飞机防雷的原理
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。
飞机通信电子中的雷电防护技术
飞机通信电子中的雷电防护技术随着航空技术的不断发展,飞机中的通信电子设备越来越复杂,功能也越来越强大。
但是,面对天空中频繁出现的雷电天气,这些设备也面临着严重的雷电攻击风险。
为了保证飞机通信电子设备的正常运行,必须要采取一系列的技术措施,来保护设备免受雷电侵害。
本文将对飞机通信电子中的雷电防护技术进行讲解。
一、雷电防护的需求雷电是一种天气现象,是指在大气中产生的巨大静电场,导致电荷分离和放电现象。
飞机在飞行过程中,往往会遭遇雷电天气,这不仅会对飞机本身造成较大的损伤,还会影响飞机中的各种通信电子设备的正常运行。
尤其是在高空的飞行过程中,雷电攻击的风险更加明显。
飞机上的通信电子设备有非常重要的作用。
它们负责着通信、导航、监测、记录等多个方面的任务,如果这些设备遭受到雷电攻击,将会对飞行安全产生严重的威胁。
因此,为了确保飞机的安全和正常运行,必须要采取一系列的雷电防护技术来保护通信电子设备免受雷电攻击。
二、雷电防护技术的分类雷电防护技术是指对于电子设备进行的一系列的保护措施,包括设备的设计、制造、安装等方面。
具体可以从以下几个方面进行分类:1. 雷电感应防护技术这种技术主要是采用电磁感应原理,通过电磁屏蔽或接地等方式,来避免飞机设备受到雷电感应。
在飞机的机身和舱壁上面,通常会安装一些电磁隔离板,以防止电磁干扰和感应。
同时,在设备的连接线路中,也要采用屏蔽线路或者电磁滤波器等技术,增加线路的安全性和稳定性。
2. 雷电绝缘防护技术这种技术主要是从材料和结构上进行考虑,通过增强设备的绝缘性能,来避免设备遭受到雷电攻击导致的电弧放电。
因此,设计和制造飞机通信电子设备时,必须要选择高绝缘性能的材料,并进行专业的结构设计和制造工艺。
3. 雷电放电防护技术这种技术主要是通过设计和制造机身、舱壁和设备本身等方面,来防止电弧放电引发的故障。
通常采用的方式包括运用导电涂层、接地等方法,来消散雷电电荷,从而避免设备遭受到雷电放电。
雷雨天气飞机应对
中文网| ENGLISH∙机场建设∙俱乐部联盟通用机场王清晨:雷雨危害与飞行安全风险防范措施2012年07月19日浏览次数:87雷雨对飞行的危害之大是众所周知的。
雷雨天气多出现在夏季,它是强烈垂直发展的积雨云内所产生的一种中小尺度的天气系统。
当大气中蕴藏着大量的不稳定能量、充沛的水气,且在足够的作用下就能形成一次雷雨天气,这种天气中常常会有强烈的升降气流、积冰、闪电、结冰、大气湍流与急流、低空风切变等,会形成低云和低能见度,有时还伴随有冰雹、龙卷风、强降雨、大风等灾害性天气。
中国民航2009-2010年公布的338起运输航空事故征候中,与雷雨天气有关的事故征候达54起,查阅美国民用航空1988-2008年发生的飞行事故,与雷雨有关的事故达到了25起,占了总数比例的三分之一以上。
从公布的分析报告来看,多数事件发生的原因主要集中在:机组对雷雨影响飞行安全的危害程度认识不够而盲目蛮干;机组应对雷雨危害的飞行安全风险防范措施不完善或有缺失。
虽然现在飞机机载设备、地面导航设施越来越先进,但这只是为尽早发现雷雨,顺利避开雷雨提供有力的支持,并不能消除雷雨对飞行运行的危害。
雷雨季节将至,未雨绸缪,笔者通过分析雷雨对飞行运行的危害,总结业内安全经验教训,系统归纳了飞行安全风险防范措施,期望能为保证雷雨飞行安全提供有益的帮助。
一、雷雨对飞行运行的危害1、强烈气流和风切变。
在一个雷雨单体中的水平风切变、下冲气流、上升气流和湍流,能达到同各种尺寸的飞机性能水平进行挑战的强度。
因为强烈的垂直气流运动,造成了强烈的乱流和扰动,飞机一旦进入这种扰动必然很难操纵,容易失去控制,甚至因失速而失事。
2010年9月,某公司一架A319飞机在五边进近过程中遭遇下击强气流,导致飞机状态剧烈变化,进入失速状态。
据ICAO飞行事故统计,发生的与低空风切变有关的飞行事故中,其中有近89.3%是由雷雨天气影响的。
2、积冰。
积雨云中的结冰现象比所有其他的云都来得厉害。
飞机防雷原理的介绍
飞机防雷原理的介绍摘要:很多人都认为飞机不会遭雷击,其实不然,飞机也是容易遭雷击的。
又有人说如果飞机遭雷击的话那么坐飞机安全吗。
本文将从飞机遭雷击的类型以及防雷原理浅谈一下关于飞机防雷的有关知识。
通过对飞机雷击现象以及法拉第笼的介绍,了解飞机防雷的原理及重要性,说明飞机遭雷击后飞机内人员的人身安全。
