曹松鶴

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

2015年5月，某公司執(zhí)行烏魯木齊-西安航班，落地后機(jī)務(wù)發(fā)現(xiàn)飛機(jī)有多處雷擊點(diǎn)，損傷超標(biāo)。

2015年5月，某公司執(zhí)行煙臺(tái)-沈陽航班，沈陽下降過程中飛機(jī)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(fù)雜。對(duì)于大型網(wǎng)絡(luò)化航空公司而言，我們常年要面對(duì)雷雨天氣的影響，如果飛行人員缺乏對(duì)雷雨的警惕性或?qū)子暾J(rèn)識(shí)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(shí)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(guān)研究機(jī)構(gòu)使用康維爾580型商用飛機(jī)執(zhí)行共計(jì)42小時(shí)飛行，經(jīng)歷21次雷擊事件;使用某型戰(zhàn)斗機(jī)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(xiàng)研究計(jì)劃總共累積了658次的航空器雷擊經(jīng)驗(yàn)，研究人員獲得了以下的結(jié)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(yīng)的結(jié)果，雷擊通常發(fā)生在航空器的機(jī)鼻、翼尖、機(jī)尾、或復(fù)合材料表面。

航空器在雷雨區(qū)中飛行時(shí)，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(shí)，平均每3個(gè)小時(shí)遭受雷擊2次;在18000ft飛行時(shí)，平均每20分鐘遭受一次雷擊;但在36000～40000ft高度飛行時(shí)，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(shí)，雷擊通常發(fā)生于中度或強(qiáng)烈亂流區(qū)的下緣及強(qiáng)烈下沖氣流內(nèi);相反，高空穿越雷雨區(qū)時(shí)，雷擊通常發(fā)生在亂流較少或雨勢(shì)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?yàn)樵诶妆┫㈦A段早期，雖然云體有足夠的帶電能量，但由于本身電位差達(dá)不到足夠的激勵(lì)源，自然閃電不可能自行出現(xiàn)，飛機(jī)飛入或飛經(jīng)反而成為激勵(lì)源，誘發(fā)閃電，遭雷擊。飛機(jī)飛行高度在零度等溫線附近（通常飛機(jī)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(shí)最易遭雷擊。

當(dāng)鋒面活動(dòng)范圍較大、云層較厚，且由于地表溫度較低，對(duì)流發(fā)展的高度不高、云頂較為平整，此時(shí)雷電的危害具有突然性和隱蔽性特點(diǎn)。若電荷的聚集層較低時(shí)，受逆溫層的影響，電荷分布不易分散，相對(duì)較為密集。所以在云層中飛行，更容易積累電荷，往往在結(jié)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(jī)理和電荷分布

雷雨是由于大氣不穩(wěn)定，對(duì)流強(qiáng)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(qiáng)烈陣風(fēng)、大雨，偶爾也會(huì)有冰雹。強(qiáng)烈對(duì)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(qiáng)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(fù)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(fù)電，里層的帶正電，內(nèi)層比外層的電勢(shì)差約高0.25V。為了平衡這個(gè)電勢(shì)差，水滴就必須優(yōu)先吸收大氣中的負(fù)離子，這就使水滴逐漸帶上了負(fù)電荷。當(dāng)對(duì)流發(fā)展開始時(shí)，較輕的正離子逐漸被上升的氣流帶到云的上部;而帶負(fù)電的云滴因?yàn)楸容^重，就留在了下部，造成了正負(fù)電荷的分離。隨著時(shí)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(fù)電荷。

導(dǎo)致雷雨云起電的機(jī)理目前主要有以下四種理論：

水滴破裂效應(yīng)：云中水滴在高速氣流中作激烈運(yùn)動(dòng)，分裂成一些帶負(fù)電的較大顆粒和帶正電的較小顆粒，后者同時(shí)被上升氣流攜帶到高空，前者落在低空，這樣正負(fù)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(fù)電的原因。

吸電荷效應(yīng)：由于宇宙射線或其他電離作用，大氣中存在正負(fù)離子，又因?yàn)榭臻g存在電場(chǎng)，在電場(chǎng)力的作用下正負(fù)離子在云的上下層分別積累，從而使雷雨云帶電，又稱感應(yīng)起電。

水滴凍冰效應(yīng)：水滴在結(jié)冰過程中會(huì)產(chǎn)生電荷，冰晶帶正電荷，水帶負(fù)電荷，當(dāng)上升氣流把冰晶上的水分帶走時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電荷的分離，而使雷雨云帶電。

