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当闪电击中飞机时会发生什么?

2020-10-27黄光德

人生与伴侣·共同关注 2020年10期
关键词:线缆电荷机身

黄光德

飞机会被闪电击中吗?

梅雨季节一过,雷雨天气即将来临,喜怒无常的老天爷经常会突然放电。很多人会问,在飞行过程中,飞机会不会被闪电击中?如果被闪电击中,会对飞机造成什么程度的影响。

答案是肯定是,无论是飞机在飞行过程中,还是安稳地停在机场,都不能免受闪电的袭击。

飞机被闪电击中会发生什么?

幸运的是,现代民航飞机都装有完善的雷达及避雷系统,航空气象部门也会密切关注航班运行过程中的天气变化,如果探测到强雷暴天气,会要求飞机绕开。

实际上,在飞行过程中,飞机雷击事故的发生与飞行高度密切相关。高于3000米的雷击事故通常是云内或云间的闪电造成的,这种闪电事故在数量上占了多数;低于3000米的闪电事故通常是云和地之间的闪电造成的,这种闪电能量更大,导致的后果也更为严重。

波音公司发布了一份关于雷击对飞机造成什么影响的详细解释。如果发生雷击,闪电会直接击打到飞机的某个较边缘的结构,强大的电离作用会形成强大的撞击力,像一把无形的原力光剑。这也是为什么被闪电击中时,击中的部分也能会形成强光点,这是周围的空气电离化导致的。

如何保护飞机免受雷电的危害?

如何防止雷电造成的危害,就是要让飞机结构成为一个电压等势体,让机身的电压相等。因为闪电击打的原理是在飞机蒙皮结构的局部边缘瞬间释放大量的电荷,如果电荷不能被及时的分散,那么就会形成灼热点,严重时可以击穿飞机的结构,引起局部爆炸,危害到整个飞机的安全。

在早期飛机闪电防护还不是那么完善的时候,就发生了一起严重的因闪电导致的事故。1967年,泛美航空214号班机从波多黎各圣胡安路易斯·穆尼奥斯·马林国际机场起飞,前往美国费城国际机场。这架波音707-121飞机从巴尔的摩起飞后,在美国马里兰州埃尔克顿上空遭遇强烈雷击,瞬间集聚的电荷击穿了机翼中的燃油箱,点燃了燃油,导致飞机在空中爆炸。

此次空难造成了机上81乘客全部罹难,这也是吉尼斯纪录中因为雷击造成的死亡人数最多的事件。

在此次事件后,美国联邦航空管理局强制命令所有的商用飞机进行闪电防护测试,并在后续的适航审查中专门加入闪电防护条例,这些条例分别涉及飞机结构闪电直接效应,针对燃油箱的闪电防护和关注机载电子电气设备间接效应的防护。

回到疏散电荷的问题,采用金属机身结构的老式客机实际上都足以抵抗闪电,因为机身的导电性和厚度都很大,防止了瞬间暴涨的电磁能力击穿机身,危机线缆,引起火花,进而使飞机的内部电子部件得到了保护。

三层屏障,确保不受雷电影响

而现代商用飞机越来越多使用复合材料机身结构,这就需要制造商在设计时考虑到更多的防护设计。一般而言,现代飞机闪电防护方式根据适航审查条例的规定,分别在设备级,系统级和飞机级都提供了隔离阻绝手段。

首先,机载设备自身需要引入防雷元器件,作为第一层屏障,以抵挡突如其来的电子集聚。比如飞机上的液压控制盒,燃油惰化系统控制盒,都会装在一个具有防雷功能的盒子中。供应商在交付时会提供材料证明这个盒子的抗雷击性。

其次,飞机上都会通过在设备线缆外另外增设屏蔽层,来构建第二层阻隔,大大降低空间中的电荷粒子汇入设备线缆的强度。同时,还要对关键系统进行功能备份,增设冗余系统方式单个设备被雷击下失效。

最后,在整个飞机级上,会进行机身屏蔽、布线设计、电磁隔离等措施来完成对闪电产生的空间电磁场能量的第三层阻隔,从而有效优化机身内部的闪电瞬态环境。

现代客机都不惧闪电

所以,在系统设计三层保护外加严格的审查,确保了现代飞机在被闪电击中后不受影响。一般而言,飞机被闪电击中后,所有系统可继续正常工作,飞行员不会收到任何警报。但是,如果接到雷击警报,那么机组人员就需要确定是否有部件发生了故障。

如果真的发生了雷击事故,即使飞机安全降落,地面技术人员还是会对飞机的系统进行全面的检查,以确保不会有任何异常情况发生。

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