关键词:法拉第笼飞机防雷1 闪电击对飞行的影响飞机遭雷击后,雷电产生强大的电流,形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧。
这些现象都严重威胁飞机的安全,带来严重后果。
1.1 介质被击穿雷电形成的高电压可使飞机上的绝缘材料击穿,当雷电先导通过飞机机头时,高电压可使雷达罩击穿,常见的为雷达天线罩被击穿成大小不等的洞。
目前,现代飞机电子设备大量采用微电子元件,它们对电压的承受能力更加脆弱,极易受破坏。
同时现代飞机上的蒙皮越来越多的采用复合材料,这就减少了原来铝皮的屏蔽作用,所以更应引起足够的重视。
1.2 光辐射雷电产生强大的电流,这可能产生上万度高温的闪电通道,在这样高的温度下,各种气体分子和原子被激发到高能级,当这些处于高能级的气体粒子跃迁到低能级时,便形成光辐射,其光谱范围可以从紫外到红外。
飞行员若在较近的距离看到这种强烈的闪光,可能造成暂时失明,这种失明若发生在夜司,持续时司为20、30秒,这是很严重的,增强驾驶舱的灯光亮度是减少强烈闪光影响的有效方法。
1.3 冲击波由于雷电能量是在瞬间释放的因而具有极强大的闪电功率。
实验表明,在不到1微秒的时间内,长约I厘米的雷电通道中所释放的电能功率高达10‘瓦。
这样强大的能量在传递中使空气和其它物质快速发热汽化,从而构成一次爆炸过程,这就是雷,如果这种爆炸发生在有限的区域,强大的压力可使飞机结构损坏。
比如,大电流通过雷达罩内部时,引起雷达罩爆炸,我国民航运输机雷达罩被炸坏的消息时有报告,安一24飞机甚高频电台天线罩被雷电击中爆炸的现象,有据可查的就有12次。
该天线罩安装在垂直尾翼顶部,属于初始雷击放电区。
飞机上怎么防雷的
飞机上怎么防雷的?
飞机上有防雷条
目的主要是防止雷电直接击中雷达天线,不一定非要脉冲多普勒雷达,一般需要进行全天侯飞行的飞机上(包括民用飞机)都有类似的设计。
现在的飞机都可以抵抗雷电的影响,电流可以通过机上的放电杆传导出去,一般情况下受雷击不会出现危险。
雷达罩都是复合材料制的,所以要用防雷击的金属条把雷击时的强大电流传导到机身上去,当然这个金属条也并不能完全保证雷达的安全,但有总甚与无。
机身就是飞机在空中时的接地电位。
它主要是防止雷达被雷击坏,以保证飞行安全和尽量减少被雷击后的损失。
雷达是非常昂贵的电子设备,当然要做好能够做到的保护。
飞机上的放电刷叫静电放电刷,主要是防静电而不是起防雷击作用,雷电中的强电流是防不了的。
被雷击中是很危险的,但并不是死定了,飞机机身会被打出洞来,但只要飞机还可控制,就可以降落,被雷击中的飞机降下来检查一般都会发现放电刷被打掉了,有时机身或其它部位甚至会被击穿。
避开雷雨区飞行是必须的,因为雷雨区飞行是很危险的,无论军机或民机
飞机不需要避雷针
如果真的雷电激到飞机某一处,由于飞机并没有接地,他不会形成电流,只会积累大量电荷,而这些电荷接近饱和时,飞机又会向云层放电。
即使雷电假设打到飞机尾部,可能飞机的前部就会出现一个对云层的放电现象(类似雷电)然后将电荷释放。
唯一的影响只是导致通讯和雷达在几秒内不清晰,过后即可恢复,而避雷针装飞机上也没用。
再一个,飞机即使遭遇雷电袭击,也不会受到严重损害,他会将雷电引导到其他方向释放出去。
飞机雷电防护的适航要求与试验
飞机雷电防护的适航要求与试验飞机雷电防护的适航要求与试验自人类诞生以来,对雷电就产生了许多美丽的遐想和神话传说,也许正是雷电,使人类懂得了火,从而给人类带来最初的文明和进步,但对于人类的的航空活动来说,雷电则是危险的。
雷电是由大气层中不同湿度和温度的气流相对运动而形成的自然现象,一般分布在15千米左右以下的空间内,雷电电压可高达亿伏以上量级,当云层之间或云层对地之间的电场强度达到约1000千伏每米量级时,大气就会被电离,形成导电的等离子体气流,从而产生泄放和中和电荷的等离子体导电通道。
通道上电流巨大,温度极高,使通道上的气流瞬间膨胀,便产生了明亮耀眼的闪电和震耳欲聋的雷鸣。
在地球大气中,平均每天约发生800万次雷电。
其中幅值高达到200千安以上的雷电流占0.5%,电流的上升速率最高可达每秒1000千安培左右。
有统计表明,一架固定航线的飞机,平均每年要遭到一次雷击,由此造成的飞行安全事故时有发生,有些是灾难性的。
特别是现代先进飞机,为提高飞机飞行性能,大量采用了现代电子技术,如计算机飞控系统,通信导航系统,同时还大量采用了先进复合材料,如碳纤维复合材料等。
