劉安兵LIU An-bing

（國航工程技術分公司重慶維修基地，重慶 401120）

（Chongqing Maintenance Base，Air China Engineering Technology Company，Chongqing 401120，China）

0 引言

航空領域中最典型的兩種靜電形成的原理：摩擦起電和感應起電。通過了解靜電形成的原理和靜電在航空器不同部件中存在的不同負作用，學習如何預防靜電荷的聚集以及釋放掉聚集的靜電荷，讓我們在飛機維護和修理中更好地預防靜電和放掉靜電，從而確保航空安全和人員安全。

1 靜電形成原理

物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負電荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子。在正常狀況下，一個原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電，實質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離而造成正負電荷不平衡的過程。在航空當中最常見的靜電產(chǎn)生原因是飛機在飛行中受空氣的摩擦而產(chǎn)生靜電。另一種常見的靜電是感應起電，當帶電物體接近不帶電物體時會在不帶電的導體的兩端分別感應出負電和正電。

2 靜電在客機中的負作用

簡單列舉以下幾種靜電在民航客機上的負作用：客機上的靜電會對通訊導航系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，靜電電壓過高會擊穿空氣放電干擾機組正常駕駛，靜電會擊穿損壞電路，靜電會吸附細小塵埃，靜電會引起火災。

2.1 靜電對通訊和導航的干擾 早在二戰(zhàn)時期，就有人發(fā)現(xiàn)飛機飛行時，靜電起電和放電過程對飛機上的無線電設備產(chǎn)生嚴重的射頻干擾，特別是對中、長波通訊和導航系統(tǒng)的干擾尤為嚴重。飛機在飛行過程中，靜電不斷產(chǎn)生、積累，使飛機電壓上升。當電壓達到足夠高時，在機體突出部位的周圍空間形成的電場強度超過了空氣的擊穿場強，便會發(fā)生電暈放電。這種電暈放電，猶如一臺無線電發(fā)射機，不斷向空間發(fā)射頻帶寬度達10-20 兆赫的無線電波。不但對機上無線電通訊產(chǎn)生雜音干擾，而且對導航系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

2.2 靜電對雷達的干擾 雷達罩必須是復合材料（雷達波能夠穿透的材料），與金屬材料相比復合材料導電性差，飛行中由于空氣的摩擦雷達罩的表面同樣也會有電荷的產(chǎn)生。假如雷達罩上的靜電荷不能有效釋放，在雷達罩表面積聚的電荷一方面會導致遭“雷擊”，另外一方面雷達罩表面聚集的電荷也會屏蔽掉雷達波的穿透，造成雷達工作不正常或不能有效探測到前方的氣象和地形。

2.3 靜電會損壞電路 隨著電子技術的發(fā)展，航空儀表和計算機都采用集成電路和芯片，具有體積小、運算快、工作電壓低等優(yōu)點。但是這些設備對靜電的限制要求也越來越高。在空氣干燥的季節(jié)，當你開門時偶爾會有電擊的感覺，這就是靜電放電。當你帶靜電的身體接觸到這些電路時，在你沒有任何感覺的情況下，這塊電路就可能因為電流擊穿損壞，這也給飛機維修帶來一定的困難。

3 如何預防靜電聚集以及原理

針對靜電在民航客機上的負作用，提出以下一些措施防靜電荷的聚集和放掉聚集的靜電荷。

3.1 放電刷 放電刷安裝在飛機表面外尖端部分，實際上放電刷的阻抗較大才正常（一般不大于25-50 兆歐），放電刷的尾端有一個金屬針用于放電；飛機在空氣中運動，由于空氣和其它雜質(zhì)的摩擦，在飛機機身上將產(chǎn)生靜電電荷，一般為正電荷，通常電荷均勻分布在機身表面，但大氣層也是一個電磁場，由于電磁場的作用，導致這些電荷集中到飛機外表比較尖頂、薄等邊緣區(qū)域，如果沒有放電刷的作用，在電荷積累到一定能量時將導致空氣或云層水分子之間的擊穿放電。

