五雷轟頂時(shí)，飛機(jī)如何自保？

子寧

我們從小就被教育，遇到打雷閃電，千萬不要躲在大樹下，即使在家里也要盡量關(guān)閉各種電源，防止雷擊造成傷害。躲在汽車?yán)镆膊皇莻€(gè)很好的選擇，縱然你知道法拉第籠的原理，但橡膠輪胎會(huì)降低汽車與大地的導(dǎo)電效率，峰值電流高達(dá)幾萬安培的閃電可能瞬間將車輛點(diǎn)燃。雷電如此危險(xiǎn)，對(duì)于天空中的飛機(jī)，能躲則躲，但如果運(yùn)氣不好沒躲開，被閃電擊中的飛機(jī)會(huì)不會(huì)像一只被烤熟的飛鳥從天而落？遇到雷擊，飛機(jī)是如何自保的呢？

何時(shí)容易遭雷擊

民航飛行中有“黑色13分鐘”一說，即起飛階段的6分鐘和降落階段7分鐘 （另說是“黑色11分鐘”）是整段飛行中最危險(xiǎn)的時(shí)刻，重大安全事故往往發(fā)生在這個(gè)階段。雷擊事故同樣也常發(fā)生在這個(gè)階段，這是因?yàn)殚W電活動(dòng)多發(fā)生在1 500米至5 000米的高度。飛機(jī)巡航階段一般都在8 000米以上平流層，這里的氣象環(huán)境相對(duì)穩(wěn)定。

但別以為飛機(jī)遭雷擊都是自然發(fā)生的事件，這種情況只占所有雷擊事件的一成，剩下九成基本都是由飛機(jī)自身觸發(fā)導(dǎo)致的。濃云密布的雷雨天里，云層和大地之間有電場存在，當(dāng)電場強(qiáng)度不夠時(shí)，閃電并不會(huì)被觸發(fā)，但當(dāng)飛機(jī)穿越強(qiáng)電場區(qū)域，相當(dāng)于在處于臨界狀態(tài)的電壓之間增加了金屬導(dǎo)體，此時(shí)飛機(jī)就難逃一劫了。

雷擊自保有妙招

我們常說“某某產(chǎn)品擁有防雷擊設(shè)計(jì)”，這樣的描述其實(shí)并不準(zhǔn)確，因?yàn)槔讚魺o法預(yù)防，只能在遭遇雷擊時(shí)，如何將飛機(jī)的耐受性變得更強(qiáng)。

雷擊對(duì)飛機(jī)的傷害一般可分為3大類：電磁干擾，電弧放電和電流加熱。電磁干擾，即雷擊發(fā)生時(shí)在局部形成的強(qiáng)交變電磁場，這可能對(duì)飛機(jī)上的電子設(shè)備造成傷害。針對(duì)電磁干擾現(xiàn)象，民航局對(duì)飛機(jī)的抗干擾能力有著詳細(xì)、嚴(yán)格的適航規(guī)定。C919在2017年3月首飛之前的技術(shù)評(píng)審會(huì)上，評(píng)審委員會(huì)提出建議C919在完成電磁兼容等試驗(yàn)后才可提請(qǐng)首飛申請(qǐng)，其中電磁兼容試驗(yàn)就對(duì)飛機(jī)內(nèi)部的所有電子設(shè)備之間的兼容性和抗干擾能力進(jìn)行測(cè)試。現(xiàn)今世界上所有的商用飛行器都必須進(jìn)行電磁兼容試驗(yàn)，沒通過試驗(yàn)的飛行器將被禁止投入商用。同時(shí)，現(xiàn)代商用客機(jī)上一般都在不同位置安裝有多套關(guān)鍵飛控導(dǎo)航設(shè)備，以增加安全系數(shù)。

電弧放電，是一種看上去比較危險(xiǎn)的情況，雷擊點(diǎn)附近發(fā)生的電弧放電會(huì)造成局部爆炸沖擊波和高溫，并造成燒蝕。但通常情況下，燒蝕不會(huì)對(duì)飛行安全造成嚴(yán)重影響，燒蝕的傷痕也都很小，多發(fā)生在機(jī)翼上的個(gè)別螺絲釘上或機(jī)翼邊緣，不會(huì)對(duì)氣動(dòng)產(chǎn)生影響。細(xì)心的朋友可能觀察過，在機(jī)翼后緣有許多細(xì)小的像天線一樣的毛刷，這些學(xué)名叫放電刷的小零件根部連接著網(wǎng)羅整個(gè)機(jī)身的導(dǎo)線，可以將機(jī)身內(nèi)部的電流均勻的釋放到空氣中。使用復(fù)合材料的雷達(dá)罩是電弧放電燒蝕的重災(zāi)區(qū)，為此雷達(dá)罩上安裝有很多放電條，但當(dāng)放電條無法承載閃電瞬間的電流時(shí)，電弧放電就會(huì)擊傷雷達(dá)罩。2015年4月冰島航空的一架波音757飛機(jī)在冰島首都雷克雅未克機(jī)場起飛后就遭遇雷擊，直到飛機(jī)降落后人們才發(fā)現(xiàn)雷達(dá)罩被擊穿，所幸此次事故沒有造成人員傷亡。

