航空靜電的防與放

劉安兵LIU An-bing

（國航工程技術(shù)分公司重慶維修基地，重慶 401120）

（Chongqing Maintenance Base，Air China Engineering Technology Company，Chongqing 401120，China）

0 引言

航空領(lǐng)域中最典型的兩種靜電形成的原理：摩擦起電和感應(yīng)起電。通過了解靜電形成的原理和靜電在航空器不同部件中存在的不同負(fù)作用，學(xué)習(xí)如何預(yù)防靜電荷的聚集以及釋放掉聚集的靜電荷，讓我們在飛機(jī)維護(hù)和修理中更好地預(yù)防靜電和放掉靜電，從而確保航空安全和人員安全。

1 靜電形成原理

物質(zhì)都是由分子組成，分子是由原子組成，原子中有帶負(fù)電荷的電子和帶正電荷的質(zhì)子。在正常狀況下，一個(gè)原子的質(zhì)子數(shù)與電子數(shù)量相同，正負(fù)平衡，所以對外表現(xiàn)出不帶電的現(xiàn)象。我們都知道摩擦起電而很少聽說接觸起電，實(shí)質(zhì)上摩擦起電是一種接觸又分離而造成正負(fù)電荷不平衡的過程。在航空當(dāng)中最常見的靜電產(chǎn)生原因是飛機(jī)在飛行中受空氣的摩擦而產(chǎn)生靜電。另一種常見的靜電是感應(yīng)起電，當(dāng)帶電物體接近不帶電物體時(shí)會在不帶電的導(dǎo)體的兩端分別感應(yīng)出負(fù)電和正電。

2 靜電在客機(jī)中的負(fù)作用

簡單列舉以下幾種靜電在民航客機(jī)上的負(fù)作用：客機(jī)上的靜電會對通訊導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)生干擾，靜電電壓過高會擊穿空氣放電干擾機(jī)組正常駕駛，靜電會擊穿損壞電路，靜電會吸附細(xì)小塵埃，靜電會引起火災(zāi)。

2.1 靜電對通訊和導(dǎo)航的干擾 早在二戰(zhàn)時(shí)期，就有人發(fā)現(xiàn)飛機(jī)飛行時(shí)，靜電起電和放電過程對飛機(jī)上的無線電設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的射頻干擾，特別是對中、長波通訊和導(dǎo)航系統(tǒng)的干擾尤為嚴(yán)重。飛機(jī)在飛行過程中，靜電不斷產(chǎn)生、積累，使飛機(jī)電壓上升。當(dāng)電壓達(dá)到足夠高時(shí)，在機(jī)體突出部位的周圍空間形成的電場強(qiáng)度超過了空氣的擊穿場強(qiáng)，便會發(fā)生電暈放電。這種電暈放電，猶如一臺無線電發(fā)射機(jī)，不斷向空間發(fā)射頻帶寬度達(dá)10-20 兆赫的無線電波。不但對機(jī)上無線電通訊產(chǎn)生雜音干擾，而且對導(dǎo)航系統(tǒng)產(chǎn)生干擾。

2.2 靜電對雷達(dá)的干擾 雷達(dá)罩必須是復(fù)合材料（雷達(dá)波能夠穿透的材料），與金屬材料相比復(fù)合材料導(dǎo)電性差，飛行中由于空氣的摩擦雷達(dá)罩的表面同樣也會有電荷的產(chǎn)生。假如雷達(dá)罩上的靜電荷不能有效釋放，在雷達(dá)罩表面積聚的電荷一方面會導(dǎo)致遭“雷擊”，另外一方面雷達(dá)罩表面聚集的電荷也會屏蔽掉雷達(dá)波的穿透，造成雷達(dá)工作不正?；虿荒苡行綔y到前方的氣象和地形。

2.3 靜電會損壞電路 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，航空儀表和計(jì)算機(jī)都采用集成電路和芯片，具有體積小、運(yùn)算快、工作電壓低等優(yōu)點(diǎn)。但是這些設(shè)備對靜電的限制要求也越來越高。在空氣干燥的季節(jié)，當(dāng)你開門時(shí)偶爾會有電擊的感覺，這就是靜電放電。當(dāng)你帶靜電的身體接觸到這些電路時(shí)，在你沒有任何感覺的情況下，這塊電路就可能因?yàn)殡娏鲹舸p壞，這也給飛機(jī)維修帶來一定的困難。

3 如何預(yù)防靜電聚集以及原理

針對靜電在民航客機(jī)上的負(fù)作用，提出以下一些措施防靜電荷的聚集和放掉聚集的靜電荷。

3.1 放電刷 放電刷安裝在飛機(jī)表面外尖端部分，實(shí)際上放電刷的阻抗較大才正常（一般不大于25-50 兆歐），放電刷的尾端有一個(gè)金屬針用于放電；飛機(jī)在空氣中運(yùn)動(dòng)，由于空氣和其它雜質(zhì)的摩擦，在飛機(jī)機(jī)身上將產(chǎn)生靜電電荷，一般為正電荷，通常電荷均勻分布在機(jī)身表面，但大氣層也是一個(gè)電磁場，由于電磁場的作用，導(dǎo)致這些電荷集中到飛機(jī)外表比較尖頂、薄等邊緣區(qū)域，如果沒有放電刷的作用，在電荷積累到一定能量時(shí)將導(dǎo)致空氣或云層水分子之間的擊穿放電。

