飞机静电干扰

     一根玻璃棒与丝绸摩擦后,如果把玻璃棒移近纸屑,就能把纸屑吸起来 ,这就是摩擦生电。除摩擦生电的现象外,当一个金属物体靠近另一个带电的物体时,在靠近带电体一端的金属会显出与带电体相反的电荷,另一端则显出相同的电荷,此种现象叫静电感应。摩擦和静电感应,都能使飞机带电。当飞机靠近带电的云层时,在飞机上靠近云的一侧 ,就会感应产生与之相反的电荷。此外,由于发动机排出的废气中,正负离子不平衡也可使飞机带电。

  干扰无线电 早在一九三九年前后,就有人发现飞机飞行时,静电起电和放电过程对飞机上的无线电设备产生严重的射频干扰,特别是对中、长波导航系统的干扰尤为严重。飞机在飞行过程中,静电不断产生、积累,使飞机电压上升。当电压达到足够高时,在机体突出部位的周围空间形成的电场强度超过了空气的击穿场强,便会发生电晕放电。这种电晕放电,尤如一台无线电发射机,不断向空间发射频带宽度达10--20兆赫的无线电波。不但对机上无线电通讯产生杂音干扰,而且对导航系统产生干扰。

  罗盘不定向 飞机接近云层或入云时,无线电罗盘定向距离大大缩短,指示器的指针大幅度摆动或晃动性转圈。同样型号的无线电罗盘,装的机型不同,反映不定向的影响也不同。这是因为在飞机外表的高阻介质面上,受摩擦和撞击作用而产生静电,当电压达到足够高时,就会产生横跨介质表面的闪光放电。主要表现在座舱盖的有机玻璃受水雾、冰晶撞击带正电荷,而铝质机身带负电荷,两者之间的电位差高到一定程度时,便会击穿介质表面的空气,形成闪光放电。这种闪光放电,开始在座舱盖边框周围发生,当静电电位更高时,向座舱盖中部发展,形成淡蓝色的闪光。夜航入云后,座舱盖周围出现的蓝色火花尤为明显。在这种火花放电的作用下,将罗盘置于“接收机”工作状态,耳机内无导航台信号,只有一片噪声,而在“人工定向”位置,导航台信号仍可清晰地听到。这说明,飞机入云后,无线电罗盘不能定向是由于垂直天线接收的导航台信号为干扰噪音所淹没的缘故。

  遭遇雷击 当飞机进入雷雨云中,在很强的外电场作用下,使飞机感应起电。带电的飞机又能在很大程度上影响周围大气中的电场强度,可能造成放电现象。在雷雨区飞行的飞机,飞行速度越大,飞机带电的程度也越大,越有可能被闪电击伤。闪电击中飞机后,通过飞机内部的闪电,在爆炸点或接头不好的地方可能引起火灾。放电通过飞机的金属结构部分,可使飞机的机械坚固性减弱,甚至破坏有铆接的地方,烧伤、损坏飞机比较突出的机件。闪电还能击伤飞行人员和损坏仪表、电气装置。

  油箱燃爆 由于飞行和着陆滑跑过程中,油箱内的剩余燃料不断晃动,燃料与油箱壁、油箱内卡普隆布及其他机件剧烈摩擦,以及燃料本身分子之间的摩擦,都能产生大量的静电荷。油箱中的静电电势一般能达数千伏甚至数万伏的高压。由于烃类燃料是电的绝缘介质,导电系数很小,静电在油箱中消失慢,积聚快。燃料中积聚的静电荷能否引起静电失火,必须同时具备:静电跳火的最低能量要达到零点二五毫焦耳,才能点着可燃混合气;燃料蒸气的着火浓度在百分之零点三到七点八体积;燃料蒸气的着火温度在摄氏二十四到七十五度(随使用燃料牌号而不同)。因此,在夏季气温较高、温度较大的情况下,个别飞机上由于油箱中的某个金属导体接触电阻很高,着陆后不久油面静电积聚,就可能发生油箱燃爆起火,烧毁飞机的现象。

  电击伤人 飞机着陆后,地勤人员接收飞机,放机梯时 ,偶尔会遇上电击,严重时可把人击倒。这是因为飞机飞行时,机体上积聚很高的静电电势,在着陆中,搭地线没接地把静电导走,橡胶轮胎使飞机与地面绝缘。当地面人员放置机梯时,接触到高电势的机体,使静电经人体导入地下。不过,静电电压虽然很高,但电流很小,一般为十几到几十微安,并且一经放电,电压立即下降,故不会对人员产生致命的危险。

