远离雷击 飞行无忧

曹松鹤

2011年12月，某公司执行安克雷奇至浦东航班，飞机落地后地面检查发现：机身下表面从电源面板向后至右大翼与机身相连接部位的整流罩位置，共发现有14个雷击点;左大翼翼尖小翼内侧面位置，共有4个雷击点;右大翼翼尖小翼外侧面位置，共有3个雷击点。

2015年5月，某公司执行乌鲁木齐-西安航班，落地后机务发现飞机有多处雷击点，损伤超标。

2015年5月，某公司执行烟台-沈阳航班，沈阳下降过程中飞机20余处遭雷击。

近年来，受全球气温变暖、厄尔尼诺等因素的影响，雷雨天气出现的日益频繁和复杂。对于大型网络化航空公司而言，我们常年要面对雷雨天气的影响，如果飞行人员缺乏对雷雨的警惕性或对雷雨认识不足，就更增加了雷击的可能性。希望在飞行过程中，飞行员时刻警惕雷雨的存在，从而避免雷击的发生。

被雷击的概率有多大

有关研究机构使用康维尔580型商用飞机执行共计42小时飞行，经历21次雷击事件;使用某型战斗机执行了1154次穿越雷雨区的飞行架次，并且经历了637次雷击事件。由这两项研究计划总共累积了658次的航空器雷击经验，研究人员获得了以下的结论：

大约90%以上的雷击事件是由航空器本身所引起的，航空器在雷雨区中遭受雷击的概率随着飞行高度的上升而增加。由于尖端放电效应的结果，雷击通常发生在航空器的机鼻、翼尖、机尾、或复合材料表面。

航空器在雷雨区中飞行时，遭受雷击的概率在雷雨区的下缘最小，在36000～40000ft的高度层最大。在雷雨区下方飞行时，平均每3个小时遭受雷击2次;在18000ft飞行时，平均每20分钟遭受一次雷击;但在36000～40000ft高度飞行时，则平均每分钟遭受雷击2次。

高高度的雷击总放电能量大于低高度的雷击。低空穿越雷雨区时，雷击通常发生于中度或强烈乱流区的下缘及强烈下冲气流内;相反，高空穿越雷雨区时，雷击通常发生在乱流较少或雨势较小的空域。

此外，在雷暴消散阶段早期，比雷暴旺盛期更易遭雷击。因为在雷暴消散阶段早期，虽然云体有足够的带电能量，但由于本身电位差达不到足够的激励源，自然闪电不可能自行出现，飞机飞入或飞经反而成为激励源，诱发闪电，遭雷击。飞机飞行高度在零度等温线附近（通常飞机在3000米至6000米高度层）尤其在上升或下降穿越这些高度层时最易遭雷击。

当锋面活动范围较大、云层较厚，且由于地表温度较低，对流发展的高度不高、云顶较为平整，此时雷电的危害具有突然性和隐蔽性特点。若电荷的聚集层较低时，受逆温层的影响，电荷分布不易分散，相对较为密集。所以在云层中飞行，更容易积累电荷，往往在结冰条件下或者零度等温线附近更容易诱发雷击、电击现象。

雷雨的起电机理和电荷分布

雷雨是由于大气不稳定，对流强烈的积雨云所造成，由积雨云所产生的雷雨（雷暴）经常伴有闪电及雷声，并常有强烈阵风、大雨，偶尔也会有冰雹。强烈对流性的上升气流为此类雷暴的最初阶段特征，圆柱状降水及强烈下降气流则为其消散的迹象。

大气中存在大量的正离子和负离子，在云中的雨滴上，电荷分布是不均匀的，最外边的分子带负电，里层的带正电，内层比外层的电势差约高0.25V。为了平衡这个电势差，水滴就必须优先吸收大气中的负离子，这就使水滴逐渐带上了负电荷。当对流发展开始时，较轻的正离子逐渐被上升的气流带到云的上部;而带负电的云滴因为比较重，就留在了下部，造成了正负电荷的分离。随着时间的推移，积雨云的顶部积累了大量的正电荷，底部则积聚许多负电荷。

导致雷雨云起电的机理目前主要有以下四种理论：

水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90%的云层下部带负电的原因。

吸电荷效应：由于宇宙射线或其他电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应起电。

水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。

温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子（H+）和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。

雷雨云起电可能是某一机理也可能是多种机理的效应而产生的。云中电荷的分布很复杂，但总的说来，云的上部以正电荷为主，云的中、下部以负电荷为主，云的下部前方的强烈上升气流中还有一小范围的正电区。因此，云的上、下部之间形成一个电位差，当电位差大到一定程度后，就产生放电，这就是平常所见的闪电现象。

