民航空管通信导航监测设施设备的防雷技术初探

摘要：随着民航行业的蓬勃发展和对空域管理的日益重视，民航空管通信导航监测设施设备的作用日益凸显。由于目前我国在这方面的相关法律法规还不够完善，导致防雷措施不规范等问题，使设备在正常运行时受到了雷电活动的潜在危害。因此，加强防雷工作是保障空管安全稳定的重要手段。本文从雷达天线系统，无线电导航系统等方面入手，分析了民航空管通信导航监测仪器的防雷问题，并探讨了民航空管通信导航监测设施设备的防雷技术。旨在为相关领域提供有益的参考和指导，提高其实际应用价值。

关键词：民航空管；通信导航监测设施设备；防雷技术

民航空管通信导航监测设施设备的防雷技术是确保飞行安全和通信导航设备正常运行的重要环节。随着民航业务的不断发展和技术的进步，雷电对设备的威胁也与日俱增。雷击可能导致通信中断、导航误差以及设备故障等严重后果，因此采取有效的防雷措施至关重要。本文将探讨民航空管通信导航监测设施设备的防雷问题，从雷达天线系统、无线电导航系统等方面入手，分析现有的防雷技术，并提出改进和完善的建议。通过本文的探讨，将有助于加深对民航空管通信导航监测设施设备防雷技术的理解，并为相关专业人员提供参考和指导，以提升飞行安全和设备可靠性。

一、民航空管通信导航监测设施设备的重要性

（一）飞行安全保障

民航空管系统是确保飞行安全的关键环节，承担着与飞行员实时交流、提供准确导航信息和监控飞机位置等任务。提及雷击对设备造成的潜在威胁，雷电是导致通信中断和设备故障的主要原因之一。防雷技术在维护设施设备可靠性方面具有重要的作用，包括接地系统、避雷针和防雷接闪器等方面。

（二）航空交通流畅性

民航空管通信导航监测设施设备的运用对于空中交通流畅具有重要的意义，对于航班准点运行、航线规划和空中交会的顺利进行至关重要。设施设备的故障一旦发生，会导致通信混乱、航班延误及空中交通拥堵的风险。同时，飞行管制系统也是十分重要的，如自动相关监视（ADS-B）、雷达监视和通信导航设备的互联互通性[1]。

（三）导航准确性

通信导航设备在飞行员航线规划、目视导航和仪表着陆等方面具有重要的作用。设备故障可能导致的导航误差会造成飞机航路偏离、导航不准确以及飞行员决策失误等严重问题。而导航技术的应用，如全球卫星导航系统（GNSS）和性能增强型导航（PBN），可以提高导航的准确性。

（四）救援和紧急响应

设施设备在应对紧急情况、事故调查和救援行动中扮演着关键的角色。当遇到航空器撞水事件或失踪事件时，通信导航监测设备可以提供关键信息，支持搜索和救援行动。同时，通过数据记录和回放系统可以分析事故原因，并改进飞行安全措施。

二、雷电活动对设备运行的潜在威胁

（一）设备损坏

当雷电击中设备或其附近时，电流和能量会沿着设备的导体路径流动，引发电磁脉冲和电能过载。这可能导致设备的电子元件受到损坏，如集成电路、传感器和电路板等。设备损坏不仅会使设备失去正常功能，还需要花费时间和资源进行修复或更换。

（二）信息丢失

雷电活动可能导致设备中存储的重要信息丢失，例如，航班数据、通信记录、导航图表和飞行计划等。这可能对飞行员和空中交通管制人员的工作产生负面影响，导致误解、错误决策和危险情况的发生。

（三）通信中断

由于雷电产生的电磁干扰，设备的通信链路可能会中断或受到干扰。这可能导致飞行员与空中交通管制人员之间的实时沟通中断，造成误解、指令延迟或无法及时协调和支持。

（四）延误和取消航班

当设备受到雷电活动的影响而无法正常运行时，航空公司可能需要延迟、取消或重新规划航班。这将给航空公司带来运营成本上的损失，并给乘客造成不便和时间延误[2]。

（五）系统瘫痪

在极端情况下，如强雷暴天气，整个民航空管通信导航监测系统可能因雷电活动而瘫痪。这将产生连锁反应，影响整个航空交通系统的正常运行，造成严重的安全风险和经济损失。

三、常见的防雷措施

（一）防雷接地系统

防雷接地系统是通过将设备与地下的大地形成良好的导电路径，将雷击电流有效引入地下，从而保护设备免受雷电冲击。它通常由接地网、接地极和接地导线等组成。接地网是一种由许多金属杆或导体组成的网状结构，埋在地下，以提供低阻抗的导电路径。接地极是一个垂直埋入地下的金属杆，用于进一步降低接地电阻。接地导线则连接设备和接地系统，确保雷电电流可以通过接地系统流向地下[3]。

