机场飞行区内直击雷防护技术的应用

赵凯　胡正东　韩丹

摘 要：经济的发展改变了人们的生活方式，在追求精神生活的当下，飞机以其高速度获得了人们的认可，逐渐渗入老百姓的生活。作为常用的交通工具之一，其安全也是颇受关注的话题。机场作为行人和飞机共有的交通场所，安全更为重要。机场飞行区是隔离机场与外界的第一道安全门，维护飞行区的安全是保障机场安全的重要部分。雷发生率极高的自然灾害，如果科学防范，将对飞行区产生不可估量的影响。那么机场飞行区如何避免雷电灾害呢？本文将从早期机场飞行区去防系统入手探讨直击雷防护技术在机场飞行区的应用。

关键词：交通枢纽;飞行区;直击雷防护

引言

雷电是自然大气长过程强放电现象，在强对流天气中常有发生，发生时一般伴有强光和轰隆声。雷电作为“电子时代的一大公害”对电子设备的影响不可估量，随着科学技术的发展，机场飞行区的微电子元器件使用日益增多，雷电对于机场飞行区的影响逐渐增加，因此，机场飞行区的防雷设施是事关机场正常运作的关键。

一、直击雷概述

（一）形成过程

雷电是雷击和闪电的总称，其产生赖于积雨云中大量的电离子，当这些电离子与空气中的电离子形成电位差时就会放电，也就是闪电，闪电发生过程中产生的高电压积压空气会产生高机械能，让空气迅速膨胀并爆炸，雷就产生了。直击雷是相对于感应雷而言，指雷电直接击中建筑物或者大地。在击中物体时常伴随着高热量、高电压以及高磁场干扰。

（二）危害

机场飞行区一般占地面积较大，电子设备多，直击雷对其有严重影响：1、电效应破坏。直击雷的高点也会击穿电机设备的绝缘装置，烧断电线，造成短路、放点进而造成爆炸，而且短路会引发漏电，在飞行区会造成较大的触电事故，危及生命。2、热效应破坏。在高流雷电到达地面时，会在瞬间释放高热量，从而融化飞行区的金属建筑，如果碰上易燃物还会发生严重火灾。3.机械能破坏。所谓机械能破坏是指在直击雷产生过程中伴随的高机械力会直接击毁被击物体，甚至产生爆炸。4.雷电感应破坏。雷击后，雷电所导致的高电流会感应周围的建筑物冰形成巨大的电磁场，会干扰通信设备的正常运行。雷电感应飞行区的建筑物金属构件，造成二次放电极有可能会坏设备或电路。

二、直擊雷技术发展现状

（一）引雷法防雷击

常见的基于引雷思想的避雷装置有以下几种：1.现在广为人知的是富兰克林发明的避雷针，这是最早利用引雷思想的避雷装置，通过尖端引雷装置将雷电导入大地，减轻其危害性。2.提前流光发射避雷（ESE），是通过放射源或者在接闪器上添加人工电源，产生脉冲场，从而提高ESE针的接闪率。3.火箭引雷。用小火箭牵引金属丝再发射至雷云层，诱发雷击产生，这一技术由于成本较高，常用于科研领域。

（二）机场飞行区现有的防雷技术

现在大部分机场都采用户外防雷装置，常见的有接闪器、接地体以及下引线防雷。这些方法虽然能够一定程度上杜绝雷电危害，但是现在机场飞行区电子设备日益增多，所以仍存在隐患。1.这些技术采用的是将雷电引入地底的方式，在避雷的同时接闪器要引雷，产生的雷电反击可能会毁坏电子元器件。2.接闪器是接地金属导体，有可能影响设备附近的雷达、导航、通信等系统的天线辐射方向，从而降低系统技术精度，影响系统正常运行。

三、直击雷防护技术在机场飞行区的应用

（一）接闪器应用

接闪器就是通过特定的设置，在高出周围建筑物的位置提前接受雷电，再经由导电装置和接地装置将强电压引入大地，从而保护周围的建筑物不受雷击。由于接闪器极好的与大地进行电气连接，所以地底集聚的电荷能量可以迅速与雷云产生的电荷中和，减少由于雷击而造成的电压时间，减轻危害程度。一般民用机场接闪器保护范围按滚球半径30m计算，安装时需要注意以下几方面：

接闪带以及接闪网需要铺设在建筑物的顶部。机场飞行区可利用建筑物的女儿墙、防水层、保温层等布置接闪器，但是需要做好环境排查，防止混凝土碎块坠落事故。接闪带在转角处要按建筑物外形弯曲，夹角需要大于90度，通过建筑物伸缩沉降缝隙时，应将接闪带向侧面弯曲为半径100mm的弧形。

接闪杆就是我们常说的避雷针，其接闪端应做成半球状，弯曲半径在4.8mm—12.7mm之间最佳，其金属部件必须采用热镀锌，安装时允许接闪杆的垂直度偏差为2/1000，全向信标台、下滑台等应采用架设接闪杆，其根数、高度要保证全向信标台、下滑台等在保护范围内。机场飞行区管理者需要定时派遣专业技术人员对接闪杆的安全性能做测试，保证发挥正常效用，在安装接闪杆是需要观察好周围环境设施，避开各种线路。

（二）接地体的应用

接地体，是直接与大地相连的金属导体，负责将雷电导入大地深入，分散高电压，根据规定其分为自然、人工两种。自然接地即利用自然环境中的金属导体作接地体，常见的有金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物、金属管道等。一般这种方法成本低、接地电阻小，但由于其电蚀性不宜长期使用，否则将损坏建筑物的钢结构、导致漏水。人工接地就是采购符合标准的导电金属，再由技术人员进行安装。在安装过程中要避开道路及人流量大的地方，避免由于人走动产生跨步电压。安装时可将建筑物桩内、柱子里的主筋相连再与地梁外圈的网格钢筋焊接，形成接地系统，保护钢筋混凝土，减少电侵作用，延长使用时间，较低机场的避雷成本。

（三）引下线的应用

引下线是较为常见的户外防雷装置，作为引下线的金属材料需要有机械能足、耐腐蚀、热稳定等特性。飞行区在安装时可以沿机场建筑外墙明敷，也可以利用建筑物的消防梯、钢柱等金属构件作为引下线，但是需要注意金属构件之间要等电位连接形成电气通路。另外，机场需要对引下线做好防雷检测，确认其位置、间距、数量等符合要求。

四、结束语

随着科学进步，民众迎来了电子设备的春天，在电子设备遍地开花的今天，防雷成为热议的话题。现在各种建筑物已经把防雷作为基本任务，我国的防雷技术也在不断进步。机场飞行区作为占地面积达、人群数量多的枢纽之地，防雷更加重要。在彻底研究直击雷形成及危害的前提下，机场需要针对性的安装防雷装置，确保人身、财产安全。

参考文献

[1]吴思航.基于物联网技术的机场飞行区周界安防系统设计[J].建材与装饰，2016，No.407（03）：135-137.

[2]杨国雄[1]，李文飞[1]，邓庆祥[1].深圳机场二次雷达站防雷地网整改工程设计分析[J].气象研究与应用，2015，36（2）：120-122.

[3]康东辉.民航机场通信导航台综合防雷方案探究[J].无线互联科技，2014（8）：49-49.

[4]王滢.浅谈民用航空管制楼工艺设备供电系统设计[J].低碳世界，2016（11）：70-72.