一般而言，依据闪电发生的方式，将闪电的方式区分为云地闪电及云内云间闪电。所谓云地闪电是指云层与地面间产生的电位差超过了当时空气的绝缘强度而发生的放电现象。所谓云间闪电是指云块与云块之间的放电现象，而云内闪电则是指单一云块内部结构间的放电现象。

高空放电降低雷击伤害

航空器在高空飞行时所遭受到的雷击事件，则是指航空器与大气环境间的电荷不平衡所造成的放电现象。

飞机遭雷击后，雷电产生强大的电流，形成电磁场、光辐射、冲击波和电弧。我们通常讲的雷击是介质被击穿。雷电形成的高电压可使飞机上的绝缘材料击穿，当雷电先通过飞机机头时，高电压可使雷达罩击穿，常见的为雷达天线罩被击穿成大小不等的洞。目前，现代飞机电子设备大量采用微电子元件，它们对电压的承受能力更加脆弱，极易受破坏。同时现代飞机上的蒙皮越来越多的采用复合材料，这就减少了原来铝皮的屏蔽作用，所以更增加了雷击的可能性。

为了减少飞机被雷击的机会和危害，飞机上一般都安装了防雷装置。防雷装置系统主要分为两类别，第一类别是在停泊时配置使用，即在飞机机身安装一条避雷带与地面相接。第二类别是飞机在飞行状态中，使用机载雷达探测天气，让机组有充分时间作好预防措施或远离雷暴云。当飞机进入雷雨的情况下，可将危险的雷电流分流到机身外，并从机身带离飞机本体，从而避免机上燃油、控制及通信设备受到破坏，保障机上的乘客及飞机本身的安全。

飞机上的防雷装置是安装在飞机主翼或尾翼尖端处的“静电释放器”。根据尖端放电的原理，放电刷能够将飞机外壳累积的大量电荷放至大气中，有的飞机上安装的静电释放器多达几十个。另外，飞机外壳中非金属材料制成的结构一般都装有避雷条。比如，机头雷达天线罩的表面贴有避雷条，尾翼也埋了避雷条，它们的作用是为了使雷电电流顺利通过机壳表面。因此，当飞机受到雷击时，上述的防雷装置会帮助电流经过机壳传输到机身或机翼伸出的金属放电刷而迅速放电。

绕飞雷雨的一些建议

1、绕飞雷雨时，应从云体的上风方向绕飞。

2、绕飞雷雨时，必须考虑到有转弯退出的余地;要根据飞机机型的转弯半径，绕飞时有提前量和足够裕度，防止误入雷雨。

3、禁止从云下绕飞雷雨，从云上绕飞雷雨，应保持间隔云顶600米以上穿越;对于云顶高度在10000米以上的强雷暴，不要从上部飞越;对于飞机升限受限制的飞机，不应在接近飞机升限的高度层云上飞越雷暴云。

4、绕飞雷雨时，必须根据雷雨所处的位置和范围、云体的高度和强度、雷暴移动方向和速度以及飞机的飞行高度，采取安全绕飞距离绕飞。

推荐的安全绕飞距离为：在飞行高度3000米以下，绕飞距离不少于5海里;飞行高度为3000～6000米，绕飞距离不少于10海里;飞行高度在6000～7000米，绕飞距离不少于15海里;飞行高度在7000～9000米，绕飞距离不少于20海里;飞行高度在9000～12000米，绕飞距离不少于25海里。

实际运行中可以根据具体实际情况而有所改变，零度等温线附近或强的雷暴可以适当增加绕飞距离，北方地区也可以适当增加绕飞距离。

5、两个云体之间不少于10海里，同时遵守云外绕飞的安全间隔距离并判断确定没有雷击危险时，方可从中间通过。

6、当必须与一系列雷暴云平行飞行时，应选择在云体的逆风一侧（远离云体前进方向的一侧）飞行。尽量不要在砧状云的下方飞行，尽量避开雷暴云顶部顺风向处的卷云和卷层云，尽管雷达可能没有回波，但其中可能含有冰雹。

防止飞机雷击最好的办法是尽量利用先进的机载气象雷达和其他资讯资源提早发现危险天气，提高警惕，正确判断，遵照机型手册和运行手册的相关规定，不要存在侥幸的心理，果断实施偏航或者绕飞机动，避免事态向被动方向发展。