科普:飞机避免雷击的唯一办法就是躲避
1.飞机遭遇雷击的几率有多大?飞机在多少高度容易遭遇雷击?
飞机遭遇雷击的几率与季节以及飞行的航线有很大的关系,根据飞行行业的统计结果是平均每飞行1万小时就有可能被雷击中一次;根据境外统计,飞机日利用率7小时,每12个月就可能发生一次雷击。而如果飞机日利用率10小时,每10个月则可能发生一次。由此可以得出结论:每架正常运行的飞机几乎每年都要遭到一次雷击。
理论上说飞机在任何高度上都有可能遭遇雷击,但是由于飞行有一定的飞行规律,云中电荷分布也有自身的规律,所以根据统计易发生雷击的可能因素主要有:上升与下降阶段;高度在3500m-5000m多发;-5℃-0℃是危险的温度层;飞机在浓积云、积雨云附近;飞机在降水中;飞机在云中伴有中度颠簸。
飞机处于上述区域,可能会成为雷击中的一个导体。当飞机接近带电中心时,从云中出来的发展中的“先导”能使飞机受到感应而产生“闪流”。当飞机与云层的“先导”连通时,电荷便流过飞机,当“先导”与地面的“闪流”接通时,便形成回击柱。回击带有巨大的响声和高达20万安培以上的电流是造成飞机损伤的主要因素。
2.飞机遭遇雷击却安然无恙,其原因是什么?为避免遭雷击,飞机会采取哪些防护措施?
“飞机遭遇雷击却安然无恙”只是一个小概率事件。从气象学上讲,积雨云饱含巨大的能量,一般可以产生1010伏的高压,这个强度的电压足以摧毁任何一架大型运输机。2014年7月一架台湾高雄国际机场飞往澎湖马公机场的航班,在准备降落时,天气为强雷雨,降水强度很大,能见度由1100英尺骤降为800英尺,而且风速为75公里每小时,伴有乱流,疑似存在风切变。机长呼叫塔台准备进场降落,第一次尝试降落失败后,机长于19时向塔台要求复飞,塔台应允,但是六分钟后机长于塔台失去联系,最后塔台雷达掌握到的飞机高度仅300英尺(约92米),最后飞机被发现坠毁于机场附近的湖西乡西溪村。空难造成机组人员及乘客48人死亡,10人重伤。如果飞行员在强雷雨条件下没有选择执行着陆而是选择躲避,这次空难就可以避免。
为了减少飞机遭遇雷击带来的危害,飞机本身采取的避雷方式主要有两种:1.采用良导体把机壳不良导体的部分,加以连接或遮盖,以疏导电流,减少伤害。由于飞机是由轻质金属构成,且机体的表面积很大,在与空气摩擦以及带电体感应下,很容易成为巨型静电储电体。所幸飞机在空中飞行时,由于静电屏蔽,电荷聚集在机壳表面,内部乘客与设备是安全的。不过,如果这些电荷不设法释放,一旦飞机降落地面,又没有及时安全释放,有人员、油灌车靠近,这些电荷便会通过人和油车释放,导致人员伤亡、器材设备损坏,甚至引燃油气发生爆炸。2.采用机身或机翼伸出的放电刷放电。放电刷安装在飞机表面外型尖端部分;由于空气和其它杂质的摩擦,在机身上将产生静电电荷,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,也就是我们说的闪电现象。由于放电刷顶端还装了一个很小的金属针,带电电荷都集中到放电刷的顶端的金属针头上,如果飞行时飞机与空气摩擦产生的静电不断积累,飞机的放电刷就难以释放了。
事实上,无论我们采用以上哪种办法,都不能真正避免飞机遭遇雷击,也就是说不能真正避免雷击带来的危险,而杜绝雷击带来的一切危害的唯一办法,就是躲避!
为了更好的躲避,首先可以加强对雷雨的监测和预报,避免在雷雨影响时段和区域起降飞行。现行主要的雷雨监测手段主要包括卫星和雷达,但是卫星和雷达资料都有不同程度的滞后,所以只有通过不断丰富预报手段,提高临近预报水平,尽可能给出准确的雷雨预报,才能更好的保障航班的安全飞行。有了准确的监测和预报,空管气象部门会通过一切有效手段(机场预报、重要气象情报、天气报告、重要天气预报图,机场警报等)及时将天气信息传递给机组和相关部门,机组和相关部门就可以据此调整飞行计划,最大程度地减少损失;其次飞机自己也配备有机载天气雷达,飞行员在飞行过程中也必须关注天气雷达信息,做出有效的避让。最后要有针对性地对飞行员进行雷雨等气象知识的学习和培训,加强对雷暴等危险天气的认识,不断提高面对雷雨时的应变能力。当飞机突然遭遇雷雨时,飞行员应该仔细确认雷暴的预报时间、位置、范围、强度等信息,以提前做好应变的准备工作。空管人员也必须根据多普勒气象雷达提供的气象信息,及时调整飞行计划,正确指挥飞机合理飞行,避免飞机因情况不明而误入积雨云,造成危险。
3.避让雷区是飞机防雷的一项重要措施,那么飞机是如何避让雷区的?
产生雷雨的积雨云是一种发展旺盛的对流云,一般发展的高度都在7-8公里,特别旺盛的能够达到对流层顶,所以面对积雨云最有效的方法就是绕飞。目前的绕飞规则是,航班距离积雨云的距离至少为20公里。目前我国民航绕飞雷雨采取的是“机长负责制”,机长根据机载雷达探测资料、管制员提供的雷雨信息、前机危险天气飞行员报告、气象部门发布的各类雷暴天气预警信息等,综合分析提出绕飞路线,管制员根据飞行员的请求,做好协调工作。机组也应根据雷雨发展状况,移动速度,适当增加绕飞距离,不得从积雨云顶或云底经行绕飞。如果积雨云的范围过大,强度没有减弱趋势,甚至仍然在加强,更有甚者,降落机场正在被雷暴区域覆盖,那么绕飞成本过高,或根本绕不开,那么航班只能返航备降。
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