飞机雷击专项培训综述

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1、飞机雷击专项培训飞机雷击专项培训 目录 雷电简介 飞机与雷击 静电与雷击 雷击损伤的特点 雷击后的检查与修复 雷击简介雷击简介 雷电简介 【雷电的形成】 雷电是由于大气层充电产生的结果。当充电到足 够高时就会击穿空气绝缘体从而发生雷击。雷电 现象主要是在积雨云（雷暴云）中产生，但有时 也会在暴风雪或天气良好的情况下产生。 雷电可以分成很多种类：云到云的，云间的，云 到地的等等。 大多数飞机遭遇雷击都是云到地这一种类型的. 雷电简介 【雷电的威力】 雷电电流平均约为20 000A-30000A，雷 电电压大约是10的10次方伏，电场强度为 20000v/m，一次雷电的时候大约为千分之 一秒，平均

2、一次雷电发出的功率达200亿千 瓦 。 雷击飞机的原理 飞机结构是由导电材料制成的（铝合 金），由于雷击的发展是由云层到地 面，飞机结构就提供了一个“短路”的路 径，飞机成为了闪电路径的一部分。 当然这种情况是很少遇到的，特别需 要注意的是当发生雷击时，那么就至 少有两个雷击点：一个进口，一个出 口。 飞机与雷击飞机与雷击 飞机与雷击 根据BOEING的统计结果，一架飞机，平均 每飞3，000飞行小时被雷击一次。虽然这 样的频率不算高，但是对我们日常的飞机 维护影响还是比较大。 飞机与雷击 大多数飞机遭雷击时是处于上升、下降状态， 由于飞机在不断改变飞行高度，当飞机正好处于 两个不同高度的正、

3、负电荷区之间时，飞机起到 搭桥作用，诱发闪电击。另外，飞机遭雷击大多 发生在云中、雨中，云外、晴天遭雷击机率较少 。因此要减小雷击应尽量避免在云中作改变高度 飞行。当飞机需要通过雷暴区时，可根据积雨云 的发展情况、飞机性能，采取从云旁绕过、云隙 间穿过、云上越过、下飞过等几种基本方法。 飞机与雷击 飞机一旦误入积雨云时，除设法尽快脱离外，还应 采取以下措施： 1在升限允许的情况下，迅速爬升高度至6000米 以上，脱离积雨云中部，因为积雨云中部(4000- 6000米左右)不但最易遭到雷击，而且也是颠簸 最强烈的区域。而6000米以上不但雷击的机率会 减少，颠簸也会减轻。 2尽可能地保持平飞，柔

4、和地操纵飞机，不要经常 使飞机处于上升或下降状态。 飞机设计上如何防雷 飞机的设计是基于防雷(lightning protection), 而不是避雷(lightning proof)。 飞机机体由导电的铝合金制成，机体各部 分又用搭接带连接起来。因此整架飞机相 当于一个屏蔽罩，把各种设备屏蔽起来， 起到保护设备的作用（法拉第效应）。 虽然飞机的设计不能避雷，但可以通过气 象雷达探测雷区，进而饶过雷区从而实现 避雷 复合材料不导电，需要在复合材料上增加导电装 置，把雷击时的电流引导出去，这就是所谓的防 雷击设计。 复合材料防雷击设计主要包括以下措施： 铝框 图a幻灯片 15 镀铝玻璃纤维表面层

5、（BMS8-278） 火焰喷涂铝涂层 铝箔层（BMS8-289） 金属网（扩展型铝箔） 铝网（BMS8-336）铜网幻灯片 16 静电与雷击静电与雷击 飞机静电的产生 飞机在空气中运动，由于空气和其它杂质 的摩擦，在飞机机身上将产生静电电荷（ 摩擦生电），通常电荷均匀分布在机身表 面，但大气层也是一个电磁场，由于电磁 场的作用，导致这些电荷集中到飞机外表 比较尖锐、薄等电势梯度大的边缘区域。 静电的危害 飞行过程中聚集在飞机上的静电荷越来越 多。当电压足够高时，空气以脉冲形式被 周期性地击穿，即产生电晕放电，这种击 穿是在电场最高的尖锐点产生。尖脉冲的 产生会产生辐射干扰，降低带有天线的接 收