電流加熱即強(qiáng)電流流經(jīng)機(jī)身時(shí)，相應(yīng)部件被加熱后造成熱損傷。這種與大樹被雷擊起火的情況相同，因此飛機(jī)內(nèi)部用于傳導(dǎo)電流的線路都具備極強(qiáng)的耐燃特性。

總體來說，金屬蒙皮的飛機(jī)天生具有較好的耐雷擊性能，法拉第籠效應(yīng)使雷擊引起的損傷局限在蒙皮外層，內(nèi)部乘客和設(shè)備基本無需考慮電流傷害。同時(shí)，機(jī)上電子設(shè)備的零線也直接連接在蒙皮上，只有部分暴露在外的電子設(shè)備，例如天線、空速管等可能會(huì)因強(qiáng)電流而受到傷害，因此空速管等直接影響飛行安全的重要設(shè)備都采用了多套互為備份的冗余設(shè)計(jì)。

這里有人要問了，現(xiàn)在很多民航飛機(jī)都大量使用了復(fù)合材料，像波音787，空客A350這些新飛機(jī)，甚至整個(gè)機(jī)身都是復(fù)合材料，它們?nèi)绾文屠讚裟兀科鋵?shí)也不難，在復(fù)合材料內(nèi)部鋪設(shè)一層導(dǎo)電網(wǎng)就可以起到與金屬機(jī)身類似的導(dǎo)電與電磁屏蔽作用。但是導(dǎo)電網(wǎng)的效果畢竟不如全金屬蒙皮，這就需要電子設(shè)備具有更好的電磁屏蔽能力和保護(hù)電路設(shè)計(jì)，波音787就采用了這種導(dǎo)電網(wǎng)設(shè)計(jì)。在A350飛機(jī)上，空客選擇在符合材料板中嵌入金屬箔以增強(qiáng)導(dǎo)電性。

以上說的都是飛機(jī)在飛行中遭遇雷擊時(shí)的自保技能，當(dāng)飛機(jī)停在地面時(shí)，如遇雷雨天，機(jī)務(wù)會(huì)將起落架艙里的避雷導(dǎo)線拖放在地面上。但還有一種十分危險(xiǎn)的情況，飛機(jī)推出時(shí)，機(jī)務(wù)會(huì)佩戴一副與飛機(jī)用線纜連接的耳機(jī)與飛行員溝通，如果此時(shí)遭遇雷擊，人就成了連接飛機(jī)與大地的導(dǎo)線。2012年的北京首都機(jī)場和2017年的上海浦東機(jī)場就發(fā)生過兩起此類事件，所幸機(jī)務(wù)都沒有遭遇生命危險(xiǎn)。

雖然雷擊極少造成機(jī)毀人亡的嚴(yán)重事故，但是天公之怒，能避免還是得避免。中國民航法規(guī)從運(yùn)行和操作角度要求飛行員盡量避開雷雨區(qū)域，主要手段有兩種，首先，通過氣象雷達(dá)探測(cè)遠(yuǎn)方具有強(qiáng)對(duì)流的云團(tuán)，這種云團(tuán)被認(rèn)為是容易觸發(fā)雷電的云團(tuán)，對(duì)于高度低于8～9千米的云團(tuán)可以從上方穿過，否則就需要從周圍繞開?；裟犴f爾開發(fā)的IntuVue三維氣象雷達(dá)具備探測(cè)垂直高度云團(tuán)的能力，飛行員可以從屏幕上直觀的看出云團(tuán)不同高度層的內(nèi)部情況，從而選擇以最優(yōu)的航線繞過云團(tuán)。第二，機(jī)場通過功能強(qiáng)大的地面雷達(dá)監(jiān)測(cè)周邊氣象，如果雷雨云位于降落必經(jīng)航線無法繞飛時(shí)，飛機(jī)就必須選擇盤旋等待、備降或返航。

機(jī)艙內(nèi)什么體驗(yàn)

這是一個(gè)“嚴(yán)肅”的話題，如果你乘坐的飛機(jī)在飛行中遭遇雷擊，落地之后趕緊去買彩票吧！不是因?yàn)榇箅y不死，而是因?yàn)轱w機(jī)被雷擊的概率實(shí)在太低。飛機(jī)被雷擊中時(shí)，機(jī)艙內(nèi)的乘客并不會(huì)有太多感受，除非你趴在窗戶上看到閃電擊中了翼尖，你會(huì)覺得眼前一晃，就像一盞高級(jí)閃光燈在距離你很近的地方?jīng)_你的眼睛閃光，也僅是覺得晃眼，強(qiáng)烈的顛簸更多可能是因?yàn)槔子晏煳蓙y的氣流。隆隆的雷聲來自雷雨云內(nèi)部，乘客們因害怕劇烈顛簸而系緊安全帶屏氣凝神，客艙內(nèi)反而顯得更加安靜。當(dāng)然，如果你在看到閃電擊中機(jī)翼的瞬間聽到來自機(jī)艙內(nèi)劇烈的爆炸聲，此時(shí)恐怕也只能自求多福了。

不過別太擔(dān)心，雷雨天里飛機(jī)自保的技能還是得給個(gè)五星好評(píng)。

波音777在德國薩克森州的陶哈機(jī)場起飛時(shí)遭遇雷擊，恰巧閃電與彩虹重合，畫面震撼唯美。 ?

責(zé)任編輯：陳肖