民用航空飞机维修中结构雷击损伤的维修策略

民用航空飞机维修中结构雷击损伤的维修策略

于永杰

山东航空股份有限公司工程技术公司、山东青岛、266300

摘要：经过相关调查研究分析得到结果，短途飞行的飞机遭受雷击的概率高于远程飞机，并且在雷击环境中飞行的时间也会更长。航空公司经常会因为雷击的发生而延误航班，并且雷击也会对飞机本身造成影响。

关键词：民用航空飞机；维修；结构雷击损伤；维修策略

前言：综合分析各类飞机飞行不安全事件中，由于雷暴或者雷暴相关原因所产生的事件综合高达25%。有关机构统计过，飞机在空中运行过程中基本上每飞行三千小时，就会遭受一次雷击袭击。而雷击对飞机有着严重的危害，甚至会对飞机的飞行安全构成威胁。因此在日常开展飞机维护工作时进行有效的雷击检查工作十分重要。

1、雷击简述

雷电是由于大气层充电产生的结果，大气或云块在气流作用下产生异性电荷的积累使某处空气被击穿，电荷中和产生强烈的声、光、电并发的一种物理现象。通常是指带电的云层对大地之间、云层与云层之间、云层内部的放电现象。大多数飞机遭遇雷击都是云到地这一种类型。

飞机的雷击频率受几个因素的影响，包括飞机运营的地理位置(如经飞机在经常有雷雨天气的地方运营比较容易发生雷击)，以及飞机起飞和降落高度的频率。因为飞机在爬升和下降过程的这一高度比其它高度更容易发生雷击。

目前，飞机上的结构主要由铝合金组成(B787，A350等除外)，由于雷击的发展是由云层到地面，飞机结构就提供了一个“短路”的路径，飞机成为了闪电路径的一部分。雷击是从飞机上的一端进入然后从另一端出来，也就是说发生雷击时，飞机上至少有两个雷击点：一个进口，一个出口。由于飞机是在水平面上前进，所以进口通常在飞机的雷达罩，前机身，吊架等区域，出口在飞机的后部机身，垂直尾翼和水平尾翼等区域。在空中飞机是朝前飞行的，每一次雷击都是沿着机身或发动机向后走，所以在机体上往往会留下多个雷击点，维修人员在进行检查时需要注意找到每一个雷击点。

2、雷击对飞机的影响

2.1雷击对飞机机身表面的损伤

在日常航线维修中，我们目视检查到飞机机身表面的损伤和变色，通常主要表现在雷电所产生的电弧作用下，在雷电击入点、机翼后缘、蒙皮接缝及放电点等处，集中的强电流会在瞬间产生大量热量，会造成局部位置的金属材料熔化、表面涂层烧焦，蒙皮留下凹坑或烧熔点。假如这些部位被雷击中之后产生的电流会经过机身表面金属最后在机身经由专门的放电设备释放，从而降低雷击对飞机机体表面损伤。

2.2雷击对飞机部件产生不同程度影响

1 ）雷电形成的高电压会直接击穿雷达罩，虽然雷达罩是玻璃纤维等绝缘材料制成，并有良好导体分流条，但是一瞬间产生的高压、强电流没能迅速传导至机身，大量聚集产生的电荷形成高压会击穿雷达罩，损伤机头里的机载雷达和导航通讯系统等。

2 ）雷击过程所产生的强大电流会形成电磁场，而飞机内部采用的有大量的电磁设备，所产生的雷击电磁脉冲会使飞机设备磁化而无法正常工作，也可能使一些复合材料结构产生分层和断裂。如无线电罗盘被磁化，无线电通讯受干扰、舵面等。

3 ）虽然飞机上雷击产生的电流大部分会通过机上安装专业的放电设备放电，但是，一般情况下除了产生的巨大电流外还有相当多的静电，这些静电不仅会通过雷击产生，更会与外界空气产生摩擦，会形成电荷。如果这些电荷没有释放，飞机落地时就可能造成巨大危险，通常情况下地面维修机务人员以及其他接近航空器器的相关人员，如果油灌车一旦靠近，就可能造成人员伤亡和设备故障。另外闪电击中油箱话，可能会造成油箱燃烧，甚至会爆炸。

4 ）通常飞机雷击会同时带来了电阻热，闪电电流流经飞机结构,沿其路径能量被转换成热量。电阻热通常造成焊接痕迹,尤其在闪电电流短期存在过的地方这种痕迹最明显；还有会产生声振波，当高强度震波会使薄金属蒙皮变形或薄的合成蒙皮破裂。