（二）避雷针

避雷针是一种尖锐的金属导体，通常安装在建筑物或高耸物体的顶部，如塔楼、建筑物的天线、桥梁和电力输电线路等。避雷针通过其尖锐的形状和导电特性，将周围的雷电放电吸引到自身，并将其引导到地下。这样可以避免雷电直接击中建筑物或设备，减少雷电对它们的损坏风险。

（三）避雷带

避雷带是通过安装金属导线或导体带在建筑物周围的墙壁或屋顶上，以保护建筑物免受雷电损害。避雷带通过连接的接地系统将雷电放电引导入地下。这样可以确保雷电能够安全地通过避雷带和接地系统流向地下，而不会对建筑物和设备造成损害。

（四）避雷装置

避雷装置是一种专门设计的电气装置，用于保护设备免受雷电冲击。它通常安装在设备的电源线路或信号线路上，通过使用可调节的电阻、放电管或瞬态电压抑制器等元件，限制和分散雷电冲击。避雷装置能够将过高的雷电电压和电流引导到地下或消散，保护设备的完整性和正常运行[4]。

四、民航空管通信导航监视设施设备中防雷技术分析

（一）系统的防雷

近年来，为了确保电子信息设备的正常运行，雷电防护已经从简单的直击防雷升级到了系统化的防雷新阶段。随着我国民用航空事业的飞速发展，对通信导航、雷达气象等各类电子设备提出了更高的要求，而这一技术基础又离不开防雷工程的实施。目前，民航空管通导设施设备所采用的主要防雷方式是系统防雷。其原理基于雷电入侵所引起的热效应、冲击波作用、电动力作用、静电感应和电磁感应作用、高电位引入与反击等多种危害方式和途径。通过直击雷防护等电位连接网络、共用接地系统、安装信号/电源防雷箱、综合布线及屏蔽等措施和手段，实现了全方位的防护和综合治理，这是一项高度精密的系统工程。

（二）监测防雷智能化技术

尽管系统防雷已成为一种全面满足雷电防护要求的综合解决方案，但仍存在多方面的缺陷[5]。其中最主要的一点是对雷击事故的应对能力较弱。在以可靠性为中心的防雷系统运维管理中，系统的防雷能力仅限于回应式和预防式阶段。而在防雷减灾方面，运维人员仍处于“被动防护”状态，无法确保在雷电袭击前就能及时获取防雷设备的正常运行情况，并排查出潜在的防雷系统隐患，以便更换或调整已出现或易出现故障的防雷设备。因此，如何帮助运维人员规避上述风险，消除防雷系统隐患，全面提升防雷综合管理水平，是防雷行业亟须解决的难题。因此，随着科技的不断进步，智能防雷系统应运而生。智能防雷系统的引入将防雷系统的运维管理水平提升至预测式甚至前瞻式，从而实现了防雷减灾的“主动预防”，为防雷行业带来了深刻的变革。

五、民航空管通信导航监测设施设备的防雷技术措施

（一）确保避雷针安装得当

在应对雷电威胁的措施中，安装避雷装置是一种被广泛采用的方法。目前，由于其具有较强的防护能力和较低的造价，避雷装置被广泛应用于各类建筑物的避雷系统中。在正确安装避雷针时，首先要考虑的是避雷针的数量和位置的合理性，以最大限度地减少天线波束对空管设备所带来的不良影响。同时，还必须确保避雷装置有效运行，将雷灾损失降到最低。其次，为最大程度地避免雷击闪电事故的发生，应将避雷针安装于室外位置，这样范围之内，最大限度发挥其保护作用，减少雷电对配电线路的影响和伤害。

（二）重视接地防护

为了更好地发挥配电线路的作用，以服务于空管设备和日常业务为目的，在进行防雷接地时，可以考虑采用共用接地的方式，即保护接地和工作接地，以达到更好的效果。在电力配电线路机房内，共用接地应遵循“就近原则”，并对其与电气及其他线路之间的关系进行科学处理，以避免相互干扰所带来的负面影响。对于一些需要长时间运行的配电线路，必须考虑雷电过电压对其带来的危害，同时也要注重接地装置的合理选择。采用低阻抗接地网的设计理念和方式，使得防雷系统在遭遇累积闪电时能够充分发挥其防雷作用，并对外部电涌做出反应，从而有效地平衡配电线路中各个线路部位的电压，避免空管设备及配电线路因电位差造成损坏。

