12.12 漲知識!飛機上天的時候,如何避免雷擊活下來?

漲知識!飛機上天的時候,如何避免雷擊活下來?


我們都知道,如果在空曠的地方遇到打雷,最高的東西將成為被雷電鎖定的目標。那麼飛機飛得這麼高,怎麼就沒事呢?


事實上,飛機也經常被雷擊中,只是你不知道而已。


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飛機為什麼“挨雷劈”?


大多數擊中飛機(90%)的雷電都是由飛機觸發的,當雲與雲之間的電場足夠強、空氣足夠潮溼(或有大量能導電的粒子),那麼我們的飛機在這時飛過雲地之間,很容易成為導電的大粒子,誘發雷擊閃電。

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而剩下的10%(自然起始的雷電),應該是在擊中飛機的過程中,飛機自身導致的電場畸變導致的。


飛機穿越對流層時,上空有帶強電的雲與飛機產生了強烈的電磁感應,飛機的上部帶上了與那塊雲下部相反的電荷,飛機的下部帶上了與那塊雲下部相同的電荷。於是,那塊雲的下部與飛機的上部之間便發生了閃電。


不過,也不用過於擔心。有數據統計,每架正常運行的飛機,基本上每年都會遭到一次雷擊,基本不會導致災難性後果。


這是因為目前商用飛機外殼為金屬材料,具有良好的屏蔽效果,飛機內部的人員和設備相對比較安全。



但這並不代表飛機遭遇雷擊,每次都沒有任何損傷。


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俄羅斯客機火災事故

今年五月,一架從莫斯科飛往摩爾曼斯克的俄羅斯國際航空公司客機(SSJ-100),由於故障返回莫斯科謝列梅捷沃機場,在緊急降落時起火。


有人稱“我至少看到一道白光”。


據媒體報道,造成事故的原因可能是飛機遭遇雷擊,最終飛機上自動化設備失靈。這次事故的飛機上共有73名乘客和5名機組人員,最終78人中,共41人遇難。


飛機在降落期間兩次撞上跑道、機起落架折斷、發動機起火。社交媒體上的視頻畫面顯示,這架飛機在降落滑行過程中,機尾後不斷冒出濃烈的黑煙並伴有火焰,機上部分乘客通過充氣滑梯逃離,大火燒燬了飛機的一半機身。


事實證明,即便大多數的閃電沒法對我們造成威脅,但我們依然不能小看它們。


雷暴雲是閃電的主要產生源,當雲中局部電場超過400KV/m時,就能發生閃電。


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遇到閃電怎麼辦?


監測發現:當閃電發生時,雷暴雲中的電場強度可達到每米2萬伏特以上。所以,避免雷擊的最佳方式,就是躲避。


一旦飛機與閃電正面碰上“硬剛硬”,吃虧的總是飛機,最好的情況當然是相安無事。不然,雷擊帶給我們的破壞,輕則無線電羅盤失靈、電源損壞,重則機毀人亡。


雷電電流在流經飛機機身的時候,可以在幾微秒內傳送巨大能量。它可以讓材料熔化或汽化,使部件損毀或扭曲。


如果燃油口有著易燃的油氣混合物,情況還會更加糟糕,它很容易發生點燃現象。倘若火苗不幸竄入油箱,將導致劇烈的燃油爆炸,後果更是不堪設想。


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▲雷電電流流經飛機油箱的路徑及可能引發故障的區域(圖片來源:NASA)


所以,遇到閃電,能避則避。

防雷設計


一般飛機上的氣象雷達會實時勘測飛行環境,來自地面的氣象預報也能幫助飛行員獲知天氣信息,幫助我們的飛機儘量遠離雷雨嚴重的區域。


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▲機載氣象雷達原理示意圖


即便有了氣象雷達,也不能百分百保證我們飛機行程中的安全,所以我們還應該有二手準備:為了保證飛機和機載設備的安全,還必須進行防雷電設計。


在雷電防護設計中,油箱無疑是重中之重,因為一旦油箱燃燒爆炸,基本都會造成十分嚴重的後果。為了避免油箱燃燒爆炸,燃油系統都被設置安放在放電電弧直接附著概率很低的區域


油箱和內部可能帶電的部件,也被設計為低阻抗通路。這樣,雷電電流在通過時生成的熱量就不會過大,部件間隙之間也很難形成電火花


同時,飛機的框架間、蒙皮與結構間等一些必要地方,都被設計成低阻抗通路,進一步地保證我們飛機的安全。


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除此之外,設計者們還會在垂直安定面、翼尖等凸出飛機表面的位置都裝有

放電刷,它們會瞬間將流經的電流釋放出去。


電荷通常集中在飛機外表比較尖、薄的邊緣區域,如果沒有放電刷,在電荷積累到一定能量時將導致機體與空氣之間的擊穿放電。


而放電刷就是負責與地面相接,將雷擊電流導入大地,保證飛機的安全。

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