飛機蒙皮通常由什么材料制成_飛機蒙皮通常由什么材料制成

　　當(dāng)飛機蒙皮通常由什么材料制成你行走在路上時飛機蒙皮通常由什么材料制成，如果遇到雷電天氣該怎么辦？二話不說飛機蒙皮通常由什么材料制成，趕緊跑到建筑物里尋求庇護飛機蒙皮通常由什么材料制成；那么當(dāng)你在路上開車時，如果遇到雷電天氣又該如何呢？保持車窗關(guān)閉、不要觸碰任何金屬部件，坐在車?yán)锞桶踩?，因為一旦被閃電擊中，電流會沿著汽車的外部金屬流動并最終到土地爺爺那里去報到。

　　下面我們先聊聊閃電這個事情。閃電起因于空氣中的電荷，更直觀地說就是云層中的電荷。最常見的閃電制造者就是積雨云，然而閃電也可能發(fā)生在沙塵暴期間、或是暴風(fēng)雪中，以及在火山噴發(fā)時的上部云層中，甚至晴天時也會電閃雷鳴，要不怎么有個成語叫“晴天霹靂”呢。

　　對于飛機飛行威脅比較大的是“云地閃電”和“云內(nèi)閃電”。前者是云與大地之間的雷電釋放，后者發(fā)生在雷暴云內(nèi)相鄰的正、負(fù)電荷區(qū)邊界處。

　　閃電的形成是一個復(fù)雜的物理過程。溫暖濕潤的空氣在上升過程中冷卻，當(dāng)溫度達到露點時，多余的水蒸汽會凝結(jié)成水滴而形成云。當(dāng)它繼續(xù)升高到足以使溫度降至零下四十?dāng)z氏度的時候，水蒸汽開始凍結(jié)成冰晶，冰晶大量聚集結(jié)成冰雹，冰雹會產(chǎn)生一些碎片，這些碎片攜帶正電荷，而剩下的冰雹帶有負(fù)電荷。云層中的垂直風(fēng)將這些碎片分散到云層上部，而較重的冰雹在下降過程中遇到溫暖的空氣會使一部分融化。因此云的上部取正電荷，而下部為負(fù)電荷，就這樣形成了電勢差。

　　我們還回到文章開始的問題，你想沒想過當(dāng)飛機在飛行中遇到閃電襲擊時，為什么坐在里面也是安全的？

　　飛機的外皮和地面上的金屬汽車是一個原理。當(dāng)閃電擊中飛機的一小部分時，電流沿著飛機的外表面流動并最終消散在空氣中，并有可能在進入和離開的地方留下燃燒的痕跡。因此飛機的金屬外皮形成的一個“法拉第籠”是保護內(nèi)部不受閃電襲擊的根本原因。

　　如果你恰巧乘坐的是波音787或是空客350之類的外皮主要由復(fù)合材料制成的現(xiàn)代飛機，那么嵌入到復(fù)合材料中的導(dǎo)電材料同樣可以完成鋁合金外皮的傳導(dǎo)電流的能力。

　　雖然復(fù)合材料的導(dǎo)電能力通過嵌入材料可以完成，但是其相比于金屬材料的飛機，對于閃電防護問題還是非常重要的。它的危險之處在于閃電產(chǎn)生的電流不會快速地通過復(fù)合材料表面消散，而電流可能會“滲透”到飛機的子結(jié)構(gòu)中，例如翼肋和翼梁。這可能會導(dǎo)致連接結(jié)構(gòu)上的電壓升高而產(chǎn)生電弧。此外，對于碳纖維復(fù)合材料來說，其電阻是鋁合金的1000倍，同樣的，作為碳纖維復(fù)合材料基體的環(huán)氧樹脂的電阻是鋁合金的100萬倍。因此對于飛機設(shè)計來說，如何有效防止機翼油箱區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生電火花是設(shè)計的首要任務(wù)。

　　從飛機結(jié)構(gòu)上來看，閃電形成的電流如果從飛機表面進入到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，緊固件是首當(dāng)其沖的主要途徑。閃電電流與緊固件的接觸有以下兩種類型：

