李強(qiáng)

(深圳航空有限責(zé)任公司維修工程部工程技術(shù)室,廣東深圳 518128)

淺析飛機(jī)雷擊損傷的處置方案

李強(qiáng)

(深圳航空有限責(zé)任公司維修工程部工程技術(shù)室,廣東深圳 518128)

雷擊會(huì)影響航空公司的運(yùn)營(yíng)并導(dǎo)致航班延誤和成本增加,中國(guó)民航規(guī)章也規(guī)定了雷擊保護(hù)的相關(guān)要求。雖然波音和空客飛機(jī)都有雷擊保護(hù)措施來(lái)減少雷擊從而避免一些不必要的停場(chǎng)和延誤,但實(shí)際運(yùn)營(yíng)當(dāng)中還是會(huì)出現(xiàn)雷擊損傷。為了縮短雷擊損傷修理的時(shí)間,維修人員必須熟練掌握雷擊的檢查程序,保護(hù)措施和修理方法。

雷擊 損傷 保護(hù) 修理 適航

1 引言

根據(jù)中國(guó)民航航空規(guī)章CCAR-25部《運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》第25.581條規(guī)定，飛機(jī)必須具有防止閃電引起的災(zāi)難性后果的保護(hù)措施[1]。雖然在民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)和制造過(guò)程中就考慮了雷擊對(duì)飛機(jī)運(yùn)營(yíng)的影響，但飛機(jī)的設(shè)計(jì)是基于防雷而不是避雷，所以在實(shí)際運(yùn)營(yíng)當(dāng)中雷擊損傷不避免，如果處理不當(dāng)，將給飛機(jī)的運(yùn)營(yíng)帶來(lái)安全隱患以及長(zhǎng)時(shí)間的停場(chǎng)和延誤。因此，了解雷擊現(xiàn)象和雷擊損傷給飛機(jī)帶來(lái)的影響以及掌握正確的損傷檢查程序以及修理方法非常重要，本文就此進(jìn)行探討。

2 雷擊簡(jiǎn)述

雷電是由于大氣層充電產(chǎn)生的結(jié)果，大氣或云塊在氣流作用下產(chǎn)生異性電荷的積累使某處空氣被擊穿，電荷中和產(chǎn)生強(qiáng)烈的聲、光、電并發(fā)的一種物理現(xiàn)象。通常是指帶電的云層對(duì)大地之間、云層與云層之間、云層內(nèi)部的放電現(xiàn)象。大多數(shù)飛機(jī)遭遇雷擊都是云到地這一種類(lèi)型。

飛機(jī)的雷擊頻率受幾個(gè)因素的影響，包括飛機(jī)運(yùn)營(yíng)的地理位置(如經(jīng)飛機(jī)在經(jīng)常有雷雨天氣的地方運(yùn)營(yíng)比較容易發(fā)生雷擊)，以及飛機(jī)起飛和降落高度的頻率。因?yàn)轱w機(jī)在爬升和下降過(guò)程的這一高度比其它高度更容易發(fā)生雷擊。

目前，飛機(jī)上的結(jié)構(gòu)主要由鋁合金組成(B787，A350等除外)，由于雷擊的發(fā)展是由云層到地面，飛機(jī)結(jié)構(gòu)就提供了一個(gè)“短路”的路徑，飛機(jī)成為了閃電路徑的一部分。雷擊是從飛機(jī)上的一端進(jìn)入然后從另一端出來(lái)，也就是說(shuō)發(fā)生雷擊時(shí)，飛機(jī)上至少有兩個(gè)雷擊點(diǎn)：一個(gè)進(jìn)口，一個(gè)出口(如圖1所示)。由于飛機(jī)是在水平面上前進(jìn)，所以進(jìn)口通常在飛機(jī)的雷達(dá)罩，前機(jī)身，吊架等區(qū)域，出口在飛機(jī)的后部機(jī)身，垂直尾翼和水平尾翼等區(qū)域。在空中飛機(jī)是朝前飛行的，每一次雷擊都是沿著機(jī)身或發(fā)動(dòng)機(jī)向后走，所以在機(jī)體上往往會(huì)留下多個(gè)雷擊點(diǎn)，維修人員在進(jìn)行檢查時(shí)需要注意找到每一個(gè)雷擊點(diǎn)。

圖1 飛機(jī)遭遇雷擊的過(guò)程[2]

