客機雷擊的防護

陳超

摘 要：在春夏雷雨頻發(fā)的季節(jié)，民航客機的高頻次飛行導致民航客機雷擊事件頻頻發(fā)生。為了飛行和地面的安全，為將雷擊對航空器的破壞降到最低。總結(jié)出飛機遭雷擊后，在下次飛行前必須做以下工作：對飛機所有外表面做一個一般目視檢查，找出雷擊點；對雷擊區(qū)做詳細檢查，確定可能損傷的類型和數(shù)量；如找到損傷，確定必要的修理措施及檢查所需的相應工具設備，工作臺等所需的必要設備。通過檢查可以確定雷擊通常出現(xiàn)在機身蒙皮上有兩個或多個發(fā)生點，至少一個擊入點和一個擊出點。

關(guān)鍵詞：氣象雷達 雷擊 燒蝕

中圖分類號：V257 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（b）-0016-02

雷擊的原理：一部分帶電的云層與另一部分帶異種電荷的云層，或者是帶電的云層對大地之間迅猛放電。這種迅猛的放電過程產(chǎn)生強烈的電流并伴隨巨大的聲音，這就是人們所看到的閃電和雷鳴，雷擊對客機有很大危害。

1 雷擊的危害

1.1 雷擊的直接危害

單位面積單位時間內(nèi)積聚大量電荷，由于電流沒有及時傳導出去，容易造成結(jié)構(gòu)的燒蝕和損傷。（1）金屬表面被灼傷、熔化或顯示出金屬變形的現(xiàn)象。（2）非金屬表面被灼傷、擊穿或分層。若雷擊擊中垂直安定面，水平安定面或尾翼，將損傷鋁合金液壓管接頭并導致?lián)p傷接頭處漏油。

1.2 雷擊的間接損害

閃電釋放電荷，并在電源和數(shù)據(jù)傳輸線路及金屬管道金屬支架上感應生成過電壓。雷電不直接放電在物體（飛機）本身，而是對布放在物體（飛機）外部的線纜放電。線纜上的雷電波或過電壓幾乎以光速沿著電纜線路擴散，侵入并危及內(nèi)部電子設備。因此，往往在聽到雷聲之前，電子設備、控制系統(tǒng)等可能已經(jīng)損壞。損壞或干擾電氣/電子系統(tǒng)設備、導線的屏蔽和屏蔽終端，這是由導線上巨大的瞬時放電現(xiàn)象造成的。

2 雷擊損傷和靜電燒蝕的區(qū)分

雷擊損傷：（1）金屬表面被灼傷、穿孔、小洞、表面涂層變色、熔化或顯示出金屬變形的現(xiàn)象。（2）復合材料的表現(xiàn)形式有表面被燒蝕、擊穿或分層、鋪層丟失、纖維損傷以及蜂窩夾芯損傷。

雷擊在設備設施或線路的附近發(fā)生，或閃電不直接對地放電，只在云層與云層之間發(fā)生放電現(xiàn)象。周圍形成強大的瞬變磁場，輕則造成電子設備受到干擾，數(shù)據(jù)丟失，產(chǎn)生誤動作或暫時癱瘓；嚴重時可引起元器件擊穿及電路板燒毀，使整個系統(tǒng)陷于癱瘓。閃電放電過程中，傳導閃電電能的物體將遭到破壞，這就說明物體遭遇雷擊。雷擊有較大的破壞力，其破壞作用是綜合的，包括電性質(zhì)、熱性質(zhì)和機械性質(zhì)的破壞。一旦飛機遭到雷擊，必須在地面進行全面檢查。靜電燒蝕時候電流容量比較小，可能是電弧等的燒蝕，而雷擊的產(chǎn)生電流可以高達200 kA（見圖1）。

靜電燒蝕：飛機在高速運動中與干燥的空氣摩擦，會產(chǎn)生大量的電荷，當電荷積累到一定程度時，就會發(fā)生靜電放電，燒蝕表面漆層。靜電燒蝕通常不會立即引起結(jié)構(gòu)的損傷，但時間久了，也會侵蝕結(jié)構(gòu)。

雷擊通常都有進入點和退出點兩個以上的點，并且容易發(fā)生在尖端部位，如翼尖、垂尾、等部位。而靜電燒蝕通常只有一個點。

3 如防止被雷擊中

飛行中防止雷擊最主要的方法還是繞過雷雨區(qū)飛行，這個主要依靠飛行員對氣象雷達的使用以及飛行員的經(jīng)驗判斷。因此在雷雨季節(jié)要確保氣象雷達系統(tǒng)工作正常，飛行員在飛行前對航路氣象狀況的了解。遇到雷雨區(qū)域要繞飛或者備降甚至返航等。不要在雷雨到來時，給飛機加油。

