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防雷百科:飞机是如何防雷的?

2016-12-17 浙江雷升电子有限公司 阅读

  统计数据显示,每架飞机平均一年就会遭遇一次雷击。这意味着在一架飞机的服役期内,它将被雷击多达25次。可是,为什么航班上的旅客不会因此触电呢?

  其实,这要从一个被称为“法拉第笼”的专业名词说起。电磁学奠基人、英国著名物理学家迈克尔·法拉第曾经冒着被电击的危险,做了一个闻名于世的实验:他把自己关在金属笼内,当笼外发生强大的静电放电时,身处笼中的他平安无事。“法拉第笼”就是用他的姓氏命名的一种用于演示等电势、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备,通常是一个由金属或者良导体制成的笼子。

  基于“法拉第笼”和静电屏蔽原理,人们制造出了用金属丝做的高压带电操作员的防护服。此外,我们的汽车就是一个“法拉第笼”。由于汽车外壳是一个大金属壳,形成了一个等位体,当驾驶员在雷雨天行驶时,车里的人不用担心遭到雷击。实验表明,大量的电荷击中汽车,然后沿着汽车外表面的金属流入了大地,而不是直接通过汽车,从而确保了车内人员的安全。

  事实上,大部分飞机机身使用的是可导电的铝材料,这使得飞机也成了一个“法拉第笼”。因此,即使飞机遭遇雷击,强电流也不会对机载设备和机上人员造成损伤,机体聚集的静电荷则会通过飞机上安装的静电放电刷及时释放。即使飞机在地面停放时遭到雷击,电流也会通过飞机轮胎传导到地面。

  然而,随着技术的不断进步,复合材料在飞机上的应用日益广泛,常规的金属材料占比越来越低。例如,空客A320飞机仅使用了13%的复合材料,而最新研制的空客A350XWB则使用了53%的复合材料。单纯的复合材料无法导电,并不能像金属材料一样分散电流,所以在闪电面前失去了保护。那么,工程师们又是如何来解决这个问题的呢?

  对于新一代复合材料飞机来说,防止雷击带来的破坏很有必要。纵观整个航空史,已经数十年没有大型飞机因雷击而失事了,没有人希望这样的悲剧重演。于是,工程师们提出了一个很好的解决方案:在复合材料上使用一层薄薄的铜丝网,从而在飞机表面上分散电流,避免雷击的破坏。

  正因如此,现在越来越多的空客A350和波音787飞机得以安全地在蓝天翱翔。不过,工程师们并不满足于此。出于对更轻重量的追求,他们正在研制一种可以导电的复合材料。一旦这种材料被应用到飞机上,那么就不再需要铜丝网这件“外衣”了,飞机也将变得更轻、更节油。



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