遠離雷擊 飛行無憂

曹松鶴

2011年12月，某公司執(zhí)行安克雷奇至浦東航班，飛機落地后地面檢查發(fā)現(xiàn)：機身下表面從電源面板向后至右大翼與機身相連接部位的整流罩位置，共發(fā)現(xiàn)有14個雷擊點;左大翼翼尖小翼內(nèi)側面位置，共有4個雷擊點;右大翼翼尖小翼外側面位置，共有3個雷擊點。

2015年5月，某公司執(zhí)行烏魯木齊-西安航班，落地后機務發(fā)現(xiàn)飛機有多處雷擊點，損傷超標。

2015年5月，某公司執(zhí)行煙臺-沈陽航班，沈陽下降過程中飛機20余處遭雷擊。

近年來，受全球氣溫變暖、厄爾尼諾等因素的影響，雷雨天氣出現(xiàn)的日益頻繁和復雜。對于大型網(wǎng)絡化航空公司而言，我們常年要面對雷雨天氣的影響，如果飛行人員缺乏對雷雨的警惕性或?qū)子暾J識不足，就更增加了雷擊的可能性。希望在飛行過程中，飛行員時刻警惕雷雨的存在，從而避免雷擊的發(fā)生。

被雷擊的概率有多大

有關研究機構使用康維爾580型商用飛機執(zhí)行共計42小時飛行，經(jīng)歷21次雷擊事件;使用某型戰(zhàn)斗機執(zhí)行了1154次穿越雷雨區(qū)的飛行架次，并且經(jīng)歷了637次雷擊事件。由這兩項研究計劃總共累積了658次的航空器雷擊經(jīng)驗，研究人員獲得了以下的結論：

大約90%以上的雷擊事件是由航空器本身所引起的，航空器在雷雨區(qū)中遭受雷擊的概率隨著飛行高度的上升而增加。由于尖端放電效應的結果，雷擊通常發(fā)生在航空器的機鼻、翼尖、機尾、或復合材料表面。

航空器在雷雨區(qū)中飛行時，遭受雷擊的概率在雷雨區(qū)的下緣最小，在36000～40000ft的高度層最大。在雷雨區(qū)下方飛行時，平均每3個小時遭受雷擊2次;在18000ft飛行時，平均每20分鐘遭受一次雷擊;但在36000～40000ft高度飛行時，則平均每分鐘遭受雷擊2次。

高高度的雷擊總放電能量大于低高度的雷擊。低空穿越雷雨區(qū)時，雷擊通常發(fā)生于中度或強烈亂流區(qū)的下緣及強烈下沖氣流內(nèi);相反，高空穿越雷雨區(qū)時，雷擊通常發(fā)生在亂流較少或雨勢較小的空域。

此外，在雷暴消散階段早期，比雷暴旺盛期更易遭雷擊。因為在雷暴消散階段早期，雖然云體有足夠的帶電能量，但由于本身電位差達不到足夠的激勵源，自然閃電不可能自行出現(xiàn)，飛機飛入或飛經(jīng)反而成為激勵源，誘發(fā)閃電，遭雷擊。飛機飛行高度在零度等溫線附近（通常飛機在3000米至6000米高度層）尤其在上升或下降穿越這些高度層時最易遭雷擊。

當鋒面活動范圍較大、云層較厚，且由于地表溫度較低，對流發(fā)展的高度不高、云頂較為平整，此時雷電的危害具有突然性和隱蔽性特點。若電荷的聚集層較低時，受逆溫層的影響，電荷分布不易分散，相對較為密集。所以在云層中飛行，更容易積累電荷，往往在結冰條件下或者零度等溫線附近更容易誘發(fā)雷擊、電擊現(xiàn)象。

雷雨的起電機理和電荷分布

雷雨是由于大氣不穩(wěn)定，對流強烈的積雨云所造成，由積雨云所產(chǎn)生的雷雨（雷暴）經(jīng)常伴有閃電及雷聲，并常有強烈陣風、大雨，偶爾也會有冰雹。強烈對流性的上升氣流為此類雷暴的最初階段特征，圓柱狀降水及強烈下降氣流則為其消散的跡象。

大氣中存在大量的正離子和負離子，在云中的雨滴上，電荷分布是不均勻的，最外邊的分子帶負電，里層的帶正電，內(nèi)層比外層的電勢差約高0.25V。為了平衡這個電勢差，水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負離子，這就使水滴逐漸帶上了負電荷。當對流發(fā)展開始時，較輕的正離子逐漸被上升的氣流帶到云的上部;而帶負電的云滴因為比較重，就留在了下部，造成了正負電荷的分離。隨著時間的推移，積雨云的頂部積累了大量的正電荷，底部則積聚許多負電荷。

導致雷雨云起電的機理目前主要有以下四種理論：

水滴破裂效應：云中水滴在高速氣流中作激烈運動，分裂成一些帶負電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，后者同時被上升氣流攜帶到高空，前者落在低空，這樣正負兩種電荷便在云層中被分離，這也就是造成90%的云層下部帶負電的原因。

吸電荷效應：由于宇宙射線或其他電離作用，大氣中存在正負離子，又因為空間存在電場，在電場力的作用下正負離子在云的上下層分別積累，從而使雷雨云帶電，又稱感應起電。

水滴凍冰效應：水滴在結冰過程中會產(chǎn)生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負電荷，當上升氣流把冰晶上的水分帶走時，就會導致電荷的分離，而使雷雨云帶電。

