云端守護者：飛機上的放電刷

摩擦生電在日常生活中很常見。其實，飛機飛行時，機身與空氣以及空氣中的各種雜質也會發生摩擦，并產生大量靜電。這些靜電累積到一定程度，如果不能通過合適的渠道釋放出去，會對飛機上的機載電子設備等產生很大影響。飛機上的放電刷就是用來解決這個問題的裝置之一。

高空中的摩擦生電

靜電感應

摩擦生電是自然界一種非常普遍的現象：用絲綢摩擦玻璃棒，玻璃棒表層的某些原子會失去電子，使原子核內的質子多于電子而帶正電，這是一種靜電感應現象。

靜電和流經電線的電流不同，是固定不動的。由于物體內部帶電粒子之間的電力作用，當帶負電的物體接近電中性物體時，電中性物體靠近帶電體的一端會出現正電荷，遠離帶電體的一端出現負電荷。這種物體受附近帶電體影響，使其內部電荷分布發生變化的現象，稱為靜電感應。

云端上的靜電

飛機在飛行時，因與空氣以及云層中的灰塵、雨、雪、冰等雜質摩擦，機身上也會產生靜電。這樣形成的靜電電荷一般為正電荷，主要均勻分布在機身表面。在大氣層電磁場的作用下，這些電荷最終會從機身表面聚集到飛機外表比較尖、薄的邊緣區域，例如翼梢、尾翼等。

而隨著飛機飛行速度的提升，靜電問題愈加突出——高速飛行的飛機，所產生的靜電可高達500千伏。

此外，在飛行和著陸滑跑過程中，飛機燃料箱內的剩余燃料不斷晃動，燃料與油箱壁及其他機件劇烈摩擦，也會產生靜電；在客艙內，艙內人員身上的衣物摩擦、鞋底摩擦同樣會產生靜電。這些靜電大部分會通過專有電路導向放電刷，有些則會通過使用防靜電材料，從源頭減少靜電產生。

靜電帶來的飛行挑戰

飛機飛行過程中產生的靜電，如果沒有合適的途徑釋放出去，會妨礙飛機的通信和導航系統等電子設備的正常工作；燃料箱產生的靜電，會有燃爆隱患；飛機降落時，因為飛機帶高壓靜電，地面為零電壓，乘客走下飛機的瞬間將成為一個導體，高壓靜電會通過人體釋放，致人傷亡。

無聲較量：放電現象與放電刷

放電是帶電體的電荷消失而趨于電中性的現象，例如雷電就是自然界中的放電現象。

為了讓飛機上的靜電合理地釋放出去，人們想出了很多辦法，在飛機的翼梢、平尾翼尖和垂尾頂部安裝放電刷就是其中之一。

以前，飛機機身外表為金屬材料時，由于金屬本身就是優良的導電體，電荷可以自由流動不容易聚積，因而對放電刷需求不高。但是，隨著復合材料在飛機上的應用增多——復合材料是電的不良導體，不能像金屬材料一樣分散電流——對放電刷的需求也隨之增加了。

消散靜電

放電刷通常由幾十根很細的金屬絲針組成，其自身電阻相對機身電阻來說非常小，所以能使飛機在較低電壓下即開始出現電暈放電（帶電體表面在氣體或液體介質中放電時產生的一種現象），從而消散靜電荷。由于電暈放電帶來的輻射不足以對飛機機載電子設備等產生干擾，因此能有效保障機載設備和飛機結構的有效性與安全性。

防雷擊

除了消散靜電，放電刷在防止飛機遭雷擊中也能“獨當一面”。當雷電擊中飛機時，電流會沿著飛機的外表面傳導，最后匯聚到機翼上的尖端部分，并通過機翼伸出的放電刷來放電。

當然，放電刷只是防雷擊的辦法之一，工程師還通過在飛機表面的復合材料上使用一層薄薄的銅絲網，來進一步加強飛機表面分散電流的能力。

在未來，隨著科技的不斷進步，相信飛機的防護措施將更加完善，讓人類的航空夢想飛得更高、更遠。

（責任編輯 / 高琳 美術編輯 / 周游）