真實(shí)情況下，這足以導(dǎo)致葉片不能使用。


圖3：與圖1所示事件相同

　　但是這是在沖擊發(fā)生后用10-15秒的紅外照相機(jī)拍攝到的照片；溫度等級圖表明洞四周的部分溫度已經(jīng)超過153°C，洞中間的碳纖維仍然在燃燒。

LM DiverterStrip的背景

LM 61.5 P發(fā)展的初期階段，葉片結(jié)構(gòu)中有碳纖維主層。LM公司致力于設(shè)計一種低維修的帶有閃電保護(hù)系統(tǒng)的葉片，這就意味著用于保護(hù)碳纖維的常見的方法不適用于這種目的，需要開發(fā)一種全新的概念，把新的以及已經(jīng)熟悉的閃電保護(hù)方法整和進(jìn)風(fēng)機(jī)葉片的制造。因此，從制造LM 61.5 P碳纖維葉片的開始，閃電保護(hù)系統(tǒng)就是開發(fā)LM 61.5 P碳纖維葉片工作的一部分。

開發(fā)LM 61.5 P碳纖維葉片工作的困難之一是進(jìn)步接受器捕捉閃電的能力，因此可以避免如圖3所示的對半導(dǎo)體碳纖維的破壞性的襲擊。在這方面，LM公司工程師受到了用于航空的分流器帶的啟發(fā)。分流器帶已經(jīng)在航空器上使用數(shù)年，用來保護(hù)安裝在航空器上的雷達(dá)天線屏蔽器裝置。這種雷達(dá)天線屏蔽器用玻璃纖維制成，確保來自于雷達(dá)的數(shù)字信號可以不受阻礙的穿過材質(zhì)。當(dāng)雷達(dá)天線屏蔽器同時安裝有控制飛行器的關(guān)鍵儀器時，保護(hù)這一部分免遭雷電襲擊就顯得格外重要。由于用于航空器上的分流器帶在遭受雷電襲擊一兩次后就將被替換掉，所以用于航空器上的分流器帶假如用于風(fēng)電機(jī)組需要做一些改進(jìn)。因此有必要開發(fā)一種用于風(fēng)電機(jī)組葉片的全新分離器帶。