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飞机也怕遭雷击

2015-10-14

少年科学 2015年9期
关键词:避雷针电荷静电

最近,美国西雅图两架飞机被闪电击中,但飞机和乘客都安然无恙。不少人说,飞机都有防雷装置,所以不怕遭雷击。真是这样吗?让我们来探个究竟吧!

飞机防雷

事实上,飞机也怕遭雷击。为了防雷,飞机制造厂商和飞机驾驶员可都想尽了办法。总的来说,对于雷电,飞机主要采取这几招。

一是“躲避”。客机一般飞行在云层之上,没有哪个驾驶员愿意往云层中钻,尤其是雷暴云,那可是个危险的地方。

另外,飞机上配有气象雷达,加上地面的气象预报,驾驶员能实时地获得当地的气候情况,让飞机尽可能远离雷暴云。遇到雷暴云,或者爬高,或者从旁边绕过去。躲是第一位的,躲不过,就看运气。

二是“泄”。建筑物要防雷,可以采用避雷针。同样,飞机也装有模样类似避雷针的放电刷。只不过,建筑物上避雷针的作用是把闪电、空气中积攒的电荷引到地下,而飞机上的放电刷则是把静电和闪电引到大气中。

飞机上的放电刷除了在遭受雷击时会发挥作用外,在平时,它的主要功能是把飞机在飞行过程中产生的静电释放出去。

客机或战机在高速飞行时,机身与大气强烈摩擦,还有飞机各部件的运动摩擦,不可避免会产生大量静电,若不及时释放出去,积累到一定程度必然会带来危险。而放电刷利用尖端放电原理,把静电或电流释放出去。

由于导体尖端的电荷特别密集,电场特别强,导致在尖端物体附近的空气被电离成离子态,而离子态的分子拥有导电性,避雷针和放电刷都是依靠放电,将电荷引入地下或释放到空气中。

三是“导”。“导”就是把飞机上一些非金属部件上的电流导出去。过去,大部分飞机都是一个大金属罩,“导”的问题不是很大。但目前,很多客机采用复合材料,这些材料大多是不良导体,要是被闪电击中,瞬间的大电流会带来危险。所以,在飞机上的雷达罩、复合材料等非金属结构中加入导电性很好的金属条,金属条与飞机金属外壳连接,如此,就能把静电和雷击时遇到的强电流引导到飞机机身的金属蒙皮上。

耐受雷击

雷达一般安装在战斗机的头部(也就是雷达罩)。雷达罩不能采用金属蒙皮或金属网,否则雷达波会被屏蔽而失去作用。因此,雷达罩在雷击中很容易受伤,在飞机设计时需要格外关照,进行多次测试。

飞机内部的电子仪器是最脆弱的部件,大电流会让其短路。在设计飞机时,需要根据飞机结构,把精密的电子仪器安装在比较不容易受到伤害的位置,尽量远离最容易被雷击的区域。

几乎每架正常运行的飞机每年都要遭到一次雷击。中国的统计数字为,飞机平均每飞行1万小时就有可能被雷击中一次。而国外的统计数据则是,飞机日利用率7小时,每12个月就可能发生一次雷击;如果飞机日利用率10小时,则每10个月就可能发生一次。

常在河边走哪有不湿鞋,常常在天上飞,难免遭雷击。所以,你也看到了,飞机被雷击中绝不是一件概率极低的事件。甚至,飞机还曾被喻为雷电的“活靶子”,更有甚者,本来没有闪电,或者说,云层中还不存在足以产生闪电的条件,但是飞机这个满是电荷(摩擦起电)的大家伙一飞过,就能导致闪电的产生,这就是诱发闪电。

因此,完全杜绝被雷击是不可能的。既然如此,飞机制造厂商只能在“耐雷击”上狠下功夫才是正道。也正因为这样,很多国家,比如美国明确规定:飞机必须能承受灾难级闪电的袭击,在任何可预见的情况下,飞机的设备、系统都能发挥其基本功用。

闪电击中后的伤疤

飞机被闪电击中后,会留下一些伤疤,有经验的飞机工程师一眼就能判断出这个伤疤是不是雷击造成的。

乘客怎么办

这个不用过于担心。飞机被雷击时,相对来说,乘客比飞机还要安全,而且是安全得多。甚至,很多时候,飞机被雷击了,但乘客却浑然不觉。

飞机就是一个大金属笼子,机身大部分是由铝制成的,可以防范千万伏的闪电。而客舱内部与外面的金属机身是绝缘的,这基本上就是一个法拉第笼。

综上所述,飞机也怕遭雷击。但是百余年来,飞机的防雷击性能一直在提升,这也是新闻上常有报道飞机遭雷击却安然降落的原因。

而对于我们乘客,乘坐飞机时,也不必对此过于担心。飞机的机身结构和材质决定了就算闪电来了,有飞机给我们“顶着”。

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