（三）加强电力分配系统的电流波动防护

电涌是一种常见的雷击表现形式，对配电线路造成的损害和影响程度各异。为了避免因雷电引发的电力故障或安全事故，必须采取合理的防雷措施予以防范。因此，在进行电涌保护时，应优先考虑在各配电线路的进线处和雷电频发处设置多个电涌保护器，并与接地线相结合，以有效地解决雷击浪涌所带来的冲击问题。此外，还需将防雷设计与日常维护工作结合起来，从而达到良好的防雷效果。在雷电频繁的区域，建议采用尼龙加强芯光缆或无金属构建光缆，以降低雷击事故的概率[8]。

（四）加强配电线路防雷设施的日常检修管理

为了加强配电线路防雷设施的日常检修管理，必须在规划和设计阶段全面考虑该区域的季节性雷电特点、环境特点以及空管设备。从统筹规划的角度出发，需要在安装和设置避雷针（避雷器）时考虑线路周围环境，并做好绝缘子的检修与更换工作。如果发现线路两侧或某侧处于空旷或雷击事故频繁发生区域，应增加适当数量的避雷设施。此外，应该注意配电线路所处地理环境的特殊性，选择合适的防雷装置并合理应用，避免因局部位置过于集中而导致故障频发或跳闸现象的发生。在配电线路的日常检修管理中，应将防雷设施设备的检查纳入其中，以确保使用质量过关的避雷器，全面检查和修理配电线路的耗损情况和防雷设施设备的运行情况。特别是在雷雨天气多发的季节和地区，更要定期组织检修人员对避雷器的接地电阻进行检测。一旦发现问题，及时处理，以增强配电线路安全性能，确保防雷设备的稳定和安全。

（五）加强对民航空管设备人员关于防雷技术的培训

当前，民航空管事业的快速发展和提升自身竞争实力的关键在于匹配具备专业技能和职业素养的人才，以确保专业设备与人才的匹配。在我国民航业迅猛发展的今天，对于航空电子设备防雷保护的要求越来越高。因此，必须对民航空管设备的防雷技术进行全面升级，以确保民航空管设备防雷技术人员的专业素养和综合能力得到根本性提升[9]。首先要提升空管技术部门对防雷工作的深刻理解，以确保对空管设备配电线路的防雷知识要点有清晰地认识。其次，有必要对从事相关技术工作的人员进行全面、科学的技能培训，以建立一支专业、高效的技术型团队，并不断发挥其作用。最后，应当在考虑民航行业的制度标准的基础上，结合空管设备配电线路的工作，建立一套完善的检查和审核机制，定期对线路的状态进行观察和评估，以确保在使用状态下配电线路的安全性、稳定性和可靠性。

六、结束语

防雷技术在民航空管通信导航监视设施设备中的应用至关重要，能够有效保护设备免受雷击的损害，确保航空交通管理系统的可靠性和安全性。通过合理设计接地系统、安装避雷针和避雷帽、采用防雷接闪器和防雷保护装置等措施，可以减少雷击对设备的直接影响，保障航空通信和导航的稳定运行。同时，防雷技术的有效性也需要定期的维护和检测保证必须始终关注最新的技术发展和相关标准，以不断提升防雷能力。综合应用这些措施确保通信导航监视设施设备的安全运行，保障航空交通的顺利进行。

作者单位：向煜 民航云南空管分局

参考文献

[1]郑岳伟，何佳宾.通信机房与设备的防雷技术与实践研究[J].中国新通信，2023，25（11）：1-3.

[2]刘玉娜.移动通信基站防雷技术探讨[J].现代工业经济和信息化，2022，12（07）：235-237.

[3]张昊钰.智能配电网动态防雷技术及辅助防雷系统研究[D].东南大学，2021.

[4]曹驰健.民航空管通信导航监视设施设备防雷关键技术研究[J].电子技术与软件工程，2021（19）：13-14.

[5]孟祥鹿.电力系统通信站防雷技术改造的必要性[J].中小企业管理与科技（下旬刊），2021（04）：152-153.

[6]舒涛.民航空管通信导航监视设备防雷工作研究[J].现代工业经济和信息化，2020，10（11）：136-138.

[7]周升华.Z防雷设备制造公司服务化转型研究[D].西南财经大学，2020.