航空静电的防与放

刘安兵LIU An-bing

（国航工程技术分公司重庆维修基地，重庆 401120）

（Chongqing Maintenance Base，Air China Engineering Technology Company，Chongqing 401120，China）

0 引言

航空领域中最典型的两种静电形成的原理：摩擦起电和感应起电。通过了解静电形成的原理和静电在航空器不同部件中存在的不同负作用，学习如何预防静电荷的聚集以及释放掉聚集的静电荷，让我们在飞机维护和修理中更好地预防静电和放掉静电，从而确保航空安全和人员安全。

1 静电形成原理

物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电荷的电子和带正电荷的质子。在正常状况下，一个原子的质子数与电子数量相同，正负平衡，所以对外表现出不带电的现象。我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电，实质上摩擦起电是一种接触又分离而造成正负电荷不平衡的过程。在航空当中最常见的静电产生原因是飞机在飞行中受空气的摩擦而产生静电。另一种常见的静电是感应起电，当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。

2 静电在客机中的负作用

简单列举以下几种静电在民航客机上的负作用：客机上的静电会对通讯导航系统产生干扰，静电电压过高会击穿空气放电干扰机组正常驾驶，静电会击穿损坏电路，静电会吸附细小尘埃，静电会引起火灾。

2.1 静电对通讯和导航的干扰 早在二战时期，就有人发现飞机飞行时，静电起电和放电过程对飞机上的无线电设备产生严重的射频干扰，特别是对中、长波通讯和导航系统的干扰尤为严重。飞机在飞行过程中，静电不断产生、积累，使飞机电压上升。当电压达到足够高时，在机体突出部位的周围空间形成的电场强度超过了空气的击穿场强，便会发生电晕放电。这种电晕放电，犹如一台无线电发射机，不断向空间发射频带宽度达10-20 兆赫的无线电波。不但对机上无线电通讯产生杂音干扰，而且对导航系统产生干扰。

2.2 静电对雷达的干扰 雷达罩必须是复合材料（雷达波能够穿透的材料），与金属材料相比复合材料导电性差，飞行中由于空气的摩擦雷达罩的表面同样也会有电荷的产生。假如雷达罩上的静电荷不能有效释放，在雷达罩表面积聚的电荷一方面会导致遭“雷击”，另外一方面雷达罩表面聚集的电荷也会屏蔽掉雷达波的穿透，造成雷达工作不正常或不能有效探测到前方的气象和地形。

2.3 静电会损坏电路 随着电子技术的发展，航空仪表和计算机都采用集成电路和芯片，具有体积小、运算快、工作电压低等优点。但是这些设备对静电的限制要求也越来越高。在空气干燥的季节，当你开门时偶尔会有电击的感觉，这就是静电放电。当你带静电的身体接触到这些电路时，在你没有任何感觉的情况下，这块电路就可能因为电流击穿损坏，这也给飞机维修带来一定的困难。

3 如何预防静电聚集以及原理

针对静电在民航客机上的负作用，提出以下一些措施防静电荷的聚集和放掉聚集的静电荷。

3.1 放电刷 放电刷安装在飞机表面外尖端部分，实际上放电刷的阻抗较大才正常（一般不大于25-50 兆欧），放电刷的尾端有一个金属针用于放电；飞机在空气中运动，由于空气和其它杂质的摩擦，在飞机机身上将产生静电电荷，一般为正电荷，通常电荷均匀分布在机身表面，但大气层也是一个电磁场，由于电磁场的作用，导致这些电荷集中到飞机外表比较尖顶、薄等边缘区域，如果没有放电刷的作用，在电荷积累到一定能量时将导致空气或云层水分子之间的击穿放电。

3.2 搭接和接地 搭接和接地使得客机上本相互独立的组件、舱门、伺服马达等相互之间与机身结构形成低阻值的通路。与在地面取地球的电势为零的原理一样，在客机上取机身结构电势为零，通过各部件与机身结构相连使得各部件之间尽量不存在电势差。

3.3 雷达罩释放静电 雷达罩这种复合材料如何放掉上面聚集的静电荷呢？民航客机通常在雷达罩上均匀地安装导电条，导电条再经搭接线和客机机身结构连接。通过电势差将非导电体雷达罩表面的静电电荷经由导电条传导到机身结构从而达到释放静电的目的。

3.4 组件的金属外壳 具有金属外壳的组件和仪表，不只是为了使其更加坚固，还会形成法拉第笼效应，保护内部的电子元器件不受外部无线电信号等的干扰。同时某一组件即使产生静电荷也会通过金属外壳和安装组件的金属支架传导到机身结构从而降低电势差。

4 案例

4.1 案例一 1995年5月至8月期间，某航空公司MD90 型飞机B-2109 在空中遇到飞机穿云时，VHF1、2、3通讯接收机组耳机和扬声器里都有严重背景杂音，发射噪音也极大，严重覆盖和干扰机组和空管的通话，一度对飞行安全构成威胁。维修人员先后更换VHF 收发组、控制盒、天线、馈线、放电刷等均无效。最终工程师根据故障时间分析，发现该机故障是在更换左机翼后不久才出现的。机翼的工作又能与无线电通讯有多少联系呢？由于安装疏忽，左机翼与机身处于“绝缘状态”造成飞行中左机翼的静电无法释放，导致此严重故障。最后，拆除机翼与机身连接处的“绝缘体”后，该故障才彻底排除。

4.2 案例二 2013年10月B-5217 机多次在起飞滑跑时因出现速度刹车不预位灯亮导致机组中断起飞。经多次排故发现其原因是反推顶块和速度刹车手柄的机构间有过多灰尘聚集导致不能正常运行。是什么原因导致在空间相对密闭的金属机构下表面都有大量灰尘聚集？能导致这个部位灰尘聚集的最大因素就是静电。

5 客机维修中如何减小静电的危害

对于机身应检查放电刷是否工作正常。在日常维护检查中发现放电刷有丢失或损坏的现象，当不能及时更换时应保证每个机翼的放电刷数量和整体数量能够达到飞机制造厂家要求的最低放行数量（否则会严重影响机身静电释放效果）。应定期使用兆欧表测量从放电刷尖部到放电刷所在的机身底座的电阻值是否在标准范围内，阻止过大应用水湿润兆欧表测量笔接触的部分（减小接触电阻），测量值取测量的最小值。（见图1）假如放电刷的电阻值超出范围应及时更换放电刷，假如还不能达到要求就应检查放电刷的安装底座。

6 总结

航空静电是不可能完全消除的，但是我们可以采取一些措施防止静电荷的聚集和释放聚集的静电荷。因此我们必须严格按照手册正确安装搭接线、接地线、放电刷等，定期测量阻值是否在标准范围内，更换部件时注意防静电，储存电子器件时注意温度和湿度的控制，才能把静电控制在不产生危害的程度之内。

[1]Boeing 公 司 .737-600/700/800/900 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL [Z].美国：Boeing，2012.

[2]王天顺，等.飞机静电环境特性研究[J].飞机设计，2008.

[3]陈海兵.民用飞机静电防护设计[J].科技信息，2012.