文章來源于上海科技館

　　今天和大家聊聊關(guān)于飛機(jī)的一些趣事。

　　去年8月那天上海上空風(fēng)馳電掣，閃電如利劍劃破天空，擊中東方明珠。

　　外灘目睹這一幕的不少游客發(fā)出驚呼，“這是。。。。。。誰在渡劫嗎？”

　　雖然閃電擊中的瞬間，視覺沖擊十分壯觀，但很多人也發(fā)出疑問，東方明珠電視塔的建筑結(jié)構(gòu)會不會因?yàn)樵獾嚼讚舳斐蓳p傷呢？

　　答案是并不會，因?yàn)榻娱W桿的存在，可以有效避免和減少閃電擊中建筑物上或其附近造成的物理損害和人身傷亡。

　　那么如果是高空中飛行的飛機(jī)呢？它會被雷劈中嗎？ 

　　這種穿越雷雨云的操作在現(xiàn)實(shí)生活中并不常見

　　飛機(jī)并不是絕緣體

　　坐過飛機(jī)的都知道，飛機(jī)也經(jīng)常在雨天飛行，在航路中遇到雷雨云的機(jī)率其實(shí)是非常高的，遭遇雷擊的可能性也非常大。

　　由于飛機(jī)巡航階段在平流層飛行，而風(fēng)雪雷雨自然環(huán)境一般出現(xiàn)在對流層，雷雨云一般形成在4500米至8000米的高度，所以處在萬米高空平流層飛行的飛機(jī)并不會遭受雷擊，飛行起來是比較安全的。

　　然而除了平飛，飛機(jī)還有起飛和降落這兩個更重要階段，這時難免會遭受雷擊。

　　美國商用機(jī)隊(duì)的每架飛機(jī)每年都會被雷擊一次，一年共計有7000多次雷擊事件發(fā)生。而對地面工程師來說，雷擊事件并不罕見。

　　飛機(jī)被雷劈中是一種什么感覺呢？

　　很多情況下，坐在機(jī)艙里的你甚至不知道雷電可能已經(jīng)光臨過這架飛機(jī)了。這是因?yàn)槔讚舨⒉蝗菀妆挥^測到，有過類似經(jīng)驗(yàn)的人一般都會發(fā)現(xiàn)窗外有短暫閃白。

　　確認(rèn)和報告雷擊的一般也都不是旅客，他們可能沒有專業(yè)知識去判別，平時主要是通過飛行員經(jīng)驗(yàn)和地面的目視檢查。

　　比如作為地面工程師，飛機(jī)航行中筆者聽到過的最形象的描述是“駕駛艙風(fēng)擋玻璃前方突然冒出大量跳躍電弧。。。明亮刺眼。” 依筆者經(jīng)驗(yàn)，除去新入機(jī)隊(duì)的飛機(jī)，基本每架飛機(jī)都有一處以上的雷擊點(diǎn)。不過，這也并不需要很復(fù)雜的工序去修理，常見的處理方式是：用砂紙或者銼刀進(jìn)行打磨。（聽上去好像很傳統(tǒng)，為什么飛機(jī)這種先進(jìn)產(chǎn)物也能如此修理？這是飛機(jī)制造廠家維護(hù)手冊中要求的維修方法呢）

　　如何減小雷擊對飛機(jī)的損害

　　既然金屬機(jī)身的飛機(jī)是雷電鐘愛的對象，因此在設(shè)計上，飛機(jī)必須能夠承受災(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。

　　對飛機(jī)來說，防雷擊是不夠的，必須是耐雷擊設(shè)計。

　　首先，主流民航客機(jī)多為金屬蒙皮機(jī)身設(shè)計，金屬蒙皮具有良好的導(dǎo)電性能，使用復(fù)合材料的部位也會在內(nèi)部應(yīng)用導(dǎo)電性能良好的金屬條形材料進(jìn)行引流。這樣整個機(jī)身就會產(chǎn)生類似法拉第籠的效果。

