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飛機(jī)也怕遭雷擊

2015-10-14 04:11
少年科學(xué) 2015年9期
關(guān)鍵詞:避雷針電荷靜電

最近,美國西雅圖兩架飛機(jī)被閃電擊中,但飛機(jī)和乘客都安然無恙。不少人說,飛機(jī)都有防雷裝置,所以不怕遭雷擊。真是這樣嗎?讓我們來探個(gè)究竟吧!

飛機(jī)防雷

事實(shí)上,飛機(jī)也怕遭雷擊。為了防雷,飛機(jī)制造廠商和飛機(jī)駕駛員可都想盡了辦法??偟膩碚f,對于雷電,飛機(jī)主要采取這幾招。

一是“躲避”??蜋C(jī)一般飛行在云層之上,沒有哪個(gè)駕駛員愿意往云層中鉆,尤其是雷暴云,那可是個(gè)危險(xiǎn)的地方。

另外,飛機(jī)上配有氣象雷達(dá),加上地面的氣象預(yù)報(bào),駕駛員能實(shí)時(shí)地獲得當(dāng)?shù)氐臍夂蚯闆r,讓飛機(jī)盡可能遠(yuǎn)離雷暴云。遇到雷暴云,或者爬高,或者從旁邊繞過去。躲是第一位的,躲不過,就看運(yùn)氣。

二是“泄”。建筑物要防雷,可以采用避雷針。同樣,飛機(jī)也裝有模樣類似避雷針的放電刷。只不過,建筑物上避雷針的作用是把閃電、空氣中積攢的電荷引到地下,而飛機(jī)上的放電刷則是把靜電和閃電引到大氣中。

飛機(jī)上的放電刷除了在遭受雷擊時(shí)會發(fā)揮作用外,在平時(shí),它的主要功能是把飛機(jī)在飛行過程中產(chǎn)生的靜電釋放出去。

客機(jī)或戰(zhàn)機(jī)在高速飛行時(shí),機(jī)身與大氣強(qiáng)烈摩擦,還有飛機(jī)各部件的運(yùn)動(dòng)摩擦,不可避免會產(chǎn)生大量靜電,若不及時(shí)釋放出去,積累到一定程度必然會帶來危險(xiǎn)。而放電刷利用尖端放電原理,把靜電或電流釋放出去。

由于導(dǎo)體尖端的電荷特別密集,電場特別強(qiáng),導(dǎo)致在尖端物體附近的空氣被電離成離子態(tài),而離子態(tài)的分子擁有導(dǎo)電性,避雷針和放電刷都是依靠放電,將電荷引入地下或釋放到空氣中。

三是“導(dǎo)”?!皩?dǎo)”就是把飛機(jī)上一些非金屬部件上的電流導(dǎo)出去。過去,大部分飛機(jī)都是一個(gè)大金屬罩,“導(dǎo)”的問題不是很大。但目前,很多客機(jī)采用復(fù)合材料,這些材料大多是不良導(dǎo)體,要是被閃電擊中,瞬間的大電流會帶來危險(xiǎn)。所以,在飛機(jī)上的雷達(dá)罩、復(fù)合材料等非金屬結(jié)構(gòu)中加入導(dǎo)電性很好的金屬條,金屬條與飛機(jī)金屬外殼連接,如此,就能把靜電和雷擊時(shí)遇到的強(qiáng)電流引導(dǎo)到飛機(jī)機(jī)身的金屬蒙皮上。

耐受雷擊

雷達(dá)一般安裝在戰(zhàn)斗機(jī)的頭部(也就是雷達(dá)罩)。雷達(dá)罩不能采用金屬蒙皮或金屬網(wǎng),否則雷達(dá)波會被屏蔽而失去作用。因此,雷達(dá)罩在雷擊中很容易受傷,在飛機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)需要格外關(guān)照,進(jìn)行多次測試。

飛機(jī)內(nèi)部的電子儀器是最脆弱的部件,大電流會讓其短路。在設(shè)計(jì)飛機(jī)時(shí),需要根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu),把精密的電子儀器安裝在比較不容易受到傷害的位置,盡量遠(yuǎn)離最容易被雷擊的區(qū)域。

幾乎每架正常運(yùn)行的飛機(jī)每年都要遭到一次雷擊。中國的統(tǒng)計(jì)數(shù)字為,飛機(jī)平均每飛行1萬小時(shí)就有可能被雷擊中一次。而國外的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)則是,飛機(jī)日利用率7小時(shí),每12個(gè)月就可能發(fā)生一次雷擊;如果飛機(jī)日利用率10小時(shí),則每10個(gè)月就可能發(fā)生一次。

常在河邊走哪有不濕鞋,常常在天上飛,難免遭雷擊。所以,你也看到了,飛機(jī)被雷擊中絕不是一件概率極低的事件。甚至,飛機(jī)還曾被喻為雷電的“活靶子”,更有甚者,本來沒有閃電,或者說,云層中還不存在足以產(chǎn)生閃電的條件,但是飛機(jī)這個(gè)滿是電荷(摩擦起電)的大家伙一飛過,就能導(dǎo)致閃電的產(chǎn)生,這就是誘發(fā)閃電。

因此,完全杜絕被雷擊是不可能的。既然如此,飛機(jī)制造廠商只能在“耐雷擊”上狠下功夫才是正道。也正因?yàn)檫@樣,很多國家,比如美國明確規(guī)定:飛機(jī)必須能承受災(zāi)難級閃電的襲擊,在任何可預(yù)見的情況下,飛機(jī)的設(shè)備、系統(tǒng)都能發(fā)揮其基本功用。

閃電擊中后的傷疤

飛機(jī)被閃電擊中后,會留下一些傷疤,有經(jīng)驗(yàn)的飛機(jī)工程師一眼就能判斷出這個(gè)傷疤是不是雷擊造成的。

乘客怎么辦

這個(gè)不用過于擔(dān)心。飛機(jī)被雷擊時(shí),相對來說,乘客比飛機(jī)還要安全,而且是安全得多。甚至,很多時(shí)候,飛機(jī)被雷擊了,但乘客卻渾然不覺。

飛機(jī)就是一個(gè)大金屬籠子,機(jī)身大部分是由鋁制成的,可以防范千萬伏的閃電。而客艙內(nèi)部與外面的金屬機(jī)身是絕緣的,這基本上就是一個(gè)法拉第籠。

綜上所述,飛機(jī)也怕遭雷擊。但是百余年來,飛機(jī)的防雷擊性能一直在提升,這也是新聞上常有報(bào)道飛機(jī)遭雷擊卻安然降落的原因。

而對于我們乘客,乘坐飛機(jī)時(shí),也不必對此過于擔(dān)心。飛機(jī)的機(jī)身結(jié)構(gòu)和材質(zhì)決定了就算閃電來了,有飛機(jī)給我們“頂著”。

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