6、机的性能，特别是低频的接收机，脉冲 产生很快，导致接收机只产生咝咝声，无 法使用。 放电刷的作用 为了避免电晕放电对通信系统的干扰， 飞机安装有放电刷，放电刷可以及时地把 飞机飞行中产生的静电释放到空气中。 放电刷的作用 现代大型飞机均装有多根放电刷。它的作用是将 由于蒙皮和空气摩擦产生的静电释放掉，一方面 以避免静电对通信和导航系统的干扰，如果放电 刷失效过多，在某些情况下，通信系统将变的充 满噪音；另一方面如果这些电荷不设法释放，一 旦飞机落地，它们就会极力寻找宣泄的通路，例 如人员、油灌车一旦靠近，这些电荷便伺机释放 所有的电能，产生跳火的现象，导致人员伤 亡、器材设备损坏，甚至引燃油气

7、发生爆炸，因 此飞机飞行时，就得设法尽量将电荷放掉。 放电刷放电原理 放电刷的放电原理其实跟上面讲的电晕放 电是一样的。放电刷使得飞机在较低电压 下即开始出现电晕放电从而消散静电荷， 放电刷的电晕放电产生的尖脉冲幅度远小 于高电压下的放电脉冲，其辐射不足以对 接收机产生干扰 放电刷能否防雷 放电刷采用弱电流放电，放电电流只有几个A，放电刷 根本抵挡不了雷击强大的电流和电压。因此即使雷电先击 中放电刷，雷电的威力并不会因此减小。 由于飞机是导电的铝合金结构组成的，加上雷电多发生 在云中和雨中等潮湿的大气中，这个时候飞机积累的静电 荷将大大减小，飞机机体的电场强度将变得很小，因此飞 机在此区域飞行

8、并不会因为静电的积累而增加或减少雷击 的概率。 但是放电刷与雷击存在这样一种联系： 发生雷击后，放电刷往往发生损坏。这是放电刷的形状和 位置决定的：在机翼或操纵面后缘的尖锐元件往往成为雷 击的出口。 修理时，主要根据上述的表现形式确定雷 击损伤的范围。通常，SRM还规定必须用 NDT的手段来确定损伤的范围 雷击损伤的特点雷击损伤的特点 雷击损伤的特点 雷击损伤是由强电流引起的损伤。就损伤的产生 来看，雷击与裂纹和腐蚀等损伤是有区别的。裂 纹是由力引起的飞机构件的损伤；腐蚀是由环境 （化学物质）引起的飞机结构损伤。 发生雷击时，至少有两个雷击点：一个进口，一 个出口。这是因为，雷击时，飞机是放电

9、路径的 一部分。既然是电路的一部分，那么就至少有一 个进口，一个出口，否则电荷就停留在飞机上了 。 雷击损伤的特点 由于飞机通常是在水平面上前进，所以进 口通常在飞机的前部（机头、发动机吊舱 、翼尖等），出口在飞机的后部（翼尖、 垂直和水平安定面的后部、起落架等）。 由于在空中飞机是朝前飞行的，那么每一 次雷击都是沿着机身或发动机吊舱向后走 的，因此往往会留下多个雷击点,这种情况 叫做“Swept stroke”。 雷击损伤的特点 此外，整个机身蒙皮也是经常发现雷击的 地方。由于在空中飞机是朝前飞行的，那 么每一次雷击都是沿着机身或发动机吊舱 向后走的，因此往往会在机身或发动机吊 舱上留下多个

10、雷击点。 雷击损伤的特点 雷击损伤的烧伤特征比较明显。产生雷击 的电压高达一百万伏特、电流达到三万安 培，如此强大的电流可使飞机的局部温度 瞬间达到1200，高于飞机结构的熔点，引 起飞机结构烧伤。 损伤的形式 对于金属结构，雷击损伤的表现形式主要 有： 穿孔、 小洞、 烧蚀、 表面涂层变色； 对于复合材料，雷击损伤的表现形式主要有 表面涂层变色或丢失、 烧蚀、 穿孔、 铺层丢失、 分层、 纤维损伤以及蜂窝夹芯损伤； 当然，除此之外，可能还有其他的损伤表现形式 图3 雷击损伤部位的剖面图烧伤特征比较明显 2009年厦航B-5307飞机发生的雷击烧蚀 典型的金属结构雷击损伤紧 固件周围小孔、烧蚀

11、 典型的金属结构雷击损伤表面涂层变 色 典型的复合材料雷击损伤烧蚀、表面涂层变色、丢失 典型的复合材料雷击损伤烧蚀、表面涂层变色、纤维损伤 雷击的检查与修复雷击的检查与修复 雷击损伤检查的目的在于确认雷击的范围 ，损伤的程度。 雷击后的检查程序在AMM05-51-19 雷击后的检查 检查外部和内部区域有无雷击损坏 对无线电和导航系统进行检查和工作性能 检查 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 飞机遭受雷击后,对飞机进行一般检查找到 受击区域。 在飞机表面不同区域总是至少有 2 个雷击 点：进口点和出口点。 仔细检查遭雷击区域以查明损坏类型和数 量。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 当闪