　　法拉第籠原理

　　本杰明·富蘭克林在第一次進(jìn)行有關(guān)電學(xué)的實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，向球狀導(dǎo)電體通電后，電子只從導(dǎo)電體的外表面流過。此后，法拉第進(jìn)一步研究了這個現(xiàn)象，并且開始著手設(shè)計我們今天見到的法拉第籠。法拉第籠內(nèi)任何物體，包括電線或者是金屬碗等等都不會受到外界通電的影響。只要外層導(dǎo)電體保持相對完整，電子就會只從外部流過。

　　也就是說飛機(jī)就像個大籠子，當(dāng)被閃電擊中時，電荷會聚集在飛機(jī)表面，不會跑到客艙里傷害到人，客艙和飛機(jī)外表面是通過電路保護(hù)隔離開的。之后，電荷將散布在周圍的空氣中，要么轉(zhuǎn)移到鄰近的帶電云層，要么隨著落地雷流到地面。

　　盡管遭到雷擊時，飛機(jī)乘客及設(shè)施基本上是安全的，但雷擊仍然會給飛機(jī)或飛行安全帶來一定的危害，特別是擊中飛機(jī)前端或尖端時，少數(shù)情況下甚至?xí)?dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。

　　前端指的是飛機(jī)的雷達(dá)罩，由于要讓雷達(dá)波通過，飛機(jī)的雷達(dá)罩使用玻璃纖維材質(zhì)制成，從而使雷達(dá)罩的導(dǎo)電能力降低，直接被雷擊中的話，可能使其受損。

　　而尖端同樣是雷電喜歡“到此一游”的地方，尖端一般指的是飛機(jī)的天線以及翼尖。這些部位是被雷擊后受損機(jī)率最高的地方，輕則產(chǎn)生燒蝕點(diǎn)，重則會出現(xiàn)擊穿的情況。

　　尖端放電也有可利用之處——在飛機(jī)的機(jī)翼、尾翼等尖端部分，都設(shè)置有形狀像較粗的針一樣的結(jié)構(gòu)，這就是放電刷。放電刷可以將飛行時與空氣摩擦產(chǎn)生的靜電釋放到大氣中，飛機(jī)本身不存在靜電，就減小了受到雷擊的可能。

　　但是這些損害也是不用過于擔(dān)心的，現(xiàn)代飛機(jī)的表面皆使用了傳力設(shè)計，局部損傷是不會引起連鎖反應(yīng)造成解體。

　　機(jī)鼻破個洞，冰島波音照樣飛

　　圖源： news.sina.com.cn

　　避開才是最好的方法

　　雖然采用了耐雷擊設(shè)計，但是從運(yùn)行和操作角度上仍然是要求飛行員盡量避開雷雨云的，這主要是通過氣象雷達(dá)的使用。

　　民航客機(jī)上皆配備了氣象雷達(dá)，雷雨區(qū)的強(qiáng)度和距離等都會顯示在顯示器上，這樣飛行員能通過氣象雷達(dá)接受到信息，來決定是升高度還是繞飛。

　　然而當(dāng)飛機(jī)準(zhǔn)備降落時出現(xiàn)雷雨云，就存在不能繞飛的情況，這時候塔臺就會指揮飛機(jī)在不同高度盤旋，等雷雨云飄走了才重新開放機(jī)場 。

　　如果長時間雷雨云不消散或者仍然不具備降落條件飛機(jī)就只能去備降場了，航班在做飛行任務(wù)書時都會制定一個備降場，如虹橋不行就去浦東，浦東不行就去虹橋，都不行就只能去南京。

　　雖然避雷是飛行員的基礎(chǔ)必修課程，但是對抗自然力量，人力畢竟有限。造成嚴(yán)重事故的雷擊在大型民用客機(jī)里非常少所以也不必過于擔(dān)心。

　　作者：已默 ，一名工作在一線，通宵達(dá)旦只為提供安全適航飛機(jī)的地面工程師。

　　鳴謝：中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所 郭瑋宏 博士為本文提供科學(xué)指導(dǎo)。

　　責(zé)編：Zhuo。

　　題圖：九大一

　　來源：上海科技館