雷击

每架在役飞机平均每年至少被雷击一次。即使闪电打击的能量水平很高，它们对飞机的影响是有限的。本文解释了雷电现象以及飞机为何容易受到雷击的原因。

文章描述了飞机是如何设计的，以限制雷击的影响并确保飞行安全不受影响的。它还提到了在飞行和地面上采取的一些安全预防措施，以及当飞机被雷击时需要采取的措施。

雷电可以发生在 ：

① 云与地面之间，

② 云内部，

③ 两个云之间。

地球每秒平均发生约44次雷电打击。

一道闪电雷击始于一根离子化空气的柱状物

通常① 起源于云的负电部分并向着正电区移动。这个柱状物被称为‘领导者’。当它接近正电区时，② 从它发展出次级领导者。③ 当这两个领导者相互接触时，电流流过以中和在两个区域积累的相反电荷。

在一次闪电中通常会有几次连续的放电。放电电流可以达到20万安培，闪电通道内的温度可以达到30,000摄氏度。云到地面的闪电通常是最强大的。

全球平均频率为每年每平方千米3次闪电击中（次/km²/yr）。然而，这个值在地球不同位置存在很大差异。根据美国国家航空航天局（NASA）的研究，更容易发生闪电击中的地区是中非和南美，每年超过20次/km²/yr，中非地区每年超过70次/km²/yr，刚果地区更是达到每年158次/km²/yr。相比之下，海洋地区的频率小于每年每平方千米1次闪电击中，南极地区和南太平洋地区更低，达到每年每平方千米不到0.1次闪电击中。

1995年至2003年间的全球闪电分布图，颜色范围表示每平方千米的平均年闪电次数。来源：美国国家海洋和大气管理局（NOAA）科学和美国国家航空航天局（NASA）。

利用每平方千米每年3次的平均值和平均飞机表面积300平方米，理论上一架飞机应该每1000年被雷击一次。然而，实际运营情况是，在役飞机平均每年被雷击一次，或者每3000小时飞行一次。这是上述预测值的1000倍。

这种差异可以通过一个事实来解释，即飞机在飞行中在暴风雨的高电场附近更容易吸引雷电。

如果一个雷电领导者在飞机附近①产生，一些雷电领导者也会从飞机的极端部位（例如机头、翼尖、垂直尾翼）开始向雷电领导者方向产生②。

如果飞机的一个领导者与雷电领导者连接，飞机就成为雷电通道的一部分③，并且从飞机的其他部位向正电区（地面）产生继续的领导者④。

当其中一个领导者靠近这个正电区时，⑤新的领导者从它开始，并在与主领导者连接时产生雷电⑥。

所有大型飞机都必须经过设计和认证，以在雷击时不受到对其结构造成重大损害或对系统产生不利影响，从而影响飞行剩余部分的安全性。这包括对抗直接雷击效应的飞机结构的保护，以及对抗由雷电电流引起的电子电路的保护。

飞机结构的设计是为了导电，以传导雷击引起的电流。对于复合材料机身或零部件，采用集成的导电金属箔和金属条来确保这一点。

飞机结构的所有组件（金属或复合材料）必须通过焊接引线或紧固件连接在一起，以确保电气连续性。

这将使雷电电流能够通过飞机结构而不造成显著损害。

雷击的直接影响通常仅限于雷电击中的初始接触点造成的损害。雷电击中的可观察效果包括：

金属部件：飞机表面或结构上的烧伤、凹坑、孔洞和熔化痕迹，结构变形，热损伤以及涂层变色。

复合部件：涂层变色，表皮穿孔，纤维损伤（包括纤维团或纤维分层），铜箔网和金属条的丧失或损坏。

由于飞机在雷击时的运动以及电流的脉动放电，雷电的连接点（进入或退出时）可以沿着飞机表面移动，形成所谓的多次“扫过击”（最多20次）。它们也可以固定在飞机的最后部分（称为“停留”连接点），这是一个支持多次放电的单一连接点。

连接点的损害程度取决于雷电击中的强度。

在A320飞机上显示的“刷过的击打”和“停滞”附着点的示例，雷电电流的初始入射点在机头锥上，出射点在水平尾翼的左侧。

根据雷电在飞机结构上附着的概率和类型，可以确定雷电附着区域。

与雷电击中相关的电磁场可能在飞机的布线和系统中引起意外的瞬态电压和电流。根据规定，飞机必须设计成在雷电击中时不会对关键或基本系统造成干扰，这可能会暂时或永久影响其运行。对特定系统的保护水平取决于该系统受到雷电影响的可能性以及系统丧失对飞行安全性的影响。