但遗憾的是,这些先进的电子技术和材料技术,对雷电相当敏感,遭到雷击后损失更大。
迄今为止,至少有2500架飞机被雷电击毁。
因此,将大气雷电环境给飞行安全带来的影响减至最小,一直是人们努力追求的目标。
为了减少损失,在相关适航条例中,对飞机的雷电防护设计提出了严格的要求,以此来确保飞机在雷电环境中的安全性。
因此,当设计一架新型飞机,或对已有飞机进行改进改型设计时,均需切实考虑飞机的雷电防护性能,并将其贯穿于飞机设计的始终。
由于电场位形对导电物体的几何分布敏感,而飞机的外形或结构往往又是非常复杂的,根据电磁场理论,采用常规的算法很难得出精确解。
因此,在飞机设计过程中,必须进行充分的的实验室雷电试验,依据有效地雷电试验数据指导设计,以满足飞机适航取证的要求。
飞机雷击防护
飞机与雷击工程技术分公司杭州维修基地翁嘉思一.雷击产生的原理雷电是由于大气层充电产生的结果。
当充电到足够高时就会击穿空气绝缘体从而发生雷击。
静电现象主要是在积雨云(雷暴云)中产生,但有时也会在暴风雪或天气良好的情况下产生雷电。
雷电可以分成很多种类:云到云的,云间的,云到地的等等。
大多数飞机遭遇雷击都是云到地这一种类型的.二.飞机与雷击飞机结构是由导电材料制成的(铝合金),由于雷击的发展是由云层到地面,飞机结构就提供了一个“短路”的路径,飞机成为了闪电路径的一部分。
当然这种情况是很少遇到的,特别需要注意的是当发生雷击时,那么就至少有两个雷击点:一个进口,一个出口。
由于飞机通常是在水平面上前进,所以进口通常在飞机的前部(机头、发动机吊舱、翼尖等),出口在飞机的后部(翼尖、垂直和水平安定面的后部、起落架等)。
由于在空中飞机是朝前飞行的,那么每一次雷击都是沿着机身或发动机吊舱向后走的,因此往往会留下多个雷击点,这种情况叫做“Swept stroke”。
据统计各种可能的雷击点,可以在飞机上分成以下不同的区域:(参见FIG.1)区域1:该区域的飞机表面是最易受到雷击的(进口和出口);区域2:该区域的飞机表面是最易受到从区域1开始的雷击扫荡的;区域3:包括除区域1和2以外的所有飞机表面,受到雷击的可能性较低。
但是该区域仍然被两个雷击点(进和出)的电流穿过。
区域1和区域2根据雷击的持续时间可以进一步的分为“A”和“B”两个子区域。
“A”子区域产生雷击电弧的可能性较低,而“B”子区域产生电弧的可能性较高。
区域1A:是指该子区域内雷击产生电弧的可能性较低,比如雷达罩的静电带或发动机吊舱的边缘、皮托管附近;FIG 1区域1B:产生电弧的可能性较高,比如大翼、水平安定面、翼尖等及其后缘;区域2A:由于“awept stroke”而产生电弧的可能性较低,比如发动机后部,整个机身表面、机翼表面的弦中点附近区域等;区域2B:由于“awept stroke”而产生电弧的可能性较高,比如区域2A的机翼后缘。
浅谈飞机防雷的基本原理
浅谈飞机防雷的基本原理陈露(1987-),女,湖北省荆门市人,民族:汉职称:助理工程师,学历:本科。
研究方向:飞机及浮空器防雷设计。
单位:中国特种飞行器研究所,邮编448035在绝大多数人的观念中,认为飞机是不可能被雷击中的,因为一旦飞机被雷击中是及其危险的事,但事实确不是人们想象的那样,无论飞机处于什么状态下,它都有可能被雷击中,本人将浅谈一下飞机防止雷击的相关知识,以便于更好的提高人们对飞机遭遇雷击后的安全认识,提高飞机内乘务人员及旅客的人身安全。
关键字:法拉第笼原理,飞机,防止雷击1雷击给飞行带来的危害有传言说飞机每飞行一万里就会被雷击中一次,也有传言说飞机没飞行5000小时也会被雷击中一次,可见飞机还是会被雷电击中的,然而飞机在被雷击中后,电流会经过机壳流过,并由机头与机翼的冠状金属凸起进行放电,这些位于机头与机翼的给予凸起就是飞机上的“避雷针”。
在这些“避雷针”的保护下,飞机在飞行中即使受到雷击侵害,绝大部分的飞行仍然是平稳的,雷击只不过在飞机表皮造成几个烧灼的小洞而已,而由于飞机的密封性极佳,雷击产生的火花也很难对飞机的邮箱构成威胁,这样加大了飞机飞行的安全系数,使得飞机飞行更加牢靠安全。
但是飞机在飞行中,如果被雷击中,会危害飞机里面的乘客以及乘务人员的人身安全,同样也会对飞机的电子设备及飞机雷达造成破坏,所以说飞机在遭遇雷击后的够过是非常严重的。