當機場近空正在雷電時，航空器在地面不要使用高頻等大功率的無線電設備。當機場近空正在雷電時，航空器不要使用橋載電源進行供電容易引起雷擊。注意飛機、部件的絕緣和接地。

放電刷能否防雷，放電刷的主要作用是，當航空器與空氣摩擦產(chǎn)生的靜電通過放電刷尖端放電的原理進行放電，減少機身靜電荷的聚集對飛機通訊和導航等無線電系統(tǒng)的干擾。放電刷采用弱電流放電，放電電流只有幾個μA ，放電刷根本抵擋不了雷擊的強大電流和電壓。因此放電刷根本不能使雷擊的威力減少。現(xiàn)在的飛機多是導電的鋁合金組成，加上雷電多發(fā)生在云中和雨中等潮濕的大氣中，這個時候飛機積累的靜電荷會因為放電刷大大減少，航空器的機體電場強度會因此變得很低，因此航空器在此區(qū)域飛行不會因為靜電荷的多少而影響被雷擊的概率。

但是被雷擊后，放電刷都會損害，這時因為放電刷的位置決定的，在機翼和垂尾的尖部是雷擊的主要進入點或除出點。

4 如何降低雷擊對飛機的損害

雷擊時，飛機實際是雷電的一段導體，入口和出口一般都是機身比較突出的部分，比如雷達罩，大翼尖部，垂尾，發(fā)動機吊艙等位置。正常情況下，只要飛機各部件導電性能良好，彼此間搭接導電性好，不會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)燒毀。理想狀況下，整個飛機結(jié)構(gòu)是個大的等式體，如果某些部件相互連接不良，在有大電流經(jīng)過時，會與其他結(jié)構(gòu)處形成電勢差，這種地方顯然更容易在雷擊時受到?jīng)_擊損傷。因此航空器各部件安裝時一定注意把搭接線等正確安裝，除掉接觸面部分的膠和防腐劑，對于已氧化的部分，要對接觸面進行打磨，盡量減小接觸電阻。這樣不止能減少部件間靜電荷的聚集，在雷擊時也會降低結(jié)構(gòu)燒毀的可能性。

5 航空器遭遇雷擊后要及時檢查和修復

5.1 雷擊的檢查

（1）檢查外部和內(nèi)部區(qū)域是否有雷擊損傷。（2）操作檢查各無線電和導航系統(tǒng)工作是否正常。

5.2 雷擊特檢概述

（1）飛機遭受雷擊后，應做一次全面的檢查以找出受擊區(qū)域。

（2）在飛機表面的不同區(qū)域總是至少有兩個雷擊點。

① 一個是受擊點（進入點）。

② 一個是放電點（退出點）。

雷擊常常擊中飛機1區(qū)并且從1區(qū)的另一個部位穿透出去。最可能出現(xiàn)雷擊受擊點的區(qū)域如下。

①機翼前緣；②機翼后緣；③大翼翼尖；④發(fā)動機；⑤垂直尾翼翼尖；⑥水平安定面翼尖；⑦升降舵；⑧機鼻雷達罩；⑨APU。

5.3 檢查區(qū)域表面是否有雷擊跡象

（1） 檢查機頭雷達罩的外表面，查看蜂窩夾心結(jié)構(gòu)有無燒灼點，刺穿和針孔，對于分層這種看不見的損壞類型會延伸到其他區(qū)域，可以通過敲擊聽聲音來判斷是否分層。

（2） 檢查金屬結(jié)構(gòu)有無孔或坑，查找灼傷或變異常顏色的蒙皮和鉚釘。

（3） 對于強電流的航空器系統(tǒng)有雷擊損壞的，如燈的損壞，除了檢查損壞的燈組件還要檢查導線、跳開關(guān)、以及連接的接線片等。

5.4 雷擊損傷的修復

首先確定雷擊的損傷范圍，對雷擊損傷的結(jié)構(gòu)件應進行探傷、評估、修復或更換、對于只在金屬蒙皮上有燒蝕的進行補漆防止銹蝕，如果對損壞處不及時進行密封或修理，如果濕氣進入會造成更多內(nèi)部損壞。對于雷擊損傷的通訊和導航系統(tǒng)應進行更換受損的電子部件及相關(guān)導線接頭及插釘?shù)冗M行重點檢查部件。

參考文獻

[1] Boeing公司.737-600/700/800/900 STRUCTURAL REPAIR MANUAL [Z].美國：Boeing，2012.

[2] Boeing公司.Fault Isolation Manual [Z].美國：Boeing，2012.

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