　　1. 閃電直接擊中緊固件頭部

　　此時被擊中的緊固件會比周圍緊固件承受更大的電流，這些電流會被傳遞到周圍的結(jié)構(gòu)中去。如果周圍結(jié)構(gòu)是鋁合金，電流傳導(dǎo)會快一些并且不會在緊固件連接處產(chǎn)生電火花飛機蒙皮通常由什么材料制成；如果周圍結(jié)構(gòu)是碳纖維復(fù)合材料，因為緊固件本身與結(jié)構(gòu)部件之間較高電阻率的原因，而使被擊中的緊固件承受比周圍緊固件大得多的電流，進而產(chǎn)生電火花噴射到油箱區(qū)域。

　　2. 閃電電流“流過”緊固件

　　此時閃電擊中飛機表面，電流流過緊固件，雖然相比于直接擊中緊固件而言會降低電流密度，但是它仍然足夠引起電火花。

　　解決復(fù)合材料閃電防護問題的方法之一就是在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)外表面鋪設(shè)金屬網(wǎng)或金屬箔片。這種技術(shù)有助于保持閃電電流更加接近于飛機蒙皮的外表面，但并不會降低緊固件處產(chǎn)生電弧的風(fēng)險。這是因為如果采用機械連接，就必須在復(fù)合材料上制孔來安裝緊固件，而鉆孔會對閃電電流的流動通路產(chǎn)生破壞。

　　由此可見，如何在機翼油箱區(qū)域防止閃電引起的電火花點燃燃料系統(tǒng)，需要更加穩(wěn)妥的解決方式，通常在飛機設(shè)計階段會采用多層式的防護對機翼油箱進行防閃電保護。下面我們來了解一些與緊固件相關(guān)的保護策略。

　　1. 緊固件“絕緣”

　　剛才講到了閃電電流與緊固件接觸，包括直接擊中和電流流過兩種類型。對于所謂的緊固件“絕緣”方法，是將緊固件的頭部隔離，例如使用絕緣片來避免被閃電直接擊中，進而降低緊固件處產(chǎn)生電火花的風(fēng)險。

　　2. 使用襯套螺栓

　　帶襯套的螺栓是專為復(fù)合采用應(yīng)用而設(shè)計的，“貼身”的套筒可以有效改善緊固件位置的導(dǎo)電能力和疲勞壽命。襯套在徑向擴大的同時，在釘桿與復(fù)合材料之間形成干涉配合，最大限度地降低了復(fù)合材料開孔處結(jié)構(gòu)損傷的風(fēng)險。因為這種干涉配合的形成，極大地降低了緊固件本身與結(jié)構(gòu)之間的間隙，因而也極大地減少了或者說阻止了緊固件與內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間產(chǎn)生電弧的可能。

　　3. 電弧“密封”

　　這是一種在電弧與燃料區(qū)之間實施直接隔離的方式。最常見的方法是在緊固件的螺母側(cè)涂覆密封劑。需要說明的是，密封劑本身不會減少電弧的產(chǎn)生，但是它可以起到隔離電弧和燃料的作用。

　　除了對機翼油箱區(qū)域進行必要的保護以外，飛機上仍然有很多需要進行閃電防護的地方。

　　首先，飛機上有非常多的電子設(shè)備和線纜，它們控制著引擎運轉(zhuǎn)、飛機飛行以及客艙內(nèi)部的照明等。因此必須確保在遇到閃電的時候，瞬間不會有任何有害的電流破壞這些電子設(shè)備，要做好電子屏蔽、電流接地等保護措施。

　　其次，飛機的雷達罩包含雷達和其它飛行儀器，這里是一個需要特別注意的地方，因為雷達罩不能使用導(dǎo)電的外殼，因此需要沿著天線罩的外表面安裝閃電分流條來進行特殊的保護，分流條的作用就像高層建筑物上的避雷針。

　　以上從飛機設(shè)計和結(jié)構(gòu)的角度簡單介紹了飛機是如何防雷擊的，在飛行過程中，如果想要飛得更安全，還是離不開天氣預(yù)報以及具有良好飛行經(jīng)驗的飛行員，對雷雨區(qū)的準(zhǔn)確判斷同樣至關(guān)重要。

　　本文完。

　　來自：西貝九日