圖2 飛機(jī)外部雷擊區(qū)域分類(lèi)[3]

3 雷擊損傷的區(qū)域及類(lèi)型

3.1 雷擊損傷的區(qū)域

靜電荷在尖銳的區(qū)域聚集強(qiáng)度較高，因此飛機(jī)各個(gè)部位遭受雷擊的概率有很大不同。根據(jù)統(tǒng)計(jì)各種雷擊點(diǎn)，可以在飛機(jī)上分成以下三類(lèi)雷擊區(qū)域，如圖2所示。

區(qū)域Ⅰ：主要是在大翼前緣，大翼后緣，翼尖，發(fā)動(dòng)機(jī)，垂尾末端，平尾末端，升降舵，雷達(dá)罩等區(qū)域。這些區(qū)域容易積累大量電荷，最容易遭受雷擊，而且受損的程度比較嚴(yán)重。

區(qū)域Ⅱ：主要是指機(jī)身全表面，包括迎角傳感器，皮托管，靜壓口等區(qū)域。這部分區(qū)域容易遭受掃掠式雷擊(Swept stroke)，通常會(huì)發(fā)現(xiàn)一連串的雷擊點(diǎn)，損傷的程度也不一樣。

圖3 機(jī)身雷擊損傷照片

圖4 機(jī)身雷擊損傷處理流程[4]

區(qū)域Ⅲ：除區(qū)域Ⅰ和Ⅱ之外的飛機(jī)機(jī)體外表面，相對(duì)區(qū)域Ⅰ和Ⅱ，這一區(qū)域遭受雷擊的可能性較低，在實(shí)際運(yùn)行中報(bào)告的雷擊數(shù)量也很較少。

3.2 雷擊損傷的類(lèi)型

根據(jù)雷擊損傷檢查的情況，飛機(jī)遭受雷擊后可以分為直接損傷和間接損傷兩種損傷類(lèi)型。

直接損傷是一種物理性損傷，直觀明顯。比較典型的損傷特征是：對(duì)于金屬材料，蒙皮或鉚釘上有燒蝕點(diǎn)、熔化點(diǎn)的現(xiàn)象或者機(jī)身外部的金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變形跡象；對(duì)于復(fù)合材料，表面有燒蝕點(diǎn)，穿孔或分層。另外，由于大電流會(huì)引起局部區(qū)域的高溫，導(dǎo)致蒙皮或部件表面漆層變色，這也是雷擊直接損傷的一個(gè)特征。

間接損傷則是另一種損傷類(lèi)型，因?yàn)楦袘?yīng)產(chǎn)生了強(qiáng)烈的瞬時(shí)電流和電壓，從而對(duì)機(jī)體內(nèi)部的電子電氣系統(tǒng)或設(shè)備造成損傷。這種損傷可能是臨時(shí)性的，雷擊過(guò)后即可恢復(fù)正常，無(wú)需更換部件。但也有可能是永久損傷，需要更換損傷的部件。

另外，受雷擊電流的影響，電流流經(jīng)機(jī)體表面時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)電磁場(chǎng)，鐵磁材料的結(jié)構(gòu)或儀表可能被磁化。

4 雷擊損傷的檢查程序

飛機(jī)大多數(shù)的外部部件是由有足夠厚度的金屬結(jié)構(gòu)構(gòu)成用以抵抗雷擊，這是防雷擊的基本保護(hù)，金屬蒙皮同樣能保護(hù)飛機(jī)內(nèi)部電線被磁化。雖然飛機(jī)的電子系統(tǒng)使用了防雷擊設(shè)計(jì)，但有時(shí)高強(qiáng)度的雷擊仍會(huì)導(dǎo)致這些部件損傷。因此飛機(jī)遭遇雷擊后必須完成相關(guān)的檢查以確保安全。

當(dāng)飛機(jī)遭遇雷擊時(shí)，維修人員要仔細(xì)找到雷擊入口和出口點(diǎn)，并找出所有的損傷，并在下次飛行前確認(rèn)飛機(jī)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)部件，電線和接地線等是否恢復(fù)正常。在結(jié)構(gòu)上可能有燒傷的孔，這會(huì)導(dǎo)致增壓區(qū)壓力降低或?qū)е陆Y(jié)構(gòu)上有裂紋，而對(duì)于關(guān)鍵的系統(tǒng)部件，電子設(shè)備等也需要確認(rèn)是否工作正常。對(duì)于這些，飛機(jī)制造廠商都有相應(yīng)的雷擊檢查手冊(cè)以確保飛機(jī)的適航。