3.2 搭接和接地 搭接和接地使得客機上本相互獨立的組件、艙門、伺服馬達等相互之間與機身結構形成低阻值的通路。與在地面取地球的電勢為零的原理一樣，在客機上取機身結構電勢為零，通過各部件與機身結構相連使得各部件之間盡量不存在電勢差。

3.3 雷達罩釋放靜電 雷達罩這種復合材料如何放掉上面聚集的靜電荷呢？民航客機通常在雷達罩上均勻地安裝導電條，導電條再經(jīng)搭接線和客機機身結構連接。通過電勢差將非導電體雷達罩表面的靜電電荷經(jīng)由導電條傳導到機身結構從而達到釋放靜電的目的。

3.4 組件的金屬外殼 具有金屬外殼的組件和儀表，不只是為了使其更加堅固，還會形成法拉第籠效應，保護內(nèi)部的電子元器件不受外部無線電信號等的干擾。同時某一組件即使產(chǎn)生靜電荷也會通過金屬外殼和安裝組件的金屬支架傳導到機身結構從而降低電勢差。

4 案例

4.1 案例一 1995年5月至8月期間，某航空公司MD90 型飛機B-2109 在空中遇到飛機穿云時，VHF1、2、3通訊接收機組耳機和揚聲器里都有嚴重背景雜音，發(fā)射噪音也極大，嚴重覆蓋和干擾機組和空管的通話，一度對飛行安全構成威脅。維修人員先后更換VHF 收發(fā)組、控制盒、天線、饋線、放電刷等均無效。最終工程師根據(jù)故障時間分析，發(fā)現(xiàn)該機故障是在更換左機翼后不久才出現(xiàn)的。機翼的工作又能與無線電通訊有多少聯(lián)系呢？由于安裝疏忽，左機翼與機身處于“絕緣狀態(tài)”造成飛行中左機翼的靜電無法釋放，導致此嚴重故障。最后，拆除機翼與機身連接處的“絕緣體”后，該故障才徹底排除。

4.2 案例二 2013年10月B-5217 機多次在起飛滑跑時因出現(xiàn)速度剎車不預位燈亮導致機組中斷起飛。經(jīng)多次排故發(fā)現(xiàn)其原因是反推頂塊和速度剎車手柄的機構間有過多灰塵聚集導致不能正常運行。是什么原因導致在空間相對密閉的金屬機構下表面都有大量灰塵聚集？能導致這個部位灰塵聚集的最大因素就是靜電。

5 客機維修中如何減小靜電的危害

對于機身應檢查放電刷是否工作正常。在日常維護檢查中發(fā)現(xiàn)放電刷有丟失或損壞的現(xiàn)象，當不能及時更換時應保證每個機翼的放電刷數(shù)量和整體數(shù)量能夠達到飛機制造廠家要求的最低放行數(shù)量（否則會嚴重影響機身靜電釋放效果）。應定期使用兆歐表測量從放電刷尖部到放電刷所在的機身底座的電阻值是否在標準范圍內(nèi)，阻止過大應用水濕潤兆歐表測量筆接觸的部分（減小接觸電阻），測量值取測量的最小值。（見圖1）假如放電刷的電阻值超出范圍應及時更換放電刷，假如還不能達到要求就應檢查放電刷的安裝底座。

6 總結

航空靜電是不可能完全消除的，但是我們可以采取一些措施防止靜電荷的聚集和釋放聚集的靜電荷。因此我們必須嚴格按照手冊正確安裝搭接線、接地線、放電刷等，定期測量阻值是否在標準范圍內(nèi)，更換部件時注意防靜電，儲存電子器件時注意溫度和濕度的控制，才能把靜電控制在不產(chǎn)生危害的程度之內(nèi)。

[1]Boeing 公 司 .737-600/700/800/900 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL [Z].美國：Boeing，2012.

[2]王天順，等.飛機靜電環(huán)境特性研究[J].飛機設計，2008.

[3]陳海兵.民用飛機靜電防護設計[J].科技信息，2012.