溫差起電效應(yīng)：實(shí)驗(yàn)證明在冰塊中存在著正離子（H+）和負(fù)離子（OH-），在溫度發(fā)生變化時(shí)，離子發(fā)生擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)并相互分離。積雨云中的冰晶在對(duì)流的碰撞和摩擦運(yùn)動(dòng)中會(huì)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(kuò)散，最后達(dá)到一定的動(dòng)態(tài)平衡。

雷雨云起電可能是某一機(jī)理也可能是多種機(jī)理的效應(yīng)而產(chǎn)生的。云中電荷的分布很復(fù)雜，但總的說來，云的上部以正電荷為主，云的中、下部以負(fù)電荷為主，云的下部前方的強(qiáng)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(gè)電位差，當(dāng)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(dāng)時(shí)空氣的絕緣強(qiáng)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(jié)構(gòu)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(shí)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(jī)遭雷擊后，雷電產(chǎn)生強(qiáng)大的電流，形成電磁場(chǎng)、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(jī)上的絕緣材料擊穿，當(dāng)雷電先通過飛機(jī)機(jī)頭時(shí)，高電壓可使雷達(dá)罩擊穿，常見的為雷達(dá)天線罩被擊穿成大小不等的洞。目前，現(xiàn)代飛機(jī)電子設(shè)備大量采用微電子元件，它們對(duì)電壓的承受能力更加脆弱，極易受破壞。同時(shí)現(xiàn)代飛機(jī)上的蒙皮越來越多的采用復(fù)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(jī)被雷擊的機(jī)會(huì)和危害，飛機(jī)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(shí)配置使用，即在飛機(jī)機(jī)身安裝一條避雷帶與地面相接。第二類別是飛機(jī)在飛行狀態(tài)中，使用機(jī)載雷達(dá)探測(cè)天氣，讓機(jī)組有充分時(shí)間作好預(yù)防措施或遠(yuǎn)離雷暴云。當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入雷雨的情況下，可將危險(xiǎn)的雷電流分流到機(jī)身外，并從機(jī)身帶離飛機(jī)本體，從而避免機(jī)上燃油、控制及通信設(shè)備受到破壞，保障機(jī)上的乘客及飛機(jī)本身的安全。

飛機(jī)上的防雷裝置是安裝在飛機(jī)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(jī)外殼累積的大量電荷放至大氣中，有的飛機(jī)上安裝的靜電釋放器多達(dá)幾十個(gè)。另外，飛機(jī)外殼中非金屬材料制成的結(jié)構(gòu)一般都裝有避雷條。比如，機(jī)頭雷達(dá)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(jī)殼表面。因此，當(dāng)飛機(jī)受到雷擊時(shí)，上述的防雷裝置會(huì)幫助電流經(jīng)過機(jī)殼傳輸?shù)綑C(jī)身或機(jī)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(shí)，應(yīng)從云體的上風(fēng)方向繞飛。

2、繞飛雷雨時(shí)，必須考慮到有轉(zhuǎn)彎退出的余地;要根據(jù)飛機(jī)機(jī)型的轉(zhuǎn)彎半徑，繞飛時(shí)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(yīng)保持間隔云頂600米以上穿越;對(duì)于云頂高度在10000米以上的強(qiáng)雷暴，不要從上部飛越;對(duì)于飛機(jī)升限受限制的飛機(jī)，不應(yīng)在接近飛機(jī)升限的高度層云上飛越雷暴云。

4、繞飛雷雨時(shí)，必須根據(jù)雷雨所處的位置和范圍、云體的高度和強(qiáng)度、雷暴移動(dòng)方向和速度以及飛機(jī)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(shí)際運(yùn)行中可以根據(jù)具體實(shí)際情況而有所改變，零度等溫線附近或強(qiáng)的雷暴可以適當(dāng)增加繞飛距離，北方地區(qū)也可以適當(dāng)增加繞飛距離。

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

6、當(dāng)必須與一系列雷暴云平行飛行時(shí)，應(yīng)選擇在云體的逆風(fēng)一側(cè)（遠(yuǎn)離云體前進(jìn)方向的一側(cè)）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(fēng)向處的卷云和卷層云，盡管雷達(dá)可能沒有回波，但其中可能含有冰雹。

防止飛機(jī)雷擊最好的辦法是盡量利用先進(jìn)的機(jī)載氣象雷達(dá)和其他資訊資源提早發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)天氣，提高警惕，正確判斷，遵照機(jī)型手冊(cè)和運(yùn)行手冊(cè)的相關(guān)規(guī)定，不要存在僥幸的心理，果斷實(shí)施偏航或者繞飛機(jī)動(dòng)，避免事態(tài)向被動(dòng)方向發(fā)展。