圖：雷電附著點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室�！z影：馬楊
據(jù)悉，在地球大氣中，平均每天約發(fā)生800萬(wàn)次雷電，每秒就有近100次閃電。關(guān)于雷電，人類有很多美麗的遐想和神話傳說(shuō)，但是對(duì)于飛機(jī)來(lái)說(shuō)，雷電卻是很危險(xiǎn)的。
“一架飛機(jī)，平均每年要遭到一次雷擊。大型客機(jī)的尖端部位最容易遭受雷擊，比如機(jī)頭，翼尖、垂尾�！焙戏使I(yè)大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院教授、中航工業(yè)基礎(chǔ)院飛機(jī)雷電防護(hù)首席專家段澤民說(shuō)，雷電產(chǎn)生的巨大能量對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)可能是災(zāi)難性的，甚至導(dǎo)致飛機(jī)墜毀。
有資料顯示，迄今為止，至少有2500架飛機(jī)被雷電擊毀。為此，將大氣雷電環(huán)境給飛行安全帶來(lái)的影響減至最小，一直是人們努力追求的目標(biāo)。
從2008年C919項(xiàng)目正式啟動(dòng)時(shí)，段澤民就參與其中，主要是為C919的雷電安全開(kāi)展前沿基礎(chǔ)研究及信號(hào)的技術(shù)攻關(guān)。此前他曾承擔(dān)我國(guó)首架ARJ21飛機(jī)、中法合作的EC175/Z15直升機(jī)的雷電防護(hù)工作，并分別獲得了美國(guó)聯(lián)邦航空局（FAA）、歐洲航空安全局（EASA）的認(rèn)可。
“雷電防護(hù)直接關(guān)系到飛機(jī)的飛行安全。C919大型客機(jī)從無(wú)到有，雷電防護(hù)試驗(yàn)貫穿全過(guò)程。”段澤民介紹，在實(shí)驗(yàn)室模擬真實(shí)的雷電環(huán)境，對(duì)飛機(jī)的每一項(xiàng)設(shè)計(jì)方案和各零部件承受雷電的直接效應(yīng)和間接效應(yīng)能力進(jìn)行考察及驗(yàn)證，如果發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，再改進(jìn)，直到實(shí)現(xiàn)雷電防護(hù)目標(biāo)為止。
多項(xiàng)創(chuàng)新攻克雷電防護(hù)難題
此次C919大型客機(jī)的一大亮點(diǎn)是采用了大量先進(jìn)復(fù)合材料，不僅使艙內(nèi)噪音降低至60分貝，還使飛機(jī)重量減輕，但是關(guān)于復(fù)合材料的雷電防護(hù)卻是一個(gè)世界性難題。
“碳纖維復(fù)合材料有一個(gè)缺點(diǎn)就是電阻比較高，導(dǎo)電能力差，而機(jī)翼又是容易遭受雷擊的一個(gè)部位�！倍螡擅裾f(shuō)，團(tuán)隊(duì)承擔(dān)了C919全復(fù)合材料機(jī)翼雷電防護(hù)研究工作，提出了在機(jī)翼中設(shè)計(jì)雷電分流條肋的技術(shù)方案，解決了大尺寸復(fù)合材料雷電防護(hù)難題。
圖：段澤民教授在介紹C919大型客機(jī)�！�
“當(dāng)雷電流通過(guò)機(jī)翼的時(shí)候，電位梯度會(huì)非常高，容易對(duì)飛機(jī)內(nèi)部的電子設(shè)備安全造成威脅�！倍螡擅裾f(shuō)，為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須在飛機(jī)機(jī)翼的防雷結(jié)構(gòu)里增加一個(gè)能夠滿足飛機(jī)接地要求的金屬肋結(jié)構(gòu)。
然而，增加金屬肋并不是一件容易事，金屬的性能必須考量周全�！凹纫獫M足雷電安全要求，還不能增加太多重量，我們?cè)谧龅臅r(shí)候克服了很多困難�！倍螡擅裾f(shuō)，僅增加金屬肋一項(xiàng)就歷經(jīng)2年，開(kāi)展了數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，不斷找尋各種各樣的方案。