1.1飞机设备被雷击坏由于雷电可以形成高压电,当雷电击中飞机后,雷电到达飞机的机头部分时,较高的电压会对雷达系统造成破坏,同时雷达也会被雷电击出许多个小孔,从而破坏雷达的正常工作,而雷电所形成的强大电磁场也会对飞机内部的电子设备造成嚴重伤害,现在的飞机表面过多的使用了复合型材料,它大大的减少了原来材料的屏蔽保护作用,所以这方面应该引起人们的广泛重视。
1.2光辐射带来的危害雷电可以产生强大的电流,伴随着强大电流的出现可以导致出雷电巨大能量的爆发,而在这股巨大能量爆发的瞬间,常常会伴有强烈的闪光,当飞行员遭遇到这一情况时,眼睛会出现短暂的失明,这一失明时间短则十几秒钟,时间较长的回达到一分钟左右,这种情况发生对飞机的飞行造成了严重的危险性,要想彻底的清除这一情况发生,就目前的科学发展来说还是不大可能的,只能通过增加驾驶舱内的光亮程度来缓解强光对飞行员造成的危害,减少强光刺激时间。
飞机雷电直接效应综述
飞机雷电直接效应综述飞机的雷电直接效应是指因雷电通道直接附着于飞机和/或雷电流的传导造成的飞机和/或设备的物理效应,包括表面和结构的绝缘击穿、爆炸、弯曲、熔化、燃烧以及汽化等,也包括直接注入到布线、管道、控制线缆和其他传导部件中的电压和电流,还包括一些其他的效应,如震动效应和对人员的闪光致盲。
雷电对飞机的直接效应包括以下方面。
1.蚀损和熔穿如果雷电通道接触到金属表面,在附着点可能发生熔化。
常见的证据是经常可以见到的沿着机身分布蚀损印迹,或者是机翼后缘或尾翼翼尖上的穿孔。
2.磁场力众所周知,有同方向电流流过时,并行导体会互相吸引。
如果靠近雷电附着点的结构从电学上看由很大数量的并行导体构成,并汇聚于雷电入点或出点,那么当雷电流流动时,磁力会把这些导体往一起吸引,如果结构不够坚固,则可能造成收聚或卷边。
造成的损伤与电流幅度的平方成正比,也与电流持续时间成正比。
3.结构件接口处的蚀损只要两个连接面(如控制面铰链或轴承)之间的电搭接不良,遭遇雷击时就可能发生熔化和蚀损。
4.阻性温升当导体的电阻过高或横截面积过小时,会导致温度过度上升。
由于多数金属的电阻随着温度升高而增加,一个给定的电流在热的导体比未加热导体内要耗散更多的能量。
低阻抗导体在此过程中增加的更多。
可以通过计算确定导体的温升。
阻性能量耗散与雷电流的作用积分成正比,对任意导体,都有一个熔化和气化的作用积分值。
小口径线缆通常用于电子设备的互连或者小负载的交流电源分配,在受到全幅度雷电流时经常会熔化或气化。
当爆炸的导体位于包裹的壳体内(如复合材料翼尖)时,由爆炸性蒸气造成的损伤通常是最严重的,因为爆炸能量直到压力增加到足以使包裹物破裂时才会释放。
5.冲击波和过压当雷电流在电离通道中流动时,和首次回击发生时一样,大量能量在5~10微秒内传送到通道中,导致通道以超音速膨胀。
圆柱形冲击波从通道中心放射状扩散开,如果遇到坚硬表面的阻碍,冲击波的动量转变为压力上升,超过冲击波本身的压力,这种压力会比自由冲击波的压力大几倍。
防雷装置的应用原理
防雷装置的应用原理一、什么是防雷装置?防雷装置是一种用于保护建筑物、设备及人员免受雷电侵害的设备。
它采用一系列的技术手段,利用物理原理和工程措施来引导雷电电流远离被保护的目标,从而保护其安全。
二、防雷装置的应用原理防雷装置的应用原理主要包括以下几个方面:1. 接地原理接地是防雷装置的基础,其原理是将装置和被保护的设备通过导体与地面进行连接,形成良好的电气接触。
当雷电击中被保护的目标时,接地系统能够迅速将雷电电流引导至地面,减少对设备的损害。
2. 放电原理防雷装置也可以采用放电原理来保护目标。
当雷电靠近被保护的设备时,在适当的位置安装放电器可以引导雷电电流,形成放电通道,从而避免雷电击中设备。
3. 绝缘保护原理绝缘保护原理在防雷装置中也起着重要的作用。
通过在设备的电路中安装绝缘设施,可以有效地隔离雷电的电荷,并阻止电流通过设备。
这样能够保护设备的电子元器件免受雷电的影响。
4. 泄流原理泄流原理是防雷装置中的一种重要保护手段。
通过在设备中添加泄流装置,能够在雷电侵袭时将部分电流引导到泄流线路中,从而减少雷电对设备的冲击。
5. 引导原理引导原理通过在建筑物或设备上设置导体,来引导雷电电流。
这些导体可以采用金属材料制成,如铜、铝等。
当雷电接近设备时,导体会优先吸引雷电,从而保护设备的安全。
6. 灭弧原理灭弧原理是防雷装置中的一种重要的原理。
当雷电击中设备时,产生的电弧会对设备造成严重的损害。
防雷装置通过安装灭弧装置,可以将电弧熄灭,从而减少对设备的破坏。
三、防雷装置的应用范围防雷装置广泛应用于各个领域,包括但不限于以下方面:•建筑物:用于保护高层建筑、公共设施、住宅等免受雷电侵害。
