民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的防雷技術(shù)初探

摘要：隨著民航行業(yè)的蓬勃發(fā)展和對空域管理的日益重視，民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的作用日益凸顯。由于目前我國在這方面的相關(guān)法律法規(guī)還不夠完善，導(dǎo)致防雷措施不規(guī)范等問題，使設(shè)備在正常運(yùn)行時受到了雷電活動的潛在危害。因此，加強(qiáng)防雷工作是保障空管安全穩(wěn)定的重要手段。本文從雷達(dá)天線系統(tǒng)，無線電導(dǎo)航系統(tǒng)等方面入手，分析了民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測儀器的防雷問題，并探討了民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的防雷技術(shù)。旨在為相關(guān)領(lǐng)域提供有益的參考和指導(dǎo)，提高其實(shí)際應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞：民航空管；通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備；防雷技術(shù)

民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的防雷技術(shù)是確保飛行安全和通信導(dǎo)航設(shè)備正常運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。隨著民航業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，雷電對設(shè)備的威脅也與日俱增。雷擊可能導(dǎo)致通信中斷、導(dǎo)航誤差以及設(shè)備故障等嚴(yán)重后果，因此采取有效的防雷措施至關(guān)重要。本文將探討民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的防雷問題，從雷達(dá)天線系統(tǒng)、無線電導(dǎo)航系統(tǒng)等方面入手，分析現(xiàn)有的防雷技術(shù)，并提出改進(jìn)和完善的建議。通過本文的探討，將有助于加深對民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備防雷技術(shù)的理解，并為相關(guān)專業(yè)人員提供參考和指導(dǎo)，以提升飛行安全和設(shè)備可靠性。

一、民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的重要性

（一）飛行安全保障

民航空管系統(tǒng)是確保飛行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，承擔(dān)著與飛行員實(shí)時交流、提供準(zhǔn)確導(dǎo)航信息和監(jiān)控飛機(jī)位置等任務(wù)。提及雷擊對設(shè)備造成的潛在威脅，雷電是導(dǎo)致通信中斷和設(shè)備故障的主要原因之一。防雷技術(shù)在維護(hù)設(shè)施設(shè)備可靠性方面具有重要的作用，包括接地系統(tǒng)、避雷針和防雷接閃器等方面。

（二）航空交通流暢性

民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的運(yùn)用對于空中交通流暢具有重要的意義，對于航班準(zhǔn)點(diǎn)運(yùn)行、航線規(guī)劃和空中交會的順利進(jìn)行至關(guān)重要。設(shè)施設(shè)備的故障一旦發(fā)生，會導(dǎo)致通信混亂、航班延誤及空中交通擁堵的風(fēng)險。同時，飛行管制系統(tǒng)也是十分重要的，如自動相關(guān)監(jiān)視（ADS-B）、雷達(dá)監(jiān)視和通信導(dǎo)航設(shè)備的互聯(lián)互通性[1]。

（三）導(dǎo)航準(zhǔn)確性

通信導(dǎo)航設(shè)備在飛行員航線規(guī)劃、目視導(dǎo)航和儀表著陸等方面具有重要的作用。設(shè)備故障可能導(dǎo)致的導(dǎo)航誤差會造成飛機(jī)航路偏離、導(dǎo)航不準(zhǔn)確以及飛行員決策失誤等嚴(yán)重問題。而導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用，如全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS）和性能增強(qiáng)型導(dǎo)航（PBN），可以提高導(dǎo)航的準(zhǔn)確性。

（四）救援和緊急響應(yīng)

設(shè)施設(shè)備在應(yīng)對緊急情況、事故調(diào)查和救援行動中扮演著關(guān)鍵的角色。當(dāng)遇到航空器撞水事件或失蹤事件時，通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)備可以提供關(guān)鍵信息，支持搜索和救援行動。同時，通過數(shù)據(jù)記錄和回放系統(tǒng)可以分析事故原因，并改進(jìn)飛行安全措施。

二、雷電活動對設(shè)備運(yùn)行的潛在威脅

（一）設(shè)備損壞

當(dāng)雷電擊中設(shè)備或其附近時，電流和能量會沿著設(shè)備的導(dǎo)體路徑流動，引發(fā)電磁脈沖和電能過載。這可能導(dǎo)致設(shè)備的電子元件受到損壞，如集成電路、傳感器和電路板等。設(shè)備損壞不僅會使設(shè)備失去正常功能，還需要花費(fèi)時間和資源進(jìn)行修復(fù)或更換。

