12.12 涨知识!飞机上天的时候,如何避免雷击活下来?

涨知识!飞机上天的时候,如何避免雷击活下来?


我们都知道,如果在空旷的地方遇到打雷,最高的东西将成为被雷电锁定的目标。那么飞机飞得这么高,怎么就没事呢?


事实上,飞机也经常被雷击中,只是你不知道而已。


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飞机为什么“挨雷劈”?


大多数击中飞机(90%)的雷电都是由飞机触发的,当云与云之间的电场足够强、空气足够潮湿(或有大量能导电的粒子),那么我们的飞机在这时飞过云地之间,很容易成为导电的大粒子,诱发雷击闪电。

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而剩下的10%(自然起始的雷电),应该是在击中飞机的过程中,飞机自身导致的电场畸变导致的。


飞机穿越对流层时,上空有带强电的云与飞机产生了强烈的电磁感应,飞机的上部带上了与那块云下部相反的电荷,飞机的下部带上了与那块云下部相同的电荷。于是,那块云的下部与飞机的上部之间便发生了闪电。


不过,也不用过于担心。有数据统计,每架正常运行的飞机,基本上每年都会遭到一次雷击,基本不会导致灾难性后果。


这是因为目前商用飞机外壳为金属材料,具有良好的屏蔽效果,飞机内部的人员和设备相对比较安全。



但这并不代表飞机遭遇雷击,每次都没有任何损伤。


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俄罗斯客机火灾事故

今年五月,一架从莫斯科飞往摩尔曼斯克的俄罗斯国际航空公司客机(SSJ-100),由于故障返回莫斯科谢列梅捷沃机场,在紧急降落时起火。


有人称“我至少看到一道白光”。


据媒体报道,造成事故的原因可能是飞机遭遇雷击,最终飞机上自动化设备失灵。这次事故的飞机上共有73名乘客和5名机组人员,最终78人中,共41人遇难。


飞机在降落期间两次撞上跑道、机起落架折断、发动机起火。社交媒体上的视频画面显示,这架飞机在降落滑行过程中,机尾后不断冒出浓烈的黑烟并伴有火焰,机上部分乘客通过充气滑梯逃离,大火烧毁了飞机的一半机身。


事实证明,即便大多数的闪电没法对我们造成威胁,但我们依然不能小看它们。


雷暴云是闪电的主要产生源,当云中局部电场超过400KV/m时,就能发生闪电。


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遇到闪电怎么办?


监测发现:当闪电发生时,雷暴云中的电场强度可达到每米2万伏特以上。所以,避免雷击的最佳方式,就是躲避。


一旦飞机与闪电正面碰上“硬刚硬”,吃亏的总是飞机,最好的情况当然是相安无事。不然,雷击带给我们的破坏,轻则无线电罗盘失灵、电源损坏,重则机毁人亡。


雷电电流在流经飞机机身的时候,可以在几微秒内传送巨大能量。它可以让材料熔化或汽化,使部件损毁或扭曲。


如果燃油口有着易燃的油气混合物,情况还会更加糟糕,它很容易发生点燃现象。倘若火苗不幸窜入油箱,将导致剧烈的燃油爆炸,后果更是不堪设想。


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▲雷电电流流经飞机油箱的路径及可能引发故障的区域(图片来源:NASA)


所以,遇到闪电,能避则避。

防雷设计


一般飞机上的气象雷达会实时勘测飞行环境,来自地面的气象预报也能帮助飞行员获知天气信息,帮助我们的飞机尽量远离雷雨严重的区域。


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▲机载气象雷达原理示意图


即便有了气象雷达,也不能百分百保证我们飞机行程中的安全,所以我们还应该有二手准备:为了保证飞机和机载设备的安全,还必须进行防雷电设计。


在雷电防护设计中,油箱无疑是重中之重,因为一旦油箱燃烧爆炸,基本都会造成十分严重的后果。为了避免油箱燃烧爆炸,燃油系统都被设置安放在放电电弧直接附着概率很低的区域


油箱和内部可能带电的部件,也被设计为低阻抗通路。这样,雷电电流在通过时生成的热量就不会过大,部件间隙之间也很难形成电火花


同时,飞机的框架间、蒙皮与结构间等一些必要地方,都被设计成低阻抗通路,进一步地保证我们飞机的安全。


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除此之外,设计者们还会在垂直安定面、翼尖等凸出飞机表面的位置都装有

放电刷,它们会瞬间将流经的电流释放出去。


电荷通常集中在飞机外表比较尖、薄的边缘区域,如果没有放电刷,在电荷积累到一定能量时将导致机体与空气之间的击穿放电。


而放电刷就是负责与地面相接,将雷击电流导入大地,保证飞机的安全。

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