民航飞机的防雷击设计

民航飞机的防雷击设计
摘要雷击严重威胁飞机的飞行安全，常造成飞行事故，威胁人们的生命安全，加大对其的分析探究有着显著的意义。

文章以雷击带给飞机的危害为切入点，对飞机雷击的防护，飞机的防雷击设计是现代飞机设计的一个重要组成部分，由于复合材料的抗雷击损伤能力比铝合金差，所以必须有可靠的防雷击系统才能保证飞机的飞行安全。

关键词预防雷击;仪器设备;复合材料
相关数据显示，在2000年之前，飞机平均每飞行3000飞行小时就会遭遇一次雷击，而随着航空导航通信技术以及机载设备的升级，现在大约每10000飞行小时才有可能遭遇一次雷击。

由此可见，即便技术进步显著，但飞机在高空中被雷击是不可避免的。

因此，飞机在设计的时候也是基于预防雷击设计，而非避免雷击设计。

并且美国的联邦航空管理局（FAA）规定，飞机的设计一定要能够抵抗灾难性的雷击伤害，并继续保持飞机的安全性飞行。

1 飞机雷击设计
首先，大多数飞机的机身及主要承力材料都是铝合金材质的，这是因为铝合金不僅材质比较轻，而且具有非常好的导电性，当雷击电流进入飞机后，能够最大程度降低雷击电流流过飞机时的电阻，最终将电流顺利地从安装在飞机机翼和尾翼的放电刷排出机体外，或放电刷自身被烧蚀以保护机体主要结构[1]。

美国联邦航空局（FAA）制定的联邦航空条例（FAR）中FAR25.581声明，飞机必须具备遭受灾难闪电的保护能力。

这就要求飞机的设计必须具备一定有防雷击能力，可能确保将雷击的后果减少到最小。

（1）整体使用的接地/屏蔽，使得自感系数达到最低;
（2）运用变压器或者集成电路将对机载设备造成危害的信号拟制或者接地，尤其是容易受到影响的区域;
（3）使用变阻器、电压保护二极管等措施削弱或者抵消对机载设备造成危害的脉冲电压;
（4）空客将各种电气线路独立分隔开来。

其次，除了机身和机翼部分的铝合金外，飞机的另一个主要制造材料是不具备导电性的复合材料，而且最新设计的飞机，复合材料的占比在50%以上。

飞机制造商在设计制造中，会在雷击高发的区域，加装一层导电性能很好的铜网在复合材料表面，比如飞机机腹下整流罩，起落架舱门等。

在更容易被雷击的区域，比如机头雷达罩，还会装有导电条，以更好的传导和排放雷击电流。

雷击的初始附着点一般在机头、翼尖等部位，雷击电流离开的部位一般在机身尾部或尾翼等部位。

而机头罩、机身、机翼、尾翼等部件间铜网不能连续铺设，为达到雷击进入点到离开点间有良好的电连接，需将各部件电搭接起来，搭接方式与传统的金属飞机电搭接相同，复合材料基本结构中虽然有铜网，但铜网与电搭接螺栓孔附近要进行特殊处理减少雷击进入点到离开点间的电阻。

飞机本身已经具备相当强的防雷措施，但要真正避免遭受雷击，避让雷区是最优的选择，需要严格执行绕飞雷雨等的有关规定。

降低飞机免遭雷击风险最重要且有效的方法，就是飞行中机组通过机上配置的气象雷达提供的“雷达地图”，精准判断雷暴发生的情况;还可以依靠地面机场人员提供准确的天气实况条件，同时配合塔台指挥人员的精心指挥，绕过、远离雷电云带，保证飞机按安全的航向飞行。

再次，在满足了飞机外部结构的防雷击设计后，飞机的设计制造厂家还对飞机内部的电子仪器设备提供了足够的防雷击措施：第一，飞机的整个机身为内部设备提供了屏蔽保护，使雷击电荷分布在飞机外表;第二，关键的电子设备都加装有金属保护网或接地线;第三，飞机的电子设备采用冗余设计，即使某个设备完全损坏，其余的系统也能够承担它的相应功能。

最后，飞机的密封性防爆油箱也是一个重要的防雷击设计，这保证了飞机的燃油能够储存在一个最安全的地方。

以上都是飞机在设计制造阶段的预防雷击措施，其实，在运行中飞机防雷击最关键的因素是我们的飞行员。

他们会通过机载导航系统和地面塔台的预警和指挥，尽量规避飞行线路中的雷雨区域，使我们的飞机尽可能在风和日丽的环境中飞行[2]。

2 加强飞机日常设备检查与维护
（1）重点做好对气象雷达、除防冰系统、放电刷等部位的检查和维护;
（2）加强对导电条、导电防护层的日常检查维护，发现损坏及时修复;
（3）加强对飞机的所有金属件、组合件、部件相互之间以及机载设备、各个系统附件和基本结构之间电连接的检查。

对飞机表面进行整体检查，找到雷击发生的区域，雷击一般在两处地方造成损失，一处是雷击点，一处则是释放电流的地方。

对雷击的区域进行详细的检查以便发现可能损伤的类型和数量，发现机身蒙皮上有雷击损伤，则参考结构修理手册按修理标准进行修理[3]。

雷电严重威胁着飞行安全，防范雷电对飞行安全的影响是一项艰巨而长期的任务。

准确的气象信息和飞行员正确决策，是避免飞机遭遇雷击有效的办法。

但
在现实中，雷击往往又是不可能完全避免的。

飞机的设计理念不是“抗雷击”，而是尽量减小雷击的影响和遭雷击后能继续安全飞行。

编修人员应该充分了解飞机的防雷击设计，加强对机载设备的检查维护，按照手册要求严把飞机放行关，从而有效降低雷击损伤风险。

参考文献
[1] 纪朝辉，马倩倩，王志平，等.飞机复合材料雷击防护层设计与应用[J].宇航材料工艺，2011，41（5）：50-54.
[2] 吴志恩.飞机复合材料构件的防雷击保护[J].航空制造技术，2011，（15）：88-91.
[3] 侯成莉，李仁鹏.某型飞机复合材料机体结构防雷击设计[J].军民两用技术与产品，2017，（6）：132-133.。