发布时间：2024-11-09 11:32:37 来源: sp20241109
入夏以来，我国北方多地都遭受了高温酷暑天气，与此同时，南方却长期阴雨绵绵，雷暴天气频现。
这不仅给人们的生产活动带来诸多不便，还会影响出行安全。高温与雷电是航空飞行在夏天最常遇到的也是最棘手的问题，近期，笔者身边就有许多小伙伴遇到了因雷暴而导致航班取消或延误的情况。高温与雷电为何会对航班起降造成影响？我们又该如何防范呢？
你怕热？飞机也怕“热”啊
飞机在高温天气里面临的最大威胁是高温导致的升力不足和结构热应力问题。
众所周知，飞机必须具备足够的升力才能实现飞行，而飞机的升力是与空气密度成正比的，即空气密度越大，升力也越大。在标准大气压下，当气温达到50℃时，地表空气由于膨胀而变得稀薄，密度将比20℃时降低近10%。也就是说，随着气温升高，飞机的升力会下降，甚至会影响到起降安全。
当然，这里还存在一个需要讨论的问题：飞机往往在海拔近万米的高空巡航，那里的空气远比地表空气密度低，为何飞机却仍有足够的升力维持飞行呢？
这就涉及升力和飞行速度之间的关系了，即升力与速度的平方成正比。飞机在高空的巡航速度通常在800千米/时以上，即使在空气稀薄的条件下，依旧能获得很大的升力。飞机在起飞和降落时，速度却往往只有200~300千米/时，速度的下降必然导致升力的减小，此时若再遇上高温天气引发空气密度变小的情况，无疑是雪上加霜。
除降低升力之外，高温还会给飞机的结构安全带来不利影响。飞机上使用最多的结构材料是铝合金等金属材料，尽管其制造和装配工艺都已经十分成熟，其强度却会随着温度升高而急剧降低。而且，由于机身各部分在高温下的膨胀程度不一样，相互间会形成约束，使结构内部产生新的应力分布，导致结构发生扭曲变形，从而带来安全隐患。
面对高温，除了停飞，还可以采用以下应对措施：其一，可以减少飞机上的乘客和货物，以减轻飞机重量，弥补升力的损失；其二，由于夜间比日间气温低，可以将航班调整到夜间，这也是很多低纬度地区机场的惯常做法；其三，延长跑道，使飞机获得更大的起飞速度。
雷电来了？飞机：我躲
雷电通常发生于大气对流层的积雨云中，而大型客机大多在平流层飞行，换句话说，飞机在平流层巡航时是无需担心雷电的。可飞机在起降阶段不得不穿越对流层，就难免存在遭遇雷电的可能。据统计，全球每天会发生800万次雷电，一架固定航线的飞机平均每年都会遭遇一次雷击。
雷电给飞机带来的破坏，最直观的表现就是燃烧、熔蚀和结构变形。雷电电流在流经飞机机身时，几微秒内即可传送巨大能量，导致材料熔化或汽化，使飞机结构瞬间损毁或扭曲。
除了肉眼可见的损伤外，雷电往往还会在飞机周围形成变化的磁场，在飞机内部电路中产生感应电压和电流。现代飞机中普遍配有飞行控制系统等先进的电子电气设备，而且为降低成本和重量，飞机部件越来越多地采用纤维增强复合材料。其中，电子电气设备受电磁环境的强烈影响，而复合材料则由于导电率比金属低得多，不但能吸收更多能量，电磁屏蔽能力也极为有限，因而对雷电环境更为敏感。这些都严重威胁着飞行安全。
面对雷电，最有效的方法就是：躲。飞机上的气象雷达可以实时勘测飞行环境，来自地面的气象预报也能帮助飞行员获知天气信息，从而使飞机尽量远离雷暴严重的区域。
不过，即使与雷电正面相遇也不必过度担心，因为当前先进的民航客机在研制之初就会进行防雷电设计，以保证飞机和机载设备安全无虞。而在雷电防护设计中，油箱无疑是重中之重。为避免油箱燃烧爆炸，燃油系统都被安置于放电电弧直接附着概率很低的区域。油箱及其内部可能带电的部件，也都被设计为低阻抗通路。如此一来，雷电电流在通过时生成的热量就不会过大，部件间隙之间也不易形成电火花。同理，飞机框架之间及蒙皮与结构之间，也都被设计成低阻抗通路。
此外，飞机上还普遍安装有避雷带，当飞机停放在停机坪上时，机上的避雷带会与地面相接，一旦飞机受到雷电侵袭，避雷带就可以将雷击电流导入大地。飞机的垂直安定面、翼尖等凸出飞机表面的位置均配备放电刷，也能瞬间将流经的电流释放到机身外。
近年来，一个有趣的研究表明，给飞机“充电”也能降低其遭遇雷击的风险。科学家发现，在遭遇雷击前，带电云层会首先使机身表面极化，导致飞机一侧带有更多正电荷，而另一侧则带有更多负电荷，从而形成双向电流。正是这股电流使飞机容易招致雷击。于是，研究者们反其道而行之，给飞机装上一个充电系统，它能通过传感器感知机身及周围的电场，在电场达到雷击临界值前会及时充入反向电荷，从而将机身双向电流扼杀在摇篮里。
夏季安全乘机小贴士
现代飞机防高温及防雷电的技术已相当完善，旅客们在乘坐飞机时，即使遇到高温或雷击也不必惊慌，以下提供几条夏季乘机小贴士。
1、夏季早晨较为凉爽，且雷暴多出现在下午，而很少出现在早间，因此通常早间航班受高温或雷暴等天气的影响较小，建议尽量选择乘坐早间航班。
2、及时关注机场附近天气情况与航班动态，如遇到异常高温或雷暴天气，航班极有可能延误甚或取消，在前往机场途中注意做好防暑降温措施，雷暴天气尽量乘坐地铁等交通工具，减少地面通行。
3、夏季极端天气可能会使飞机在飞行过程中面临更多的颠簸气流和逆风，在飞机剧烈颠簸时，务必系好安全带并紧握扶手。
作者：南京航空航天大学航空宇航推进理论与工程博士朱磊
审核：中国航发湖南动力机械研究所高级工程师邓晓涛 (人民网) 【编辑:房家梁】