飞机的静电防护技术

静电的产生与空气的湿度有很大关系。湿度高
时，空气中所含有的水分子就多，物体表面吸 附的水分子也多，表面的电阻率降低，使静电 荷容易由高电位传到低电位而积聚不起来，产 生的静电电压必然较低。相反，空气的湿度较 低时，同样的活动就会产生较高的静电电压。 产生以后，具有以下两个显著的特性： ⑴ 静电荷会在与地绝缘的各种材料、物体以及 人体不断地聚积起来，使其周围空间形成静电 场，这种电场的强度足以击穿目前各类集成电 路的绝缘层，使其失效。
静电放电的能量，对传统的元器件影响甚微且
不易察觉。但对于高密度集成电路来说，静电 场和静电流却成为致命的杀手。凡是静电放电 敏感器件，不管它是安装在设备里面的，还是 安装在产品组件上和印制电路板上的，或者是 单个集成电路片，一旦遭受到静电放电，就会 使器件的物理和电气性能发生改变而失效。器 件在遭受静电放电以后，放电电流会烧穿器件 的氧化膜。在电子显微镜底下可以观察到器件 心片上有像“弹坑”一样的孔洞，图4－5－3 所示的是一个集成运算放大器芯片，在遭到静 电放电破坏以后，用电子显微镜拍下的照相图。 在照片上可以清楚地
（二）飞机结构静电的防护技术 为了防止飞机结构中静电荷积聚所带来的严重危害，
可采取以下两种技术措施： 1、电气搭铁． 就是接地． 2、静电放电索．

1、电气搭铁：把飞机结构中各个分离部件之间 形成低电阻连接，以消除各部分之间存在的电位差。 电气搭铁可以是固定于金属零件（例如非金属连接 件每一侧的管子）间的金属条导体，也可以是连接 活动部件（如操纵连杆，飞机操纵面以及安装在柔 性安装件，如仪表板、电子设备安装架上的元件） 之间的短长度柔性编织导体构成。这种连接搭铁条 （简称为搭铁条）的一些典型实例如图4－5－1所 示。
第五节
静电放电防护技术
在民航飞机维修实践中，主要有两类容易由静
电放电引发的设备故障、威胁人身安全或影响 飞行安全。
一类是由于飞机在飞行过程中由沉积起
电和静电感应产生的高压大电流的静电 放电。 另一类是由人体所穿着的各类容易产生 静电的衣物等原因产生的静电对机载静 电敏感设备的破坏。
一、飞机结构的静电的产生及其防护技术
某些静电荷常常会留在飞机上，为此要给停留到地
面后的飞机提供漏电到地的路径。这有两种方法：
一种是飞机前后起落架的轮胎采用具有良好
导电性的橡胶制造； 另一种是固定于起落架轮轴上的柔性钢丝与 地面作实体接触。这两种方法可以单独使用 其中的一种。也可以是两者组合使用。
电晕放电：飞机在空中飞行Hale Waihona Puke Baidu间，为了均衡大气与
2．静电感应——当飞机飞入某些类型的云所形成 的静电场时，在飞机中产生感应电荷。静电感应可 以产生1千万伏电压和可能的数千安培的电流通过飞 机。 不管飞机是以何种方式获得静电荷，它与大气间造 成的电位差会产生放电。由于飞机各分离零件以及 飞机工作所需要的所有系统间有电位差，则飞机结 构的各部分之间产生潜在的放电的危险。这种放电 现象一旦发生就会干扰无线电通信和导航信号，甚 至引发火灾。另外，人员在接触飞机的设备和零件 时有触电的危险。
定位螺钉 铝基座 铝基座 定位螺钉
安装在机 翼后缘 图4－5－2
安装在机翼翼尖
静电放电器
二、人体静电的产生与机载静电敏感设备 的静电故障的防护技术
现代飞机的机载设备因其内部的集成电路由于
静电放电而失效，使整台设备处于故障状态。 这种因静电放电而引起的设备故障称为静电故 障。那些遭受静电放电而失效的集成电路称为 静电放电敏感器件。可见静电故障是由静电放 电所引起的，而人为地随便触摸和错误操作静 电放电敏感器件是造成静电故障的直接原因。
2、消除静电的方法 使产生的电荷迅速泄漏掉是静电防护中行之
有效的方法。最积极也是最有效的抗静电方 法是：把产生的静电迅速地向大地泄漏掉。 泄漏静电方法，大致有3种：接地；提高周围 环境湿度；增加材料的电导率。
3、静电防护接地技术 接地是经典防护最有效和最基本的技术措施
