飞机在空中飞行时与空中冰晶、雨滴、尘埃等微粒摩擦产生的大量沉积静电,如果无法有效泄放,将发生放电现象,产生强电磁干扰飞机通讯,严重时产生高温电流通道或电火花,导致火灾或者爆炸事故。为控制沉积静电的合理泄放,需要清晰的认识飞机沉积静电的分布特性。本文利用COMSOL有限元软件数值计算研究飞机表面的静电分布特性,其成果对实际飞机静电防护设计具有重要的理论和实际意义。主要研究的内容和成果有以下四部分。第一部分是飞机表面沉积静电起电及放电机理分析。首先,从微观静电起电的电子能带理论入手,归纳整理了导体、绝缘体和半导体能带理论与起电机理,对微观上静电起电的机理有一个清晰的认识。然后,对飞机的四种起电(沉积起电、喷流起电、感应起电和破裂起电)和三种放电(电晕放电、流光放电和电弧放电)类型及机理进行了归纳整理。这些归纳整理可以快速清晰的了解飞机表面沉积静电的来龙去脉,为后续工作的开展提供便利。第二部分是飞机静电分布数值计算方法研究。首先介绍了COMSOL在计算飞机静电分布特性上的优点。然后,通过数值计算与解析结果比较,确定了满足导体电荷分布计算精度要求的求解区域。应用于椭球型导体电荷分布计算,揭示了椭球导体电荷分布的一般规律。研究导体薄圆盘静电平衡力分布特性,揭示了无曲率导体静电分布机理。最后,设计飞机静电分布特性数值计算模型,计算分析飞机表面电荷分布特性、飞机外围空间电场分布特性及飞机的电容特性,为研究飞机表面的静电分布特性提供了数据支撑和理论依据。第三部分是外电场中的飞机静电分布特性研究。首先,推导线电荷附近导体薄圆盘电荷分布的解析解,分析数值解与解析解的一致性。其次,以简化的两球型导体为基础,研究间距、半径和带电量变化对两导体电荷分布的影响特性,揭示两球型导体相互间静电感应的电荷分布规律。最后,建立在大气电场影响下的飞机仿真模型,计算分析不同飞行姿态对飞机静电分布的影响,为实际大气环境下飞机静电分布的研究提供了数据支撑和理论依据。第四部分是飞机静电防护仿真应用研究。首先,设计了机翼上飞机放电刷静电分布模型,分析了单个飞机静电放电刷位置参数与长度参数对飞机静电分布的影响。其次,多个飞机放电刷数量与排布设计,提出了合理排布飞机静电防护放电刷的技术参数。