溫差起電效應：實驗證明在冰塊中存在著正離子（H+）和負離子（OH-），在溫度發(fā)生變化時，離子發(fā)生擴散運動并相互分離。積雨云中的冰晶在對流的碰撞和摩擦運動中會造成溫度差異，并因溫差起電，帶電的離子又因重力和氣候作用而分離擴散，最后達到一定的動態(tài)平衡。

雷雨云起電可能是某一機理也可能是多種機理的效應而產(chǎn)生的。云中電荷的分布很復雜，但總的說來，云的上部以正電荷為主，云的中、下部以負電荷為主，云的下部前方的強烈上升氣流中還有一小范圍的正電區(qū)。因此，云的上、下部之間形成一個電位差，當電位差大到一定程度后，就產(chǎn)生放電，這就是平常所見的閃電現(xiàn)象。

一般而言，依據(jù)閃電發(fā)生的方式，將閃電的方式區(qū)分為云地閃電及云內(nèi)云間閃電。所謂云地閃電是指云層與地面間產(chǎn)生的電位差超過了當時空氣的絕緣強度而發(fā)生的放電現(xiàn)象。所謂云間閃電是指云塊與云塊之間的放電現(xiàn)象，而云內(nèi)閃電則是指單一云塊內(nèi)部結構間的放電現(xiàn)象。

高空放電降低雷擊傷害

航空器在高空飛行時所遭受到的雷擊事件，則是指航空器與大氣環(huán)境間的電荷不平衡所造成的放電現(xiàn)象。

飛機遭雷擊后，雷電產(chǎn)生強大的電流，形成電磁場、光輻射、沖擊波和電弧。我們通常講的雷擊是介質(zhì)被擊穿。雷電形成的高電壓可使飛機上的絕緣材料擊穿，當雷電先通過飛機機頭時，高電壓可使雷達罩擊穿，常見的為雷達天線罩被擊穿成大小不等的洞。目前，現(xiàn)代飛機電子設備大量采用微電子元件，它們對電壓的承受能力更加脆弱，極易受破壞。同時現(xiàn)代飛機上的蒙皮越來越多的采用復合材料，這就減少了原來鋁皮的屏蔽作用，所以更增加了雷擊的可能性。

為了減少飛機被雷擊的機會和危害，飛機上一般都安裝了防雷裝置。防雷裝置系統(tǒng)主要分為兩類別，第一類別是在停泊時配置使用，即在飛機機身安裝一條避雷帶與地面相接。第二類別是飛機在飛行狀態(tài)中，使用機載雷達探測天氣，讓機組有充分時間作好預防措施或遠離雷暴云。當飛機進入雷雨的情況下，可將危險的雷電流分流到機身外，并從機身帶離飛機本體，從而避免機上燃油、控制及通信設備受到破壞，保障機上的乘客及飛機本身的安全。

飛機上的防雷裝置是安裝在飛機主翼或尾翼尖端處的“靜電釋放器”。根據(jù)尖端放電的原理，放電刷能夠?qū)w機外殼累積的大量電荷放至大氣中，有的飛機上安裝的靜電釋放器多達幾十個。另外，飛機外殼中非金屬材料制成的結構一般都裝有避雷條。比如，機頭雷達天線罩的表面貼有避雷條，尾翼也埋了避雷條，它們的作用是為了使雷電電流順利通過機殼表面。因此，當飛機受到雷擊時，上述的防雷裝置會幫助電流經(jīng)過機殼傳輸?shù)綑C身或機翼伸出的金屬放電刷而迅速放電。

繞飛雷雨的一些建議

1、繞飛雷雨時，應從云體的上風方向繞飛。

2、繞飛雷雨時，必須考慮到有轉彎退出的余地;要根據(jù)飛機機型的轉彎半徑，繞飛時有提前量和足夠裕度，防止誤入雷雨。

3、禁止從云下繞飛雷雨，從云上繞飛雷雨，應保持間隔云頂600米以上穿越;對于云頂高度在10000米以上的強雷暴，不要從上部飛越;對于飛機升限受限制的飛機，不應在接近飛機升限的高度層云上飛越雷暴云。

4、繞飛雷雨時，必須根據(jù)雷雨所處的位置和范圍、云體的高度和強度、雷暴移動方向和速度以及飛機的飛行高度，采取安全繞飛距離繞飛。

推薦的安全繞飛距離為：在飛行高度3000米以下，繞飛距離不少于5海里;飛行高度為3000～6000米，繞飛距離不少于10海里;飛行高度在6000～7000米，繞飛距離不少于15海里;飛行高度在7000～9000米，繞飛距離不少于20海里;飛行高度在9000～12000米，繞飛距離不少于25海里。

實際運行中可以根據(jù)具體實際情況而有所改變，零度等溫線附近或強的雷暴可以適當增加繞飛距離，北方地區(qū)也可以適當增加繞飛距離。

5、兩個云體之間不少于10海里，同時遵守云外繞飛的安全間隔距離并判斷確定沒有雷擊危險時，方可從中間通過。

6、當必須與一系列雷暴云平行飛行時，應選擇在云體的逆風一側（遠離云體前進方向的一側）飛行。盡量不要在砧狀云的下方飛行，盡量避開雷暴云頂部順風向處的卷云和卷層云，盡管雷達可能沒有回波，但其中可能含有冰雹。

防止飛機雷擊最好的辦法是盡量利用先進的機載氣象雷達和其他資訊資源提早發(fā)現(xiàn)危險天氣，提高警惕，正確判斷，遵照機型手冊和運行手冊的相關規(guī)定，不要存在僥幸的心理，果斷實施偏航或者繞飛機動，避免事態(tài)向被動方向發(fā)展。