之一，良好的接地是保证事故发生时静电电 荷迅速泄漏，从而避免静电危害发生的有效 手段。因此，静电接地是一切静电敏感产品 在生产加工、仓储运输和使用维护过程中必 须随时注意的技术问题。
图 4 － 5－ 1
搭铁方法
可使连杆运 动的足够长 的搭铁线
金属夹
飞行操纵面
一般说来，搭铁有主和辅之分，这是根据所存
在的静电荷引起的电流大小来确定的。
（１）主搭铁：导体用于主要的部件、发动机、 外部表面、（如飞机操纵面）与机体结构（飞机 的接地）之间。 （２）辅搭铁：导体用在零部件与地之间以及 按规定不需要主搭铁的地方，例如通有易燃流体 的管路、金属管道、接线盒、门板等等。
图4－5－3一个集成运算放大器芯片，在遭到 静电放电破坏后，电子显微镜拍下的照相图
看到有一个直径为6μm的“弹坑”。图中Ａ所
示的部分是芯片的敷铝薄膜；Ｂ所示的部分是 二氧化硅基底。 不同的静电放电敏感器件所能承受的静电电压 的大小也不相同，表4-1列出了几种器件芯片 的静电破坏电压的数值。
⑵ 聚积起来的静电荷与地之间形成了电位差，
并伺机与地之间形成放电。因此，只要带电体 （包括人体各部分）触及微电路时就会产生放 电电流。这种放电的电流有可能将微电路的导 体烧熔（见图4－5－3）。
三、静电防护系统
1、人体静电的防护： 人体静电防护的主要目的包括：防止人体电击
事故及由此引起的二次事故的发生；防止带电 的人体放电成为气体、粉尘、液体的点火源， 并防止由此引发燃爆事故的出现；防止带电的 人体放电造成经典敏感电子元器件或其它敏感 产品（硅片、感光胶片等）的击穿损坏。 人体静电防护措施有：
（一）静电放电敏感器件 微电子技术的飞速发展，大规模、超大规模集
成电路在机载设备中的广泛使用，使得现代飞 机的性能越来越先进。高密度集成电路的功能 很强，尺寸很小，速度很快，功耗很低，而且 价格愈益便宜，这使机载设备的设计应用带来 极大的技术经济效益。但与此同时，因为线距 缩小而带来耐压降低，线路面积减小而使耐流 容量降低。使高密度集成电路只能承受毫伏级 电压和毫安级电流，在遭受到静电放电的能量 时就可发生击穿或烧熔现象而导致器件失效， 成为静电放电敏感器件。
静电接地的目的是使物体与大地之间构成电气
上的泄漏通路，将物体上产生的静电电荷及时 泄漏至大地，防止物体上静电荷的积聚；防止 物体处于带电体附近时受到带电体的静电感应； 限制带电物体的静电电位上升，从而限制由此 产生的静电放电。
静电放电器：为了使电晕放电发生在干扰为最
小的地方，所采用的措施是用静电放电索（或 称为静电放电器）。静电放电器为飞机结构中 累积的静电荷提供较容易逸出的出口，使电晕 放电在人为预定点发生。 静电放电器安装位：通常把静电放电器安装在 飞机的副翼、升降舵和方向舵的后缘。典型的 静电放电器用镍线制成刷状或索状，以便提供 更多的放电点。如图4－5－2所示，安装于机 翼后缘和安装于机翼翼尖上的静电放电器，就 是制成小金属杆的形式。
电磁干扰对飞机的电气、电子设备及电磁设施工作的性能有直接
的关系,常常会例如飞机发动机点火系统产生的高频电磁振荡， 直流电机的电刷与换向器之间产生的火花，以及开关电器触点间 隙中发生的火花放电，会对飞机的无线电通信产生干扰；开关式 稳压电源产生的高频浪涌噪声，变速恒频交流电源系统中的逆变 器产生的电磁噪声等均会对飞机各个系统产生干扰。 特别是计 算机广泛应用于飞机系统中，对计算机的电磁干扰控制问题尤为 突出。如继电器这种在飞机系统中用得很多的控制元件，当它工 作时，触点通断所产生的瞬态电磁脉冲便可使计算机工作不正常。 不仅飞机上许多系统存在着电磁干扰现象，自然界产生的雷电噪 声、大气噪声和宇宙噪声等的一些电磁效应，也会对飞机系统产 生电磁干扰。本章重点分析有关静电防护的知识。
表4-2 人体的带电电压（KV）
序 号 1 2 3 4
下 身衣物
上 身 衣 物
木棉
毛
丙稀
聚酯
尼龙
维尼 龙/ 棉 1.8 0.3 1.2 13.8
棉衣100 ％
1.2 0.6 4.2 14.1
