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正值旱季,飞机怎么防雷电?
2019-07-26 23:16:43

炎炎夏日,一场豪雨无疑最令人心旷神怡,正所谓“长风卷地驱炎暑,暴雨翻空送晚凉”嘛。但是,雨水不光给人带来清凉,还常常伴有恼人的雷电。当大气中某部分的电荷及相应的电场强度过大时,便会击穿空气构成雷电,它不只要挟地上上的人类活动,也着实影响天上的飞翔安全。

据统计,全世界每秒钟会发作40至50次闪电,全年闪电发作次数可达14亿次,一架固定航线的飞机均匀每年都会遭受一次雷击。在飞机的各种空难事端中,源自气候问题的空难约占一半,而其间正值旱季,飞机怎么防雷电?雷电致灾的占比更是高达60%。

全球闪电散布(图片来历:NASA)

雷电对飞机有何损害?

小伙伴们一定会感到古怪:雷电一般发作于大气对流层的积雨云中,而大型客机大多在平流层飞翔,换句话说,即便发作雷电,也是坐落飞机下方,为何仍会击中飞机呢?没错,飞机在平流层巡航时的确非常安稳,但是,飞机在起飞和下降阶段总要穿越对流层,这时就不laugh免与雷电冤家路窄了。飞机一旦被雷电“热心拥抱”,常会构成严正值旱季,飞机怎么防雷电?峻的飞翔事端。

一架飞机均匀每年都会遭受一次雷击(图片来历:www.thermofisher.com)

雷电给飞机带来的损坏,最直观的体现便是焚烧、熔蚀和结构变形。雷电电流在流经飞机机身时,几微秒内即可传送巨大能量,导致资料熔化正值旱季,飞机怎么防雷电?或汽化,使部件损毁或歪曲,真正是“谈笑间,樯橹灰飞烟灭”。假如燃油口存在易燃的油气混合物,状况还会愈加糟糕,此刻极有或许发作点着现象,假使火苗不幸窜入油箱,将导致剧烈的燃油爆破。1978年12月,美国一架C-130运输机就曾因燃油箱遭到雷击,引起爆破而机毁人亡。

除了肉眼可正值旱季,飞机怎么防雷电?见的损害外,雷电往往还会在飞机周围构成改变的磁场,在飞机内部电路中发作感应电压和电流。咱们知道,现代飞机中遍及配有飞翔控制体系等先进的电子电气设备,而且为下降成本和分量,飞机结构中越来越多地选用复合资料。电子设备自不用说,它们对电磁环境非常灵敏。落井下石的是,复合资料因为导电率比金属低得多,不光能吸收更多能量,电磁屏蔽才能也极为有限,因而对雷电环境愈加灵敏。正因为存在电磁效应这只无形巨手,雷电能够对飞机的电子电气设备进行搅扰,严峻要挟飞翔安全。

雷击后飞机的水平安靖面、方向舵等部件受损严峻(图片来历:www.boeing.com)

雷电来袭,怎么应对?

面临雷电的辣手摧花,莫非飞机只能束手待毙吗?当然不是。

对立雷电,最有用的办法便是:逃避。飞机上的气候雷达能够实时勘察飞翔环境,来自地上的气候预报也能协助飞翔员获悉气候信息,从而使飞机尽量远离雷雨严峻的区域。不过,常在河边走,不免不湿鞋,为确保飞机和机载设备的安全,还有必要进行防雷电规划。

在雷电防护规划中,油箱无疑是重中之重。为防止油箱焚烧爆破,燃油体系都被安置于放电电弧直接附着概率很低的区域。油箱及其内部或许带电的部件,也都被规划为低阻抗通路。如此一来,雷电电流在经过期生成的热量就不会过大,部件空隙之间也不易构成电火花。同理,飞机结构间,以及蒙皮与结构间,也都被规划成低阻抗通路。这一应对雷电的办法能够归纳为一个字:导。

雷电电流流经飞机油箱的途径及或许引发毛病的区域(图片来历:NASA)

有小伙伴或许会疑问:“导”电当然不错,可电流仍存在于机身上,为何不直接将电放掉呢?别急,飞机规划师们早就想到了这一点。现在,在笔直安靖面、翼尖等凸出飞机外表的方位都装有放电刷,它们会瞬间将流经的电流扫地出门,释放到机身外。不过,放电刷首要针对的是飞翔时的景象,当飞机停放在地上时,就轮到避雷带出马了。避雷带经过与地上相接,能够将雷击电流导入大地。

波音767机翼上的放电刷(图片来历:aerosavvy.com)

近年来,美国麻省理工学院的研讨者们以为,给飞机“充电”也能够下降其遭受雷击的危险。研讨发现,在遭受雷击前,带电云层往往会首要使机身外表极化,导致飞机一侧带有更多正电荷,而另一侧则带有更多负电荷,从而构成双向电流。正是这股电流成了飞机引雷上身的元凶巨恶。所以,研讨者们反其道而行之,给飞机装上一个充电体系,它能经过传感器感知机身及周围的电场,在电场到达雷击临界值前会及时充入反向电荷,从而将双向电流摧残在摇篮里。

充电设备及传感器在飞机上的散布(图片来历:参考文献[6])

最终有必要要说的是,现代飞机防雷电技能已适当完善,小伙伴们在乘坐飞机时,即便遇到雷击,一般也只意味着强闪光和轰隆声,不用过度忧虑.

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参考文献:

[1] 王天顺. 飞机雷电防护[J]. 飞机规划, 2001, 21(4): 48-52.

[2] 王天顺,雷虹,李锋,等. 飞机雷电防护规划与判定实验[J]. 飞机规划, 2009, 29(5): 54-59.

[3] 段泽民. 飞机雷电防护概述[J]. 高电压技能, 2017, 43(5): 1393-1399.

[4] 郑秀华. 飞机闪电防护规划中雷电抑制器的使用[J]. 我国科技信息, 2018(14): 18-19.

[5] 刘辉平. 碳纤维复合资料雷电损害特性研讨[D]. 合肥:合肥工业大学, 2016.

[6] Guerra-Garcia C, Nguyen N C, Peraire J, et al. Charge control strategy for aircraft-triggered lightning strike risk reduction [J]. AIAA Journal, 2018, 56(5): 1988-2002.

作者:朱磊