对雷电击中的间接影响的保护包括：

• 系统冗余

• 冗余系统的物理和电气隔离

• 在需要的地方对电气线束进行电磁防护，使用差分传输线、屏蔽和超屏蔽以及特定的布线规则

• 根据设备端口的潜在雷电打击影响，通过系统软件进行电气隔离或使用雷电防护器

• 通过系统软件管理受损数据

大多数报告的飞机雷击事件通常发生在飞行高度在5,000英尺至15,000英尺之间，或者当飞机停在地面上。

飞行机组人员应利用一切可用手段来避免雷电条件，例如天气预报、使用机载天气雷达和ATC（空中交通管制）的引导。

某些天气雷达配备有雷电预测功能，为机组人员提供额外的指示，指示在风暴中可能更容易受到雷击的区域。

FCOM上关于霍尼韦尔天气雷达RDR-4000的插图，显示了① 雨回波衰减指示，② 雷电预测和③ 冰雹预测的图标。

停靠时的安全预防措施

在停靠或进行维护活动时，如果有雷电活动的风暴，维护和地勤人员应采取特定的安全预防措施，以限制潜在雷击的后果。

飞机电气接地（接地）

对飞机进行接地（接地）可以降低在雷电击中时对人员的伤害风险和对飞机的损坏风险。如果飞机没有接地，雷电电流可以从飞机结构的任何点流出。这通常发生在着陆齿轮附近，可能会造成严重的损坏和严重伤害的风险。任何可能与未接地的飞机接触的地勤设备（例如平台、上下楼梯、货物装卸机、地勤车辆等）在雷电击中时也可能受到损坏。

必须连接一条电阻小于500毫欧的接地电缆，并且最小截面为22平方毫米（0.034平方英寸），连接到飞机的一个接地点。

暂停维护和地勤活动

在风暴和雷电条件结束之前，应停止维护或地勤操作。即使飞机已接地，雷电击中所产生的冲击波仍可能对地勤人员造成伤害。在飞机附近工作的人员不应触摸与飞机连接的金属部件、设备或任何其他物品。

断开所有外部设备

断开外部设备（例如外部电源、空调车和其他地勤车辆）可以在雷电击中的情况下防止损坏。

在雷电条件下，地勤人员应断开或移除他们的耳机，并使用标准手势与驾驶舱内的机组人员进行沟通。

遵守当地法规

在可行的情况下，地勤人员必须审查并遵循当地机场或航空公司在雷电和风暴时管理安全的政策和程序。

当飞机被雷击时，必须采用特定的流程来检测雷击造成的任何损伤，评估损害，并在将飞机重新投入使用之前进行必要的修复。

在发生雷击事件的情况下，机组人员必须在飞行日志中记录，以通知维护人员，以便他们能够进行适当的检查和必要的修复。机组人员应提供尽可能多的信息，如雷击发生时起落架的位置、雷击期间或之后任何系统故障的描述，以及可能已被触发的ECAM（对于A220而言是EICAS）警报列表。

检查的准备

维护人员应收集机组人员提供的有关事件的所有信息，并打印一份后飞行报告（PFR），以分析对飞机系统的任何影响。

选择检查方式

可以选择多种雷击后的检查方式（除A220和A300飞机外）。这样做可以根据航空公司的运营、时间限制、人力资源、地勤支援设备的可用性等因素，提供更灵活的选择。

标准雷击后检查

雷击后的标准检查分为几个阶段。第一阶段是初始损害检测，包括对整个飞机表面进行彻底检查和对某些系统进行测试。随后的阶段是在损害检测后执行的额外检查。

快速检查（Quick Release Inspection，QRI）

快速检查（QRI）允许运营商在较短时间内执行减少的检查，以释放飞机，并在时间和物流允许的情况下将完整的标准检查推迟到有限数量的飞行循环。QRI仅适用于A300-600、A310、A320家族、A330、A340、A350和A380飞机。

