打雷的时候,正在天上飞的飞机会有危险吗?
监测表明闪电发生时,雷暴云中的电场强度可达每米20000伏以上。可以想象,20万安培的电流形成的15000-20000摄氏度的狭窄区域,无疑是飞机的禁区。一旦飞机进入,无线电罗盘失灵,电源损坏,飞机被毁。飞机在飞行中不可避免地会被闪电击中,但大多数伤害较小。据统计,每架正常运行的飞机几乎每年都会遭受雷击,但大多数不会导致灾难性的后果。要避免雷击,首先要避免在雷雨地区飞行。通过飞机上的天气雷达和地面的天气预报,可以有效地监测到雷暴云,使飞机能够绕过并远离雷暴电云带。
在现代民用和军用飞机中,设计中已经考虑了雷电的威胁。为了保护机组人员、乘客和飞机上的重要系统部件免受雷击,在飞机外部结构植入了一个纱布状的金属网,贯穿整个外壳,电流无法进入机舱,只能在飞机外部传导。此外,连接到油箱和其他航空电子设备的电子设备被严格屏蔽,以保护它们免受闪电电荷产生的电磁脉冲的影响。在离开工厂之前,飞机需要经历模拟闪电对机身和内部部件攻击的严格测试。飞机必须能承受雷击而不明显损坏机身,油箱内的燃油不会被意外点燃,并能承受电磁干扰后才能投入使用。为了减少雷击的危害,会在机翼末端安装静电刷,通常安装在机身末端。利用尖端放电的原理,将底盘上空气摩擦产生的电荷释放出来。
据航空专家们说,平均每架民用航班每年要遭到一次雷击事件,这个概率已经不低了。看样子是不怕的,世界上有那么多飞机,到现在为止你极少有听说哪架飞机是被雷劈下来的。之前俄罗斯航空公司SSJ100飞机报告遭到雷击,它也是飞行员在迫降时动作太猛,起落架折断导致飞机损毁,雷击可能只是损坏了飞机上的一些电子设备。飞机常年在天上飞,大多数时候它还不能挑天气,说今天下雨我不飞了,即便是一年被闪电打一次,这概率也不算低,为什么闪电就不能损害飞机呢?现代飞机采用金属框架,机身表面的蒙皮大多为各种铝合金,铝是很好的导电材料。由于机身表面的材料导电性能好,电阻极低,因此电流在飞机表面畅通无阻。闪电从一端进入飞机,瞬间就从另一端释放出去了。
学过物理的朋友都明白,当电流通过导体时,导体的电阻越大,它产生的热能就越高。飞机铝金属外壳的比导电率达14,因此当闪电电流流过飞机蒙皮时,它并不会产生很高的热量。碳是电的良导体,现代新型飞机大量采用碳纤维,是不是说它的导电性也很好呢?飞机表面碳纤维材料的全称其实是碳纤维增强环氧复合材料,它比铝合金轻7倍,强度高5倍,因此更受欢迎。但是CFRP的导电性很差,需要在制作的过程中夹一层铝或铜的导电丝网。对于复合材料蒙皮的飞机,它从头到尾都被纯度极高的金属丝网和防雷铜片包裹起来,并且这些金属网之间有导线可靠连通,以确保高达200kA的电流不受阻碍。