•工业设备:用于保护工厂、电力设备、通信设备等免受雷电侵害。
•航空器和航天器:用于保护飞机、航天器等免受雷电侵害。
•交通工具:用于保护火车、汽车、船只等交通工具免受雷电侵害。
•通信设备:用于保护通信基站、电话线路等免受雷电侵害。
飞机防雷措施
飞机防雷措施1. 介绍飞机在飞行过程中会面临雷击的潜在风险,因此采取适当的防雷措施是非常重要的。
本文将介绍一些常见的飞机防雷措施。
2. 金属屏蔽飞机广泛使用金属材料,例如铝合金和钛合金,这些金属具有良好的导电性能。
通过将飞机外壳与机身电气系统的金属构件相连,可以形成一个金属屏蔽,有效地分散雷击电流,保护飞机内部电子设备。
这种金属屏蔽还可以提供对电磁干扰的保护。
3. 安全接地系统飞机上的安全接地系统用于引导并分散雷击电流。
该系统包括引下线、接地线和接地刺等组成。
引下线位于飞机的高点,通过发射器将电荷引导至空中,减少雷击发生概率。
接地线和接地刺则用于将雷击电流分散到地面,避免对飞机和乘客造成危险。
4. 避雷针飞机上的避雷针用于吸引雷击电流,并将其安全地引导到飞机外壳,从而减少飞机内部电子设备受到的损害。
避雷针通常位于飞机的尾部,因为尾翼处于飞机高点,并且通常是飞机表面积最大的部分。
5. 导流板飞机的导流板是一种安装在飞机表面的金属构件。
它们的作用是将雷击电流从飞机引导到地面,以避免对飞机内部系统的影响。
导流板的设计要考虑到飞机的空气动力学性能,以确保对飞行性能的影响最小。
6. 飞机雷达系统飞机雷达系统可以及时检测到附近的雷暴天气并提供预警,使飞行员能够采取适当的飞行路线避开雷区。
这种系统可以降低飞机遭遇雷击的风险。
7. 定期维护和检查定期维护和检查是确保飞机防雷措施有效的关键。
飞机的雷击保护系统和设备应定期进行检查和测试,以确保其正常工作。
任何受损的部件都应及时更换或修复,以保持飞机的防雷能力。
以上是一些常见的飞机防雷措施,飞机运营者应根据实际情况选择和采取适当的措施,以确保飞机和乘客的安全。
雷电防护在航空航天领域的应用
雷电防护在航空航天领域的应用雷电是自然界一种具有破坏性的现象,给航空航天领域带来了严重的安全隐患。
为了确保飞行器和航空器的正常运行,雷电防护技术在航空航天领域得到了广泛的应用。
本文将介绍雷电防护技术在航空航天领域的应用,并对其原理和方法进行探讨。
1. 雷电的危害和航空航天领域的特殊要求雷电是一种由于大气中形成的电荷不平衡而产生的自然现象,其放电过程极为猛烈,会产生强大的电磁辐射和热能。
这对飞行器和航空器的安全运行造成了极大的威胁。
航空航天领域对雷电防护的要求十分严格。
一方面,飞行器和航空器的结构需要具备对雷电冲击的承受能力,以保证其安全运行。
另一方面,飞行器和航空器上的各种设备和系统需要具备良好的抗雷电能力,以保证其在雷电环境下的正常工作。
2. 雷电防护的原理和方法雷电防护的基本原理是通过合理的设计和装备,减少雷电对飞行器和航空器的冲击,保障航空器和内部设备的安全运行。
以下是雷电防护的一些常见方法:2.1 金属保护在飞行器和航空器的设计中,金属结构被广泛应用于雷电防护。
金属外壳可以有效地吸收和释放雷电的冲击,保护内部设备免受雷电的侵害。
此外,金属结构还可以作为天线系统的接地,减少雷电对天线的干扰。
2.2 避雷针避雷针是一种常见的雷电防护设备,通常安装在飞行器和航空器的高处。
避雷针通过尖端放电和引导电流,将雷电的能量分散到地面,减少对飞行器和航空器的冲击。
2.3 地线系统地线系统是雷电防护中至关重要的一部分。
通过合理布置地线,将雷电流引导到地下,减少对内部设备的影响。
地线系统需要具备良好的导电性能和阻抗匹配特性,以确保雷电能够快速、安全地流向地下。
3. 航空航天领域的雷电防护实践航空航天领域的雷电防护实践丰富多样,采用了多种技术手段进行防护。
3.1 飞机的雷电防护在飞机的设计中,特别是民航客机,雷电防护是一个重要的考虑因素。
飞机结构通常使用导电材料,如铝合金或碳纤维复合材料,具备一定的导电性能,能够通过自身来吸收和释放雷电能量。
机场防雷方案
机场防雷方案随着国家民航运输的日益发达,机场的建设规模也越来越大。
然而,在繁忙的机场内,雷击是一个不容忽视的安全隐患。
为了保障机场运行的平稳和旅客的安全,机场防雷方案必须越发严格和周密。
本文就机场防雷方案进行探讨,为大家提供安全保障的建议。
1、机场雷暴监测系统建构机场雷暴监测系统是机场防雷方案的重要部分。