除了機(jī)翼，飛機(jī)機(jī)載外部電氣電子設(shè)備也是飛機(jī)雷電防護(hù)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)的難題。段澤民團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)載各類燈具，如著陸燈、標(biāo)志燈開(kāi)展防護(hù)設(shè)計(jì)研究及試驗(yàn)驗(yàn)證，為該類設(shè)備的設(shè)計(jì)定型提供了重要依據(jù)，并獲得國(guó)外聯(lián)合供應(yīng)商的認(rèn)可。
數(shù)十萬(wàn)次“雷轟”錘煉C919
承擔(dān)C919雷電防護(hù)工作的實(shí)驗(yàn)室就位于合肥井崗路附近，這也是我國(guó)目前唯一資質(zhì)齊全的大型專業(yè)飛機(jī)雷電防護(hù)實(shí)驗(yàn)室。
“轟，轟……”昨天（3日）記者在采訪時(shí)，不時(shí)聽(tīng)到實(shí)驗(yàn)室里傳來(lái)巨大的響聲。對(duì)段澤民來(lái)說(shuō)，這一切已經(jīng)非常熟悉，他告訴記者，實(shí)驗(yàn)室是在模擬真實(shí)的雷電環(huán)境。通常情況下，每半小時(shí)響一次，最頻繁的時(shí)候每5分鐘就會(huì)響一次。
“目前C919的雷電防護(hù)試驗(yàn)大約只完成了三分之一。如果按放了多少次電來(lái)算，起碼有十萬(wàn)次以上，要對(duì)飛機(jī)各個(gè)部位進(jìn)行雷電考核�！倍螡擅裾f(shuō)，后續(xù)C919的結(jié)構(gòu)件如雷達(dá)罩、方向舵、航電設(shè)備等均會(huì)在實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展雷電及高強(qiáng)度輻射場(chǎng)試驗(yàn)。“明年C919的雷電試驗(yàn)將會(huì)達(dá)到一個(gè)高峰，因?yàn)樵谑罪w前還要對(duì)它進(jìn)行大量的雷電試驗(yàn)工作�！�
圖：高強(qiáng)輻射場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室。
不過(guò)備受關(guān)注的C919整機(jī)雷電試驗(yàn)并不在合肥，段澤民說(shuō)，由于大飛機(jī)整機(jī)運(yùn)送過(guò)來(lái)比較困難，屆時(shí)他們將把飛機(jī)整機(jī)雷電試驗(yàn)裝置運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)C919進(jìn)行整機(jī)雷電試驗(yàn)。
C919大型飛機(jī)到底能抗多大雷電？“雷電是由大氣層中不同濕度和溫度的氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)而形成的自然現(xiàn)象，平均每天約發(fā)生800萬(wàn)次雷電，其中幅值高達(dá)200千安以上的雷電流占0.5%。”段澤民表示，從理論和試驗(yàn)的情況來(lái)看，C919大型客機(jī)能承受住200千安雷電的打擊，抗雷能力非常強(qiáng)。
備受關(guān)注的C919首架機(jī)已經(jīng)正式下線，C919的“繼任者”即國(guó)產(chǎn)大型寬體客機(jī)C929也已進(jìn)入關(guān)鍵技術(shù)的研究階段。段澤民透露，他們團(tuán)隊(duì)還將承擔(dān)C929的雷電防護(hù)工作，目前已經(jīng)在做前期工作。
11月2日，我國(guó)自主研制的C919大型客機(jī)首架機(jī)正式下線，這是我國(guó)首款按照最新國(guó)際適航標(biāo)準(zhǔn)研制的干線民用飛機(jī)。
2008年C919項(xiàng)目正式啟動(dòng)時(shí)，合肥工業(yè)大學(xué)教授段澤民就參與其中，主要承擔(dān)C919的雷電防護(hù)工作。能承受200千安雷電的C919，前后已進(jìn)行了超過(guò)十萬(wàn)次的雷電防護(hù)試驗(yàn)，而這些雷電防護(hù)工作就是在合肥完成的，進(jìn)行試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)室也是我國(guó)目前唯一資質(zhì)齊全的大型專業(yè)飛機(jī)雷電防護(hù)實(shí)驗(yàn)室。