  静电起火 在大型运输机的客舱内都铺设有地毯,由于人在步行时以一定的速度与地毯接触摩擦而产生静电。如果在地毯上步行的人体带有足够大的电荷,人体的电位又达到两千伏,如果静电放电引起室内温度异常上升或点燃了可燃蒸气,就会发生爆炸或发生火灾。

  此外,在给飞机加油、用汽油清洗机件时,也可能因静电起火,烧伤人员和飞机。

  人们认识自然,是为了克服自然和改造自然,从自然里得到自由。当人们认识了静电的危害之后,就开始研究静电起电的机理,寻求消除其危害的措施。

  放电器第二次世界大战后期,有人使用沾上导电液的棉线做放电器,装在机翼或飞机的其他突出部位,使飞机在较低的电压下,通过棉花纤维向大气放电,降低了干扰程度。以后又出现钢针式和横针式放电器。根据试验,钢针式放电器比较好。所以,目前广泛使用的是钢针式放电器。有人做过试验,在总放电电流为二、三毫安的条件下,使用棉线式放电器,可使噪声电平减弱三十到五十分贝。但棉线式放电器的阻抗较大,有人曾用直升飞机做试验,每增加一微安电晕放电电流,电压约需升高二十四伏,在恶劣气候下飞行时,飞机的电位仍然较高,为此,可适当增加放电器的数量。但放电器数目多到一定程度,再增加数目只能改变电流的分配,很少增加总放电电流。

  抗静电油漆 对飞机外表的高阻介质表面,特别是靠近天线系统的高阻介质表面,如天线罩,涂以表面电阻为十的七次方到十的九次方欧姆的抗静电油漆,可以大大减弱闪光放电。但抗静电油漆不能用于需要透明度好的座舱盖上。所以,这些特殊部位的抗静电问题,还有待进一步研究解决。

  抗静电添加剂 采用抗静电添加剂来防止燃料静电失火的方法,国内外都很重视,进行了大量的工作。抗静电添加剂能增大燃料的导电率,使静电荷消失较快,不致于积聚到火花放电的程度。为了提高燃料的导电率,加入燃料中的添加剂是一些电离物质,它一方面和油箱摩擦而增加电荷,但另一方面由于其导电率提高而使电荷消失加快。因消失的电荷远远大于增加的,从而得到的净效应仍可减少燃料所带的电荷量。抗静电添加剂的加入量一般为一吨燃料约含一到三克。我国某研究所研制的一种抗静电添加剂,经现场加油试验,加入抗静电添加剂后,油面最高电压几乎下降为零。

  搭铁线 在飞机上各连接部位之间,如每根操纵拉杆的两端,都安装有金属搭铁线。金属搭铁线一般用很细的金属丝编织而成,质地柔软,既不妨碍操纵,又可将各连接件构成整个导体,消除连接处的接触电阻,减少连结点之间的电位差,从而消除静电放电的干扰。

  搭地线 飞机机轮通常都安装有搭地线,使飞机滑跑时,将机体的静电和轮胎与地面摩擦产生的静电导入地下,可以避免静电伤人。

  避开雷雨区 雷雨季节,天气变化莫测。风云骤变,无线电耳机中有较强烈的“咔嚓、咔嚓”的杂音,座舱盖上有跳火花现象时,说明已接近雷雨云,应立即急转弯绕过雷雨区。若已误入雷雨云中,则应关闭无线电,飞机爬高,以避免遭遇雷击或撞山。

  导电纤维 飞机上的地毯中夹杂有直径为零点零五到零点零七毫米的不锈钢丝导电纤维,消除静电的效果很好。如果旅客穿的鞋子与导电纤维直接接触,人体上电荷靠纤维传导立即降低电压。如果不直接接触,导电纤维可通过电晕放电效应来消除人体上的静电。

  此外,为了减少飞机静电放电对机上无线电设备的干扰,天线应尽可能安装在远离发生电晕放电的地方。采用脊背天线或复合天线,可以大大减小罗盘不定向的情况。

编辑/发表时间:2014-03-09 19:40
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常治辉