如前面所述，有些區(qū)域更容易被雷擊，比如雷擊的出口和入口在區(qū)域Ⅰ中經(jīng)常被發(fā)現(xiàn)，很少在區(qū)域Ⅱ，特別是Ⅲ中被發(fā)現(xiàn)。所以當(dāng)飛機(jī)遭遇雷擊時(shí)，需有針對(duì)性的對(duì)某些區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)檢查。然而即使在區(qū)域Ⅰ和Ⅱ的檢查中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)雷擊損傷，也強(qiáng)烈建議檢查區(qū)域Ⅲ是否有損傷?？傊仨氄页鰠^(qū)域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ的雷擊入口和出口點(diǎn)并檢查這些雷擊點(diǎn)周?chē)膮^(qū)域是否有損傷并按需進(jìn)行修理或更換部件。

5 雷擊損傷的處理

飛機(jī)制造廠商在制定結(jié)構(gòu)修理手冊(cè)(SRM)時(shí)會(huì)把雷擊允許損傷和修理方法編入其中。根據(jù)章節(jié)的不同，雷擊損傷的標(biāo)準(zhǔn)和修理方法相應(yīng)的分散在不同章節(jié)之中。維修人員發(fā)現(xiàn)雷擊損傷后，應(yīng)先確定損傷的部位，然后查詢SRM手冊(cè)相關(guān)章節(jié)確認(rèn)損傷是否超標(biāo)，并按需進(jìn)行修理。不同的機(jī)型對(duì)損傷的處理歸類(lèi)也不同。比如B737NG機(jī)型的機(jī)身雷擊處理方案都放在了統(tǒng)一的子章節(jié)中，雷擊處理的方法相對(duì)比較容易掌握，而空客A320機(jī)型的機(jī)身雷擊處理則分散在不同的子章節(jié)中，實(shí)際工作當(dāng)中需根據(jù)雷擊位置的不同而查詢的章節(jié)。下面以空客A320機(jī)型機(jī)身某一位置遭遇雷擊舉例說(shuō)明雷擊損傷的處理流程。

如圖3所示，飛機(jī)蒙皮上發(fā)現(xiàn)兩個(gè)雷擊點(diǎn)，損傷只在蒙皮區(qū)域，緊固件沒(méi)有損傷。

首先查詢SRM手冊(cè)，確認(rèn)損傷區(qū)域的站位，明確適用的章節(jié)，然后查找該章節(jié)對(duì)于這一區(qū)域允許損傷的處理流程，如圖4所示。

最后經(jīng)測(cè)量損傷尺寸以及完成詳細(xì)檢查后，確認(rèn)損傷可保留50FC，飛機(jī)可直接放行。

對(duì)于超出允許損傷標(biāo)準(zhǔn)的雷擊，除需恢復(fù)原有的的結(jié)構(gòu)完整性，極限載荷強(qiáng)度外，還可能需要恢復(fù)表面涂層和材料，比如某些電子部件區(qū)域遭遇雷擊后需恢復(fù)表面涂層和鋁膜以保護(hù)內(nèi)部的電子部件。

維修人員在日常學(xué)習(xí)中應(yīng)加強(qiáng)雷擊損傷評(píng)估和修理方法的培訓(xùn)，包括雷擊損傷的原因，損傷的類(lèi)型，損傷檢查方法，允許損傷限制，修理方法和保護(hù)涂層的恢復(fù)等。這樣在實(shí)際工作當(dāng)中才能快速處置雷擊損傷，從而縮短飛機(jī)停場(chǎng)時(shí)間，提高經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)語(yǔ)

本文闡述了雷擊損傷的機(jī)理，詳細(xì)描述了雷擊損傷的區(qū)域分類(lèi)，損傷類(lèi)型以及雷擊檢查程序，最后通過(guò)舉一個(gè)實(shí)例介紹雷擊處理的方法和流程。本文所探討的內(nèi)容對(duì)一線工作的檢查人員和有一定的借鑒意義。

[1]中國(guó)民用航空局.運(yùn)輸類(lèi)飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn).中國(guó)：中國(guó)民用航空局,2011.

[2] Aircraft Lightning Zoning, SAE ARP 5414A ：2005.

[3]737-600/700/800/900/900 Aircraft Maintenance Manual.

[4]A320 Structural Repair Manual.