12、电起初打击前机身或发动机短舱时,它 通常会越过机身表面或者机翼表面向后方 移动。 在机翼表面上,雷击将移动到发动机短舱后 面或移动到前缘缝翼的伸出端后面。 当闪电最初打击尾翼的后部或者机翼表面 时,它将停留在那儿一直到雷击电流停止。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 经常发生雷击的区域如下:(见后图): (a) 机头部分和雷达罩 (b) 发动机短舱 (c) 机翼尖端 (d) 水平安定面尖端和升降舵尖端 (e) 垂直尾翼尖端和方向舵尖端。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 不经常发生雷击的区域如下（见后图）: (a) 排泄管 (b) 皮托管 (c) 刀形天线 (d) 前缘缝翼的伸出端 (

13、e) 后缘襟翼导轨整流罩尖端 (f) 起落架。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 雷击会造成 2 类损坏: (a) 直接损坏: 1) 金属表面有烧灼,溶化或显示金属变形 迹象。 2) 非金属表面灼伤,刺穿或分层。 (b) 间接损坏 损坏或受干扰的电气/电子系统设备,导线屏 蔽和屏蔽终端。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 金属结构的直接损坏通常显示为直径大约为 1/8 英寸小的圆形熔化痕迹。 注: 溶化标记可能在小区域内。 (a) 在后缘表面,熔化痕迹会沿着更大的表面区域 展开。 (b) 如果发生高强度雷击,则可能会有 1/4 英寸直 径或更大的孔。 (c) 其它直接损坏的迹象可能是灼

14、伤或变色的蒙皮 和紧固件。 (d) 由于附近强烈的闪电电流作用,钢结构部件有 形成强磁场情况。 检查外部和内部区域有无雷击损坏 概述 高强度雷击会引起电气/电子设备故障。 注: 当电气系统受到保护,以避免电气/电子 导线和电缆遭受直接雷击时会产生损坏的 可能性。在不增压区域内,高强度雷击能够 产生电磁场,该不增压区域的面积大到足以 可能导致对电气系统部件的破坏。 (a) 特别是,位于增压机身外部的部件的问题 。 (b) 导线屏蔽罩也会受干扰或退化。 检查飞机外表面 (1) 检查认为受到雷击的区域有无损坏迹象。 检查区域 1 表面是否有雷击迹象。 1）检查机头雷达罩的外表面， 查看蜂窝夹心结构有

15、无烧 灼点,刺穿和针孔； 2）如果在机头雷达罩的外表面发现损坏,则检查机头雷达 罩的内表面，查看蜂窝夹心结构有无烧灼点,刺穿和针孔 。 3) 检查金属结构有无孔或坑。查找灼伤的或变异常颜色的 蒙皮或铆钉。 4) 检查复合材料蜂窝夹层部件的外表面。查找是否有变色 的油漆和灼伤的,刺穿的或分层的蒙皮层。 告诫: 确认密封或修理所有损坏。如果不对损坏处进行密 封或修理,如果湿气进入会造成更多内部损坏。 检查飞机外表面 (2) 检查区域 2 表面是否有雷击迹象。 注: 确保检查了一个面停止而另一个面开始的区域 。 (a) 检查迎角传感器(AOA)，空速管探头、静压孔 及其周围区域是否有损伤、灼伤，刺破、褪色的 喷漆和一般的蒙皮变形。 (b) 检查金属结构有无孔或坑，查找灼伤或变色的 蒙皮或铆钉 (c) 检查复合材料蜂窝夹心结构部件外表面, 查找 是否有退色的油漆、灼伤、刺穿、或分层的蒙皮 。 检查飞机外表面 （3）检查可能发生雷击的区域周围的复合 材料结构，查找分层或脱胶。 注: 像分层那种看不见的损坏类型会延伸到 可见损坏区域周围的区域。可用仪器 NDI 方法或轻敲检查查找分层。做轻敲打测试, 使用一固体金属盘,轻敲损坏区域附近的区 域(在主要结构的实心层中该敲打测试不起 作用)。如果区域分层,则听到的声音不同于 实心粘接区域的声音。 检查飞机外表面 (