QRI包括对最容易受到雷击的区域进行检查和对某些系统进行测试。如果在QRI期间未发现损坏，飞机可以在50或200个飞行循环（FC）的时间内投入使用，具体取决于飞机类型。在此宽限期结束之前，必须对飞机进行完整的标准雷击后检查。如果在宽限期内发生新的雷击，必须进行新的QRI，但在进行完整检查之前的宽限期仍为初始雷击事件后的50或200个FC。

1-飞机返回检查（2个飞行循环）

在A320系列的AMM中增加了这一替代方案，以提供更大的灵活性，并允许最多进行2个飞行循环，将飞机返回到一个具备足够人力和物流条件进行标准或快速检查的机场。然而，如果发生以下条件之一，则此程序不适用：

• 机组人员报告了一次闪电并伴有爆炸声。

• 机组人员在雷击事件后决定改变飞行计划。

• 由于雷击事件导致了乘客和/或机组人员的受伤。

1次飞行后检查包括：

• 对大气数据/惯导系统（ADIRS）探头和传感器的目视检查（在触摸距离内）

• 对飞行控制面的目视检查（从3米的平台或乘客入口楼梯上）

• 对副翼和升降舵伺服控制的功能检查

• 对飞行控制面的功能测试。

1次飞行后检查于2023年11月1日的修订中适用于A350飞机，并正在研究是否适用于A330、A340和A380飞机。

由于雷击引起的损害应根据当地机构的法规使用批准的修复方法进行修复。Airbus建议使用SRM（结构修复手册）或ASR（适用于A350）或ASRP（适用于A220）来评估和修复损害。SRM/ASR/ASRP修复经过认证，能够承受额外的雷击。

SRM/ASR/ASRP范围之外的损伤

当雷击引起的损害超出SRM/ASR/ASRP范围时，就需要通过Airbus的修复和设计批准表（RDAF）或A220飞机的修复工程指令（REO），或通过由EASA PART 21批准的组织提供的指令来获取修复说明。

要获取Airbus RDAF/REO，运营商或修理组织应按照SRM/ASR/ASRP的要求准备损伤评估。

“SRM for Mechanics”（SRM4M）移动应用程序为使用A320家族飞机的SRM提供了一种快捷方便的方式。

"SRM for Mechanics"（SRM4M）应用程序适用于Android和iOS操作系统。

向Airbus报告雷击事件

Airbus会分析所有报告的雷击事件，以进一步增加在这一领域的知识。鼓励运营商和维修组织即使在检查后飞机上未发现损害，也要向Airbus报告雷击事件。运营商还可以参与由Airbus组织的论坛和工作组。例如，Airbus主持了一个关于管理雷击事件的经验交流的“Lightning Strikes Expert Forum”（雷击专家论坛），与所有运营商分享经验。此外，SRM工作组（除A220外）自2014年以来也定期开会，以交流关于结构修复主题的经验。

更多信息可以在AirbusWorld门户上的AMM/MP、SRM/ASR/ASRP文档以及以下已发布的文件中找到：

● OIT 999.0066/15

● OIT 999.0003/20 ATA 51 – STRUCTURAL REPAIR MANUALS AND

AIRCRAFT STRUCTURAL REPAIR MANUALS CONTINUOUS IMPROVEMENTS

● Safety first #18 - Safe Operations with Composite Aircraft

● FAST #22 - Lightning Strikes and Airbus Fly-By-Wire Aircraft

飞机经常会被雷击。飞机制造商必须证明其飞机在遭受雷击后仍然安全。

飞行机组人员应尽量避免进入雷电条件的区域，可以通过使用天气预报、机载天气雷达和ATC引导等手段实现。

当飞机在雷电条件下停放或存放在室外时，重要的是要采取预防措施，如对飞机进行电接地、暂停地勤或维护操作以及断开任何外部设备。同样重要的是，所有运营商都要熟悉当地机场对于恶劣天气和雷电事件的规定和程序，并为其飞行机组、维护机组和地勤制定相应的政策。

对于每次雷击事件，飞行机组人员记录详细的飞行日志非常重要，而维护机组人员则应遵循AMM/MP/AMP程序进行检查和损伤评估。任何修复工作都必须使用SRM（在A350上使用ASR，在A220上使用ASRP）进行。

运营商应向Airbus报告所有雷击事件，即使在雷击后检查中未发现任何损伤。这将为进一步增进行业对这一主题的了解提供数据。