雷电依赖天气等各种因素,突如其来,所以必须时刻监测天气情况。
一旦发现雷电可能对机场带来威胁,则会启动机场雷暴告警系统,并迅速采取相关措施。
机场雷暴监测系统建构需要针对性强,主要包含:(1)雷电探测器:安置在机场周围的高处或控制塔等机构上,用于侦测远端雷击。
(2)雷电横向探测系统:安装在机场附近,能够探测雷电电场的变化,并能通过电磁波传输告诉机场雷暴系统。
(3)移动测量车:用于在机场内对空间电势和电场进行测量。
若测量结果突变,则会立刻进行报警。
2、光纤防雷机场地面上的电解液和水分都是理想的导电环境,是雷电攻击机场的主要因素,所以地下的水管和铁路轨道也是机场雷暴攻击的受害者。
为了有效地防止雷电危害,可以采用光纤防雷技术。
光纤防雷利用光纤表面因分布式感应电容而产生电场,将电荷引到表面,形成一个类似于金属屏蔽的功能。
在电容上安装光纤材料来分布和传输电荷,在设备运行前,会利用光纤进行放电。
3、建筑物防雷除了地面设备的防雷外,机场内的建筑物防雷也十分重要。
建筑物内部的电器设备特别容易受到雷击侵害,进而影响整个机场的运作。
一些可行的建筑物防雷方案包括:(1)向建筑顶部安装针状避雷针,避免雷击入侵建筑内部。
(2)加装泄雷线路“屏蔽”,减少建筑物内部电器设备电磁干扰。
(3)设立“保护元件”,如电感和电容等,以有效消耗雷击峰值电流。
4、应急措施即便机场雷暴预警系统完善,雷暴依然极难预测。
因此,应急措施数字至关重要,以保障旅客和机场设备的安全。
应急措施包括、但不限于以下几点:(1)对所有的旅客和工作人员提供安全保护。
飞机防雷原理的介绍
飞机防雷原理的介绍嘿,朋友们!咱今天来聊聊飞机防雷这档子事儿。
你说飞机在天上飞,那可是在云里穿梭啊,云里可啥都有,雷电就是其中之一。
那飞机咋就不怕被雷劈呢?其实啊,飞机有自己的一套防雷妙招,就跟咱人有应对各种情况的办法一样。
想象一下,飞机就像是一个勇敢的战士,在雷电的“枪林弹雨”中前行。
它的机身啊,那可是经过特殊设计的,就像是战士穿着厚厚的铠甲。
这铠甲可不是一般的材料做的,它能够把雷电的电流分散到整个机身,让雷电的威力大大减小。
飞机的翅膀和尾巴上还有一些奇怪的小棒棒,那可不是装饰品哦,那是放电刷!就好比是战士手里的宝剑,专门用来对付雷电的。
当有雷电靠近的时候,这些放电刷就会把电流导出去,就像把敌人的攻击轻松化解掉一样。
而且啊,飞机里面的各种电子设备也都有自己的保护措施。
就像咱家里的电器都有插头和保护器一样,飞机上的电子设备也都被好好地保护起来,不会轻易被雷电给弄坏咯。
咱平时看到飞机在天上飞,好像啥事儿都没有,那可都是这些防雷措施在起作用呢。
要是没有这些,飞机还不得被雷电吓得不敢上天啦?你说这雷电厉害吧?那是当然,那一道道闪电可吓人了。
但飞机不怕呀,它有自己的办法来应对。
这就像是咱生活中遇到困难一样,咱也得有自己的办法去解决,不能被困难给吓倒了,对吧?飞机的防雷原理其实也不复杂,就是利用各种巧妙的设计和装置,把雷电的威胁降到最低。
这是不是很神奇?咱们得佩服那些设计飞机的科学家和工程师们,他们可真是太厉害了,能想出这么多好点子来保护飞机和乘客的安全。
咱平时坐飞机的时候,就放心大胆地坐吧,不用担心会被雷劈。
飞机可是有一整套完善的防雷系统在保护着咱们呢。
不过话说回来,咱们在地上也得注意防雷呀,打雷的时候可别在大树底下躲雨,那可危险啦!总之呢,飞机防雷原理就是这么神奇又实用,让飞机能够在天空中安全地翱翔。
这就是科技的力量啊,让我们的生活变得更加美好和安全。
你们说是不是呢?。
谈浮空器的防雷工程构成
谈浮空器的防雷工程构成浮空器是一种能够在大气中悬浮的航空器。
在浮空器设计中,防雷工程是非常重要的一环,可以有效地保护浮空器和搭载设备免受雷击损害。
下面将介绍浮空器防雷工程的构成。
1. 导电接地系统导电接地系统是浮空器防雷的重要组成部分。
在浮空器设计中,需要考虑合适的接地系统,将整个浮空器与大地连接,以将雷电冲击的电流快速和有效地分散到地面。
导电接地系统通常由接地装置、接地网以及接地电极等组成。
2. 避雷针浮空器上的避雷针是防雷工程的关键部分,用于引导雷电击中的电流迅速地分散到大气中。
避雷针通常由导电材料制成,高度介于浮空器的顶部和地面之间,以便能够更好地接收雷电。
避雷针还需要与浮空器的接地系统连接,以确保电流能够快速地分散。
3. 绝缘系统绝缘系统是浮空器防雷工程的另一个重要部分。
