飛機(jī)是如何對抗雷擊的？

看航空

2021年6月11日 13:36

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歡迎收看本期節(jié)目，作為“雷擊”學(xué)家，今天就為大家深度剖析——飛機(jī)是如何對抗雷擊的？

雷電——伴有閃電和雷鳴的一種靜電放電現(xiàn)象。在冰晶的凇附、水滴的破碎以及空氣對流的過程中，云層會產(chǎn)生電荷。其實(shí)，實(shí)際云層中的電荷分布非常復(fù)雜，但總體而言，云層的上部以正電荷為主，云層下部以負(fù)電荷為主。當(dāng)上、下部的電位差達(dá)到一定程度后，就會產(chǎn)生放電，這就是所謂的雷電現(xiàn)象。雷電可以分為很多類型：云層內(nèi)部、不同云層間、云層到地面等等。飛機(jī)遭遇雷擊的大多數(shù)為云層到地面這一類型。因此，飛機(jī)在爬升和下降的過程中，遭遇雷擊的概率更大。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球每天發(fā)生雷電的次數(shù)約800萬次，但是，因雷擊而出現(xiàn)的飛行事故卻鮮少聽聞，這是為什么呢？

首先，雷電有很強(qiáng)的季節(jié)、地域和高度差異。其次，在氣象雷達(dá)的幫助下，飛機(jī)不會主動(dòng)接近雷區(qū)。FAA規(guī)定：飛機(jī)只能在雷云附近飛行，不能飛在雷云上部或者下部；不能在暴風(fēng)雨中心20英里內(nèi)飛行。

同時(shí)，設(shè)計(jì)師在使用新材料前，會對所有可能事故進(jìn)行模擬測試，試飛員會故意飛入雷云中以測試新材料的強(qiáng)度。事實(shí)上，雷云中極端亂流對飛機(jī)的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于雷擊。

某種程度上，雷擊效應(yīng)與電流十分相似。通常會從飛機(jī)的某一點(diǎn)進(jìn)入，從另一點(diǎn)離開。這時(shí)，雷電會選擇電阻最小的路徑，所以，并不是飛機(jī)上的所有部件都會遭受這個(gè)效應(yīng)。純鋁制成的飛機(jī)就像一個(gè)“法拉第籠”，保護(hù)著飛機(jī)內(nèi)部的人員和設(shè)備。復(fù)合材料制成的飛機(jī)或者部件，內(nèi)部有一個(gè)類似銅箔制成的夾層，也能達(dá)到類似的效果。當(dāng)外部電磁場作用于籠子時(shí)，金屬中的自由電子會發(fā)生移動(dòng)，以抵消試圖進(jìn)入籠子中的輻射。

對抗雷擊不能僅依靠外部，內(nèi)部設(shè)計(jì)同樣很重要。與外部相似，內(nèi)部電纜同樣覆蓋著銅質(zhì)夾層。NGS系統(tǒng)會將惰性氣體引入油箱，防止油箱意外爆炸。在冗余設(shè)計(jì)思想指導(dǎo)下的飛機(jī)，所有重要設(shè)備都有一個(gè)“備胎”，即使，雷擊造成了某一設(shè)備的損壞，飛機(jī)依舊可以安全飛行。落地后，維護(hù)人員會立馬對飛機(jī)進(jìn)行檢查，以判斷是否可以完成下次飛行。