3.2 搭接和接地 搭接和接地使得客機(jī)上本相互獨(dú)立的組件、艙門、伺服馬達(dá)等相互之間與機(jī)身結(jié)構(gòu)形成低阻值的通路。與在地面取地球的電勢為零的原理一樣，在客機(jī)上取機(jī)身結(jié)構(gòu)電勢為零，通過各部件與機(jī)身結(jié)構(gòu)相連使得各部件之間盡量不存在電勢差。

3.3 雷達(dá)罩釋放靜電 雷達(dá)罩這種復(fù)合材料如何放掉上面聚集的靜電荷呢？民航客機(jī)通常在雷達(dá)罩上均勻地安裝導(dǎo)電條，導(dǎo)電條再經(jīng)搭接線和客機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)連接。通過電勢差將非導(dǎo)電體雷達(dá)罩表面的靜電電荷經(jīng)由導(dǎo)電條傳導(dǎo)到機(jī)身結(jié)構(gòu)從而達(dá)到釋放靜電的目的。

3.4 組件的金屬外殼 具有金屬外殼的組件和儀表，不只是為了使其更加堅(jiān)固，還會形成法拉第籠效應(yīng)，保護(hù)內(nèi)部的電子元器件不受外部無線電信號等的干擾。同時(shí)某一組件即使產(chǎn)生靜電荷也會通過金屬外殼和安裝組件的金屬支架傳導(dǎo)到機(jī)身結(jié)構(gòu)從而降低電勢差。

4 案例

4.1 案例一 1995年5月至8月期間，某航空公司MD90 型飛機(jī)B-2109 在空中遇到飛機(jī)穿云時(shí)，VHF1、2、3通訊接收機(jī)組耳機(jī)和揚(yáng)聲器里都有嚴(yán)重背景雜音，發(fā)射噪音也極大，嚴(yán)重覆蓋和干擾機(jī)組和空管的通話，一度對飛行安全構(gòu)成威脅。維修人員先后更換VHF 收發(fā)組、控制盒、天線、饋線、放電刷等均無效。最終工程師根據(jù)故障時(shí)間分析，發(fā)現(xiàn)該機(jī)故障是在更換左機(jī)翼后不久才出現(xiàn)的。機(jī)翼的工作又能與無線電通訊有多少聯(lián)系呢？由于安裝疏忽，左機(jī)翼與機(jī)身處于“絕緣狀態(tài)”造成飛行中左機(jī)翼的靜電無法釋放，導(dǎo)致此嚴(yán)重故障。最后，拆除機(jī)翼與機(jī)身連接處的“絕緣體”后，該故障才徹底排除。

4.2 案例二 2013年10月B-5217 機(jī)多次在起飛滑跑時(shí)因出現(xiàn)速度剎車不預(yù)位燈亮導(dǎo)致機(jī)組中斷起飛。經(jīng)多次排故發(fā)現(xiàn)其原因是反推頂塊和速度剎車手柄的機(jī)構(gòu)間有過多灰塵聚集導(dǎo)致不能正常運(yùn)行。是什么原因?qū)е略诳臻g相對密閉的金屬機(jī)構(gòu)下表面都有大量灰塵聚集？能導(dǎo)致這個(gè)部位灰塵聚集的最大因素就是靜電。

5 客機(jī)維修中如何減小靜電的危害

對于機(jī)身應(yīng)檢查放電刷是否工作正常。在日常維護(hù)檢查中發(fā)現(xiàn)放電刷有丟失或損壞的現(xiàn)象，當(dāng)不能及時(shí)更換時(shí)應(yīng)保證每個(gè)機(jī)翼的放電刷數(shù)量和整體數(shù)量能夠達(dá)到飛機(jī)制造廠家要求的最低放行數(shù)量（否則會嚴(yán)重影響機(jī)身靜電釋放效果）。應(yīng)定期使用兆歐表測量從放電刷尖部到放電刷所在的機(jī)身底座的電阻值是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，阻止過大應(yīng)用水濕潤兆歐表測量筆接觸的部分（減小接觸電阻），測量值取測量的最小值。（見圖1）假如放電刷的電阻值超出范圍應(yīng)及時(shí)更換放電刷，假如還不能達(dá)到要求就應(yīng)檢查放電刷的安裝底座。

6 總結(jié)

航空靜電是不可能完全消除的，但是我們可以采取一些措施防止靜電荷的聚集和釋放聚集的靜電荷。因此我們必須嚴(yán)格按照手冊正確安裝搭接線、接地線、放電刷等，定期測量阻值是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，更換部件時(shí)注意防靜電，儲存電子器件時(shí)注意溫度和濕度的控制，才能把靜電控制在不產(chǎn)生危害的程度之內(nèi)。

[1]Boeing 公 司 .737-600/700/800/900 AIRCRAFT MAINTENANCE MANUAL [Z].美國：Boeing，2012.

[2]王天順，等.飛機(jī)靜電環(huán)境特性研究[J].飛機(jī)設(shè)計(jì)，2008.

[3]陳海兵.民用飛機(jī)靜電防護(hù)設(shè)計(jì)[J].科技信息，2012.