由于雷电冲击产生的电流会对浮空器上的电子设备产生干扰和损坏,因此需要采取绝缘措施将浮空器内部的电子设备与外部的雷电隔离。
这通常包括绝缘涂层、绝缘材料的选择和绝缘保护装置等。
4. 防雷装置防雷装置主要包括雷电保护器、避雷器和屏蔽装置等。
雷电保护器用于吸收和分散雷电击中浮空器时产生的电荷,从而保护浮空器和搭载设备不受损害。
避雷器用于在雷电强电场下分散电流和吸收过电压,以防止浮空器的电子设备受到损坏。
屏蔽装置可用于屏蔽外部的电磁波和雷电干扰,以保护浮空器内部的设备工作正常。
5. 雷电探测和监测系统雷电探测和监测系统是浮空器防雷工程中的重要组成部分。
它可用于监测雷电活动,并及时预警,以便采取相应的防护措施。
雷电探测和监测系统通常由雷达、探测器和监测设备等组成。
6. 防雷保护计划防雷保护计划是浮空器防雷工程中必不可少的一部分。
它包括整个浮空器的防雷设计以及相应的操作程序和应急预案。
防雷保护计划应包括雷电活动的预测、防护设备的检修、操作人员的培训和紧急情况下的应急处置等内容。
浮空器的防雷工程构成包括导电接地系统、避雷针、绝缘系统、防雷装置、雷电探测和监测系统以及防雷保护计划等。
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飞机防雷的原理
摘要:很多人都认为飞机不会遭雷击,其实不然,飞机也是容易遭雷击的。
又有人说如果飞机遭雷击的话那么坐飞机安全吗。
本文将从飞机遭雷击的类型以及防雷原理浅谈一下关于飞机防雷的有关知识。
通过对飞机雷击现象以及法拉第笼的介绍,了解飞机防雷的原理及重要性,说明飞机遭雷击后飞机内人员的人身安全。
关键词:法拉第笼飞机防雷
1 闪电击对飞行的影响
飞机遭雷击后,雷电产生强大的电流,形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧。
这些现象都严重威胁飞机的安全,带来严重后果。
1.1 介质被击穿雷电形成的高电压可使飞机上的绝缘材料击穿,当雷电先导通过飞机机头时,高电压可使雷达罩击穿,常见的为雷达天线罩被击穿成大小不等的洞。
目前,现代飞机电子设备大量采用微电子元件,它们对电压的承受能力更加脆弱,极易受破坏。
同时现代飞机上的蒙皮越来越多的采用复合材料,这就减少了原来铝皮的屏蔽作用,所以更应引起足够的重视。
1.2 光辐射雷电产生强大的电流,这可能产生上万度高温的闪电通道,在这样高的温度下,各种气体分子和原子被激发到高能级,当这些处于高能级的气体粒子跃迁到低能级时,便形成光辐射,其光谱范围可以从紫外到红外。
飞行员若在较近的距离看到这种强烈的闪光,可能造成暂时失明,这种失明若发生在夜司,持续时司为20、30秒,这是很严重的,增强驾驶舱的灯光亮度是减少强烈闪光影响
的有效方法。
1.3 冲击波由于雷电能量是在瞬间释放的因而具有极强大的闪电功率。
实验表明,在不到1微秒的时间内,长约I厘米的雷电通道中所释放的电能功率高达10‘瓦。
这样强大的能量在传递中使空气和其它物质快速发热汽化,从而构成一次爆炸过程,这就是雷,如果这种爆炸发生在有限的区域,强大的压力可使飞机结构损坏。
比如,大电流通过雷达罩内部时,引起雷达罩爆炸,我国民航运输机雷达罩被炸坏的消息时有报告,安一24飞机甚高频电台天线罩被雷电击中爆炸的现象,有据可查的就有12次。
该天线罩安装在垂直尾翼顶部,属于初始雷击放电区。
1.4 电磁场效应雷电产生强大电流产生强大的电磁场,使飞机设备磁化而无法正常工作,也可能使结构件产生变形或破裂。
飞机在雷暴区飞行部分电子设备不正常,如无线电罗盘被磁化,无线电通讯受干扰的现象时有报告。
2 飞机防雷原理介绍
2.1 法拉第笼原理及集肤效应保证舱内人员安全要了解雷电击中飞机后,舱内的人是否是绝对安全的,首先就要知道雷电击中飞机后会产生的效应,并且了解飞机是怎样起到安全作用的。
从电子角度理解,闪电属于高频电路,更多的电流分流是从设备表面流到大地上去的,相对而言对于金属导线或者空心的金属管效果都是一致的,这种特性叫做集肤效应;同样的道理,因为飞机也是金属导体,所以雷电流也是从机体的表面流入大地的,而机内的人相应就不会有
太大的危险,原理就等于人被一个法拉第笼保护一样。
在法拉第笼包裹的空间叫做自由活动区域,区域内在一定条件下是相对安全的。
但是,雷电的发生情况也是很难保持一致,而且针对每一件个案发生的条件也是不一样的。
例如机体的干燥程度,飞机的外壳材料、机体的结构等导致集肤效应原理不能有效利用,造成飞机电子系统损坏和发生人身意外。