3、飞机雷击维修策略

飞机的基本雷击保护层就是机身外部的金属结构，雷击袭击飞机机身结构时，金属结构就相当于雷击屏蔽罩，此时大电流会通过金属表面。为了有效防止飞机受到雷击时损害内部结构的一些部件，结合雷击特点以及飞机自身结构的优势，制定相应的雷击防护策略。飞机的导电材料和复合材料层在接触的边缘层，应该避免出现相应的涂料、空洞、油脂、小孔，这些因素的存在会导致电解质击穿飞机的结构，从而对飞机造成整体的影响。飞机在设计的过程当中，不同的位置会有不同的密封要求，对于这些密封的要求一定要严格地去执行，这样才能够保障飞机整体的质量和耐久性。需要密封的位置一般都是在飞机的结构内部，如果这些需要密封的结构出现了空隙，在后期的修理过程当中很难被分解，从而就会在飞行的过程当中出现严重的雷击事故。

网箔向复合材料构件上粘贴时，应该对其质量进行严格的控制，尽可能在夹具上装好并与主要复合材料构件一同固化，但由于飞行中抗雷击时会受到破坏，必须在维修时部分分解重粘，而修理又不可能再进热压罐或上压床，应解决在外场修理的手段。静电放电是雷击经常被误认为的一种放电形式，在通常情况下，会认为飞机表面上的放电刷可以有效的防止雷击。其实这些放电刷只是放掉飞机上的静电，不能够保证飞机在遭受雷击时起到防闪电的功能，除此之外放电刷经常会被雷击从而造成损伤。发动机吊舱、水平安定面翼尖、雷达罩、机翼翼尖、升降舵尖部以及机身前段，这些区域非常容易受到雷击的损伤。在设定相应飞机防雷击措施时，应该对这些特殊的区域进行着重的保护，从而才能提高雷击防护的整体效率。飞机在遭受雷击的过程当中，首先会出现直接损伤，也就是说对飞机表面的金属进行灼烧融化。其次，通过外在结构的损伤进而就会影响到机身内部结构的损伤，一些辐射的释放会干扰电子电气设备，从而导致飞行员无法操控飞机。对于受到了雷击的飞机进行损伤修理时，需要考虑到飞机自身的机型以及结构设置，不同机型的飞机会有专门的结构修理手册，在修理的过程当中一定要严格的按照手册来进行，所设定的方案必须要得到航空局的认可。

4、雷击损伤的检查程序

飞机大多数的外部部件是由有足够厚度的金属结构构成用以抵抗雷击，这是防雷击的基本保护，金属蒙皮同样能保护飞机内部电线被磁化。虽然飞机的电子系统使用了防雷击设计，但有时高强度的雷击仍会导致这些部件损伤。因此飞机遭遇雷击后必须完成相关的检查以确保安全。

当飞机遭遇雷击时，维修人员要仔细找到雷击入口和出口点，并找出所有的损伤，并在下次飞行前确认飞机结构，系统部件，电线和接地线等是否恢复正常。在结构上可能有烧伤的孔，这会导致增压区压力降低或导致结构上有裂纹，而对于关键的系统部件，电子设备等也需要确认是否工作正常。对于这些，飞机制造厂商都有相应的雷击检查手册以确保飞机的适航。

如前面所述，有些区域更容易被雷击，比如雷击的出口和入口在区域Ⅰ中经常被发现，很少在区域Ⅱ，特别是Ⅲ中被发现。所以当飞机遭遇雷击时，需有针对性的对某些区域进行重点检查。然而即使在区域Ⅰ和Ⅱ的检查中没有发现雷击损伤，也强烈建议检查区域Ⅲ是否有损伤。总之，必须找出区域Ⅰ，Ⅱ和Ⅲ的雷击入口和出口点并检查这些雷击点周围的区域是否有损伤并按需进行修理或更换部件。

结束语：总之，雷击对飞机的影响较为常见，通常情况不仅影响航班正点率和航空公司的经济效率，更影响飞机的飞行安全，甚至会带来严重飞行事故。我们要认真对待雷击的危害性，要采取有效措施降低雷击对飞行造成的危害。虽然飞机设计不能避雷，但是可以通过利用ACARS系统，及时获得最新的气象信息，我们充分利用飞机上的气象雷达，探测雷区，进而绕过雷区，从而实现避雷。当飞机遭受雷击后，我们按严格飞机维修手册对飞机雷击的基本原理和过程进行检查，找出雷击的击入点和击出点，找出所有损伤，并要进行综合检查，评价损坏，至少要根据MEL和SRM的条件确定是否可以继续飞行，这样会确保飞机安全和减少航班延误有积极作用。

参考文献

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[3]郑阳,杨洋,马凯文.浅析雷击检查对飞机维护的重要性[J].价值工程,2016（08）：116-117.