\"升级版\"波音737NG客机落地武汉机场.为波音737-800NG飞机座...

陈鹏翔

[摘 要]闪电是一种高电压和大电流的自然放电现象，由雷击引起的飞行事故也时有发生，为了提高飞机的综合性能，必须对防雷击设计与试验进行研究。

[关键词]飞机防雷击，飞机结构防雷

中图分类号：V244.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0132-01

飞机的防雷击设计是现代飞机设计的一个重要组成部分。因为现代飞机都要求具有全天候的飞行能力，同时，飞机结构又广泛应用复合材料，而这类材料的抗雷击损伤能力又比铝合金差，所以现代飞机必须有可靠的防雷击系统才能保证飞机的使用安全。 飞机的防雷击设计包括全机防雷击系统和部件级防雷击系统两部分。 防雷击设计要掌握的知识有：自然雷击现象，飞机雷击环境，飞机雷击分区，雷击电流波形，结构材料和各类雷击防护层的模拟雷击试验及其结果。

雷击对飞机的危害有三个方面：飞机结构、燃油系统、电气系统。当飞机遭受雷击时，影响结构损伤的主要雷击参数有 3 个，即雷击附着点的驻留时间、雷击电荷的传输量和高电压。

1 雷击的防护

1.1 雷击防护的原则与要求

飞机的雷击防护原则：

（1）雷击放电必须限制在飞机的外表面，不得进入飞机内部；

（2）在飞机表面上从雷击进入点（在机体上初始雷击放电的附着点）到雷击离开点之间应具有良好的电连接。低的阻抗，使电荷传输时电压最小。

飞机的防护要求：

（1）在雷击区域Ⅰ，连接雷击进入点与离开点之间的机体表面导电通道应具有传输 200kA峰值电流和在1～2s内传输500C电荷量的能力，而且无高热和起火现象发生。

（2）在雷击区域Ⅱ，连接雷击进入点与离开点之间的机体表面导电通道应具有传输 100kA峰值电流和在1～2s内传输200C电荷量的能力，而且无高热和起火现象发生。

（3）在飞机外表面导电通路上合适地安置避雷器（一般将避雷器安置在机翼、平尾、垂尾的翼尖部位的后缘），避雷器要能多次承受200kA的高电流冲击并能在1～2s内传输500C的电荷量。

2.对于雷击产生的电磁干扰：

A.金属的飞机外壳为内部设备提供屏蔽保护（法拉第效应），

电荷分布在飞机外部。

B.对于最为关键的设备提供高等级的保护.如飞机电子仪器的电线包括电源通讯及控制线都加装有接地金属网（Shielding）保护，作用如STP线。感应雷出现时，感应电场（Magnetic flux）就会经金属网到飞机的地线，防止各电线出现过压现象，避免仪器损坏。

C.采取冗余技术（多套设备互为备份）

3、先进复合材料部件的雷击防护

对先进复合材料进行模拟雷击试验表明：先进复合材料在没有雷击防护层的情况下，经受 60～100kA峰值电流和 1.9C 电荷量放电后就产生严重损伤。说明应用先进复合材料的飞机部件必须进行雷击防护。为此，国内外，特别是国外针对先进复合材料进行了雷击防护层的大量实验研究工作，筛选出了几种适用于先进复合材料的雷击防护层系统。

（1）用于先进复合材料的雷击防护层

在先进复合材料板件试样的表面上覆盖一层雷击防护层，然后进行模拟雷击试验研究，根据模拟雷击试验结果，现已筛选出了下述几种适用于先进复合材料结构的雷击防护层。

3.1 金属箔

对硼纤维、碳纤维增强的树脂基复合材料可用铝箔或铝箔条进行雷击防护。

3.2 喷涂铝

喷涂铝的方法有两种：火焰喷涂和等离子喷涂。两种方法喷涂的涂层防雷击效能相近。为了增加喷涂铝层与复合材料表面的结合强度，通常在喷涂铝上喷上封孔剂。

为提高喷涂铝层的防雷击效果，在复合材料制件表面上喷涂铝的区域先铺上一层玻璃布（在制造复合材料制件时，表层玻璃布与碳纤维铺层一起铺叠、一次固化成形）。其作用是保护制件不接触电荷并保护喷涂铝层不被电化腐蚀。

3.3 金属丝网

可用标准纺织工艺将金属丝织成布或针织品。从重量、成本和效能看，以铝丝网为最佳。铝丝网具有雷击防护层系统最好的全部特性。它不仅对给定规范的雷击防护来说重量最轻，而且在模拟雷击放电试验中损伤最小，具有经受多次雷击的能力，同时能传输很高的电荷量。

（2）位于雷击区域Ⅰ的先进复合材料结构的防雷击设计

用于雷击区域Ⅰ的复合材料雷击防护层必须能经受200kA的高电流冲击和500C电荷量的传输。根据雷击防护层的模拟雷击试验结果，处于雷击区域Ⅰ的先进复合材料结构的防雷击设计可采用下述方案。

1）在复合材料制件的外表面上铺一层玻璃布过渡层，过渡层外铺一层铝丝网，一次固化成制件，或将铝丝网用胶粘剂粘到带有玻璃布过渡层的复合材料制件的外表面上。铝丝网规格为：单位面积重量不小于 97.7g/ 2m ，铝丝网的网孔数为20×40孔/2（in） ，铝丝直径为0.14mm。

2）在具有玻璃布过渡层的复合材料制件外表面上喷涂一层铝，涂层厚度不小于0.1524mm。喷涂铝后再喷上一层封孔剂，以提高涂层的附着强度并防止涂层的氧化、腐蚀。

3）在复合材料制件表面上，沿垂直于气流方向胶上多条宽 25mm、厚 0.1524mm的铝箔，箔条之间的间距为 50mm。在箔条与复合材料之间也用玻璃布过渡层。

方案在设计中的优先顺序为（1）、（2）、（3）。（2）、（3）方案在防护层与结构表面的结合强度上比（1）方案差，且（2）、（3）方案在雷击附着点处均产生防护层被烧熔、蒸发以及邻近防护层产生裂纹等问题。防护层的裂纹会在 VHF～UHF波段产生无线电干扰。采用（2）、（3）方案的防护层需要经常检查和维修，其中（3）方案维修比（2）方案难一些。

总结

本文通过对雷击对飞机的结构方面的损害进行分析，结合作者自身在日常维修中的经验，对现代737NG飞机雷电防护设计和维修方案进行论述。

参考文献

[1] 邱明，波音737NG飞机雷击频率调查和损伤修理，中国航空维修论坛论文集，2008.

[2] 周扬，飞机防雷原理的介绍，《中小企业管理与科技》，2009年27期.