2.2 飞机在空中的防雷飞机的防雷装置系统分为两类别,第一类别是在停泊时配置使用,即在飞机机身安装一条避雷带与地面扣接。
第二类别是飞机在飞行状态中使用,配置包括雷暴预报系统,它能告知机师在前方的天气变化,让机师有充分时间作好预防措施或远离雷暴云带;飞机本身亦安装有防雷装置。
有时候,当飞机在避无可避的情况之下,可将危险的雷电流分流到机身外,并从机身带离飞机本体,从而避免油缸及机上控制及通讯设备受到破坏,保障机上的乘客,与及飞机本身的运行安全。
在空中飞行的飞机是不安装避雷针的,但飞机还是有避雷装置的。
实际上避雷针是一个引雷针,安装在地面的建筑物或构筑物上,它的作用是将空中的雷击所产生的电流,通过接闪器、引下线和接地体引到大地,从而保护了财产和人身安全。
而飞机飞行和地面是不产生接触的,所以飞机都没有避雷针。
飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”,它是像刷子一样的金属放电刷,约3根手指粗,由几十根很细的针组成,总的电阻相对机身来说是非常小的。
根据尖端放电的原理,放电刷能够将飞机外壳累积的大量电荷放至大气中,有的飞机上安装的静电释放
器多达十几个。
另外,飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条,比如,机头雷达天线罩的表面贴有避雷条,尾翼也埋了避雷条,它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。
因此,当飞机受到雷击时,上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电。
2.3 飞机停泊时的防雷飞机在停泊时配置使用的,即在飞机机身安装一条避雷带,与地面连接。
因为飞机停泊在陆地上,其实质类同于地面的建筑物,同样要安装避雷装置。
最好的防雷击方法是把飞机停在安装了防雷系统的停机坪内。
如果必须停泊于停机坪外,应安装一条专用的接地线,将飞机的机壳与大地连接起来。
不过飞机专用的接地线庇护了飞机及机内人员,不能有效保护机外维修人员在雷雨天工作,有时这些维修人员会受雷击经飞机机身触电致伤。
例如,2002年7月15日凌晨,香港5名飞机维修工人在雷暴警告下仍冒雨在香港新机场停机坪检修飞机。
由于飞机遭雷击,电流击中正在机身下工作的修理技工,致使他们受伤送院治疗。
他们仅仅受伤,完全依赖于机场停机坪中防雷系统的保护,否则后果不堪设想。
2.4 雷击飞机的现象及飞机放电通道飞机上所谓的“避雷针”应该只是作为冠状放电(Corona Discharge)时使用的金属凸起吧。
当飞机飞行时摩擦产生静电可以透过“避雷针”渐渐释放电荷,若遭雷殛亦可利用“避雷针”放电。
据说飞机每飞行一万哩就有可能被雷击中一次,但由于机壳大部分皆是导体,因此当飞机遭雷击时,电流会经由机壳流过,并由
机身或机翼伸出的避雷针放电,并不会进入导体内部伤害到里头的乘客,但强电流所形成的磁场,对机上的电子或电气系统会有影响。
不过,万一遭到雷击呢?平均而言,飞机每飞行数万小时就可能会遭雷击一次,还好这强大的电流只会平顺地流过机身或机翼表皮,留下小小的烧蚀洞或缺口,对飞行并无大碍。
现代新型的飞机都具有密封性佳、防止火花引爆的结构油箱。
不过,如果这些电荷不设法释放,一旦飞机落地,它们就会极力寻找宣泄的通路,例如人员、油灌车一旦靠近,这些电荷便伺机释放所有的电能,产生“跳火”的现象,导致人员伤亡、器材设备损坏,甚至引燃油气发生爆炸!因此飞机飞行时,就得设法尽量将电荷放掉。
如果是小型飞机,机身累积的电荷不会太多,在飞行途中,机翼尖端便可自行放电。
但如果是大型飞机,就会在飞机主翼或尾翼装上“静电释放器”,它能够经由尖端放电,在飞行时将过量累积的静电荷释放至大气中,有的飞机的静电释放器甚至多达10个以上。
等到飞机落地或维修时,就得用接地导线连接至接地栓,这样可以将剩余电荷安全引导至地面,也可以使飞机与地面保持同一电位,避免感应放电或遭雷击。
如此一来,飞机就“天”不怕、“地”不怕了!
3 小结
本文通过以上内容说明了为什么飞机遭雷击时机舱内是相对安全的,也介绍了雷击飞机的后果。
虽然在舱内等效与法拉第笼原理中的自由活动区域,为了减少飞机被雷击的机会及危害,目前的方式大概有两种:①采用许多从机身或机翼伸出的避雷针以放电。
②
采用良导体把机壳不良导体的部分,加以连接或遮盖,以疏导电流,减少伤害。