浅析飞机雷击损伤的处置方案

2014-12-11李强

中国科技纵横 2014年14期

关键词：蒙皮章节机身

李强

(深圳航空有限责任公司维修工程部工程技术室,广东深圳 518128)

浅析飞机雷击损伤的处置方案

李强

(深圳航空有限责任公司维修工程部工程技术室,广东深圳 518128)

雷击会影响航空公司的运营并导致航班延误和成本增加,中国民航规章也规定了雷击保护的相关要求。虽然波音和空客飞机都有雷击保护措施来减少雷击从而避免一些不必要的停场和延误,但实际运营当中还是会出现雷击损伤。为了缩短雷击损伤修理的时间,维修人员必须熟练掌握雷击的检查程序,保护措施和修理方法。

雷击损伤保护修理适航

1 引言

根据中国民航航空规章CCAR-25部《运输类飞机适航标准》第25.581条规定，飞机必须具有防止闪电引起的灾难性后果的保护措施[1]。虽然在民用飞机的设计和制造过程中就考虑了雷击对飞机运营的影响，但飞机的设计是基于防雷而不是避雷，所以在实际运营当中雷击损伤不避免，如果处理不当，将给飞机的运营带来安全隐患以及长时间的停场和延误。因此，了解雷击现象和雷击损伤给飞机带来的影响以及掌握正确的损伤检查程序以及修理方法非常重要，本文就此进行探讨。

2 雷击简述

雷电是由于大气层充电产生的结果，大气或云块在气流作用下产生异性电荷的积累使某处空气被击穿，电荷中和产生强烈的声、光、电并发的一种物理现象。通常是指带电的云层对大地之间、云层与云层之间、云层内部的放电现象。大多数飞机遭遇雷击都是云到地这一种类型。

飞机的雷击频率受几个因素的影响，包括飞机运营的地理位置(如经飞机在经常有雷雨天气的地方运营比较容易发生雷击)，以及飞机起飞和降落高度的频率。因为飞机在爬升和下降过程的这一高度比其它高度更容易发生雷击。

目前，飞机上的结构主要由铝合金组成(B787，A350等除外)，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。雷击是从飞机上的一端进入然后从另一端出来，也就是说发生雷击时，飞机上至少有两个雷击点：一个进口，一个出口(如图1所示)。由于飞机是在水平面上前进，所以进口通常在飞机的雷达罩，前机身，吊架等区域，出口在飞机的后部机身，垂直尾翼和水平尾翼等区域。在空中飞机是朝前飞行的，每一次雷击都是沿着机身或发动机向后走，所以在机体上往往会留下多个雷击点，维修人员在进行检查时需要注意找到每一个雷击点。

图1 飞机遭遇雷击的过程[2]

图2 飞机外部雷击区域分类[3]

3 雷击损伤的区域及类型

3.1 雷击损伤的区域

静电荷在尖锐的区域聚集强度较高，因此飞机各个部位遭受雷击的概率有很大不同。根据统计各种雷击点，可以在飞机上分成以下三类雷击区域，如图2所示。

区域Ⅰ：主要是在大翼前缘，大翼后缘，翼尖，发动机，垂尾末端，平尾末端，升降舵，雷达罩等区域。这些区域容易积累大量电荷，最容易遭受雷击，而且受损的程度比较严重。

区域Ⅱ：主要是指机身全表面，包括迎角传感器，皮托管，静压口等区域。这部分区域容易遭受扫掠式雷击(Swept stroke)，通常会发现一连串的雷击点，损伤的程度也不一样。

图3 机身雷击损伤照片

图4 机身雷击损伤处理流程[4]