0.9 4.5 8.4 15.3
11.7 12.3 19.2 13.3
14.7 12.3 17.1 7.5
1.5 4.8 4.8 14.7
由于集成电路其集成度高，集成线路间分布电
容容量很小，导线之间、元器件之间的绝缘层 均为0.1～0.3μm，氧化膜的分布电容也很小。 所以，静电稍有积累，电容上即产生很高的电 场强度，线路很容易损坏。许多微电路，例如 CPU，RAM，ROM，I/O，D/A，A/D等都是 用导电薄膜、介质薄膜、绝缘薄膜等构成电阻、 电容、电感、器件的隔离介质，由于非常薄， 所以对静电的防护能力特别弱。
第四章 飞机的电磁干扰的控制 和静电放电防护技术 概

述
现代飞机新技术的应用，及先进的弱电子技术的 应用，给飞机大型化、远程化和高度自动化创造了条件。 但是也带来了两个方面的问题：
一、许多系统存在着复杂的电磁干扰现象，还有自然
界产生的一些电磁效应，影响飞机系统工作的可靠
性。 二、静电放电对飞机的影响也很严重。 会危及飞机的静电放电敏感器件，危及设备的安 全，甚至造成设备永久性的损坏。
飞机结构中静电荷的电位，需要不断地产生静电放 电。然而，通常放电的速率要比飞机累积电荷的速 率低，结果仍然会使飞机的电位升高到产生电晕放 电的数值。在能见度很低时或在夜间就可看到电晕 放电时的辉光。电晕放电往往发生在飞机结构的弯 曲部位处和最小半径部位处，譬如翼梢、尾缘、螺 旋桨尖、水平和垂直安定面、无线电天线、空速管 等并引起干扰，特别是对无线电频率信号的严重干 扰，使飞机的通信、导航系统无法正常工作。
维尼龙/棉 55/45
聚酯/人造 丝65/35 聚酯/棉 65/35
表4-2中所列的数据，说明人体带电电压的高
低与所穿衣料有关。不同的衣料所带电压是不 同的。当然这是在人体与地绝缘的情况下测得 的。如果人体与地相连接，则人体中的静电荷 都会泄漏到地而不可能累积静电荷，也就不会 有静电压产生。 用人造革、泡沫塑料、橡胶、塑料贴面板等容 易产生静电的材料制成的工作台、家具、工作 室墙壁及各种塑料包装盒，在使用过程中不可 避免要发生摩擦，从而产生静电；高速流动的 气体或液体，因为与设备的腔壁和管壁发生了 摩擦也会引起静电。
（一）飞机结构中静电荷的产生及危害 飞机在飞行期间，在其结构中会累积起静电荷。 这些静电荷的产生有两方面的原因：
1．沉积起电——飞行过程中，机身与空气 中的雨滴、雪花、冰晶、沙尘、烟雾及其他大 气污染物等粒子流发生撞击和摩擦时会引起一 种所谓的沉积起电，粒子流中的静电荷就建立 在飞机的外表面。
（1）接地：决定触电强度的最主要因素是电
流而不是电压，流过人体的安全电流的上限 为5mA。实现人体接地具体措施包括：是用 导电性地坪或导电性地垫，并且人员穿上防 静电鞋袜，形成组合接地；佩戴防静电腕带 并可靠接地。
（2）服装防护 人应穿戴防静电工作服装等，其作用也包括
减少静电的发生、增强静电的泄漏和防止静 电荷的局部堆积等。 （3）环境防护 在可能的条件下应维持足够高的湿度，例如 50%以上的房间内湿度。使用洁净技术，包 括洁净厂房、吹离子风等，以减少空气中和 衣物上的含尘浓度，这是防止人体附着带电 的有效措施。
表4－1 几种器件的静电破坏电压 序号 1 静电放电敏感器件 场效应晶体管 静电破坏电压（V） 150～1000
2
3 4 5
互补型金属氧化物半 导体晶体管 双极型晶体管
可控硅整流器 精密薄膜电阻
250～1000
4000～15000 4000～15000 150～1000
（二）静电的产生及其性质 造成静电放电敏感器件损坏的静电是很容易产
生的物理现象，两种不同材料的相互摩擦是产 生静电荷的主要原因。例如当人穿塑料底或皮 底鞋在铺有绝缘橡胶、地毯上行走时，就会因 摩擦引起带电；人穿的各种化纤制品服装、鞋、 袜彼此之间互相摩檫产生静电，这些静电传给 人体，使人体带电（当人体对地绝缘时）。有 人做过测试，在室温20℃，相对湿度40%时测 得人体带电的电压如表4-2所列的数据。