区域Ⅲ：除区域Ⅰ和Ⅱ之外的飞机机体外表面，相对区域Ⅰ和Ⅱ，这一区域遭受雷击的可能性较低，在实际运行中报告的雷击数量也很较少。

3.2 雷击损伤的类型

根据雷击损伤检查的情况，飞机遭受雷击后可以分为直接损伤和间接损伤两种损伤类型。

直接损伤是一种物理性损伤，直观明显。比较典型的损伤特征是：对于金属材料，蒙皮或铆钉上有烧蚀点、熔化点的现象或者机身外部的金属结构出现变形迹象；对于复合材料，表面有烧蚀点，穿孔或分层。另外，由于大电流会引起局部区域的高温，导致蒙皮或部件表面漆层变色，这也是雷击直接损伤的一个特征。

间接损伤则是另一种损伤类型，因为感应产生了强烈的瞬时电流和电压，从而对机体内部的电子电气系统或设备造成损伤。这种损伤可能是临时性的，雷击过后即可恢复正常，无需更换部件。但也有可能是永久损伤，需要更换损伤的部件。

另外，受雷击电流的影响，电流流经机体表面时产生强电磁场，铁磁材料的结构或仪表可能被磁化。

4 雷击损伤的检查程序

飞机大多数的外部部件是由有足够厚度的金属结构构成用以抵抗雷击，这是防雷击的基本保护，金属蒙皮同样能保护飞机内部电线被磁化。虽然飞机的电子系统使用了防雷击设计，但有时高强度的雷击仍会导致这些部件损伤。因此飞机遭遇雷击后必须完成相关的检查以确保安全。

当飞机遭遇雷击时，维修人员要仔细找到雷击入口和出口点，并找出所有的损伤，并在下次飞行前确认飞机结构，系统部件，电线和接地线等是否恢复正常。在结构上可能有烧伤的孔，这会导致增压区压力降低或导致结构上有裂纹，而对于关键的系统部件，电子设备等也需要确认是否工作正常。对于这些，飞机制造厂商都有相应的雷击检查手册以确保飞机的适航。

如前面所述，有些区域更容易被雷击，比如雷击的出口和入口在区域Ⅰ中经常被发现，很少在区域Ⅱ，特别是Ⅲ中被发现。所以当飞机遭遇雷击时，需有针对性的对某些区域进行重点检查。然而即使在区域Ⅰ和Ⅱ的检查中没有发现雷击损伤，也强烈建议检查区域Ⅲ是否有损伤。总之，必须找出区域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ的雷击入口和出口点并检查这些雷击点周围的区域是否有损伤并按需进行修理或更换部件。

5 雷击损伤的处理

飞机制造厂商在制定结构修理手册(SRM)时会把雷击允许损伤和修理方法编入其中。根据章节的不同，雷击损伤的标准和修理方法相应的分散在不同章节之中。维修人员发现雷击损伤后，应先确定损伤的部位，然后查询SRM手册相关章节确认损伤是否超标，并按需进行修理。不同的机型对损伤的处理归类也不同。比如B737NG机型的机身雷击处理方案都放在了统一的子章节中，雷击处理的方法相对比较容易掌握，而空客A320机型的机身雷击处理则分散在不同的子章节中，实际工作当中需根据雷击位置的不同而查询的章节。下面以空客A320机型机身某一位置遭遇雷击举例说明雷击损伤的处理流程。

如图3所示，飞机蒙皮上发现两个雷击点，损伤只在蒙皮区域，紧固件没有损伤。

首先查询SRM手册，确认损伤区域的站位，明确适用的章节，然后查找该章节对于这一区域允许损伤的处理流程，如图4所示。

最后经测量损伤尺寸以及完成详细检查后，确认损伤可保留50FC，飞机可直接放行。

对于超出允许损伤标准的雷击，除需恢复原有的的结构完整性，极限载荷强度外，还可能需要恢复表面涂层和材料，比如某些电子部件区域遭遇雷击后需恢复表面涂层和铝膜以保护内部的电子部件。

维修人员在日常学习中应加强雷击损伤评估和修理方法的培训，包括雷击损伤的原因，损伤的类型，损伤检查方法，允许损伤限制，修理方法和保护涂层的恢复等。这样在实际工作当中才能快速处置雷击损伤，从而缩短飞机停场时间，提高经济效益。