（二）信息丟失

雷電活動可能導(dǎo)致設(shè)備中存儲的重要信息丟失，例如，航班數(shù)據(jù)、通信記錄、導(dǎo)航圖表和飛行計(jì)劃等。這可能對飛行員和空中交通管制人員的工作產(chǎn)生負(fù)面影響，導(dǎo)致誤解、錯誤決策和危險情況的發(fā)生。

（三）通信中斷

由于雷電產(chǎn)生的電磁干擾，設(shè)備的通信鏈路可能會中斷或受到干擾。這可能導(dǎo)致飛行員與空中交通管制人員之間的實(shí)時溝通中斷，造成誤解、指令延遲或無法及時協(xié)調(diào)和支持。

（四）延誤和取消航班

當(dāng)設(shè)備受到雷電活動的影響而無法正常運(yùn)行時，航空公司可能需要延遲、取消或重新規(guī)劃航班。這將給航空公司帶來運(yùn)營成本上的損失，并給乘客造成不便和時間延誤[2]。

（五）系統(tǒng)癱瘓

在極端情況下，如強(qiáng)雷暴天氣，整個民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測系統(tǒng)可能因雷電活動而癱瘓。這將產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，影響整個航空交通系統(tǒng)的正常運(yùn)行，造成嚴(yán)重的安全風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)損失。

三、常見的防雷措施

（一）防雷接地系統(tǒng)

防雷接地系統(tǒng)是通過將設(shè)備與地下的大地形成良好的導(dǎo)電路徑，將雷擊電流有效引入地下，從而保護(hù)設(shè)備免受雷電沖擊。它通常由接地網(wǎng)、接地極和接地導(dǎo)線等組成。接地網(wǎng)是一種由許多金屬桿或?qū)w組成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，埋在地下，以提供低阻抗的導(dǎo)電路徑。接地極是一個垂直埋入地下的金屬桿，用于進(jìn)一步降低接地電阻。接地導(dǎo)線則連接設(shè)備和接地系統(tǒng)，確保雷電電流可以通過接地系統(tǒng)流向地下[3]。

（二）避雷針

避雷針是一種尖銳的金屬導(dǎo)體，通常安裝在建筑物或高聳物體的頂部，如塔樓、建筑物的天線、橋梁和電力輸電線路等。避雷針通過其尖銳的形狀和導(dǎo)電特性，將周圍的雷電放電吸引到自身，并將其引導(dǎo)到地下。這樣可以避免雷電直接擊中建筑物或設(shè)備，減少雷電對它們的損壞風(fēng)險。

（三）避雷帶

避雷帶是通過安裝金屬導(dǎo)線或?qū)w帶在建筑物周圍的墻壁或屋頂上，以保護(hù)建筑物免受雷電損害。避雷帶通過連接的接地系統(tǒng)將雷電放電引導(dǎo)入地下。這樣可以確保雷電能夠安全地通過避雷帶和接地系統(tǒng)流向地下，而不會對建筑物和設(shè)備造成損害。

（四）避雷裝置

避雷裝置是一種專門設(shè)計(jì)的電氣裝置，用于保護(hù)設(shè)備免受雷電沖擊。它通常安裝在設(shè)備的電源線路或信號線路上，通過使用可調(diào)節(jié)的電阻、放電管或瞬態(tài)電壓抑制器等元件，限制和分散雷電沖擊。避雷裝置能夠?qū)⑦^高的雷電電壓和電流引導(dǎo)到地下或消散，保護(hù)設(shè)備的完整性和正常運(yùn)行[4]。

四、民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備中防雷技術(shù)分析

（一）系統(tǒng)的防雷

近年來，為了確保電子信息設(shè)備的正常運(yùn)行，雷電防護(hù)已經(jīng)從簡單的直擊防雷升級到了系統(tǒng)化的防雷新階段。隨著我國民用航空事業(yè)的飛速發(fā)展，對通信導(dǎo)航、雷達(dá)氣象等各類電子設(shè)備提出了更高的要求，而這一技術(shù)基礎(chǔ)又離不開防雷工程的實(shí)施。目前，民航空管通導(dǎo)設(shè)施設(shè)備所采用的主要防雷方式是系統(tǒng)防雷。其原理基于雷電入侵所引起的熱效應(yīng)、沖擊波作用、電動力作用、靜電感應(yīng)和電磁感應(yīng)作用、高電位引入與反擊等多種危害方式和途徑。通過直擊雷防護(hù)等電位連接網(wǎng)絡(luò)、共用接地系統(tǒng)、安裝信號/電源防雷箱、綜合布線及屏蔽等措施和手段，實(shí)現(xiàn)了全方位的防護(hù)和綜合治理，這是一項(xiàng)高度精密的系統(tǒng)工程。

（二）監(jiān)測防雷智能化技術(shù)

盡管系統(tǒng)防雷已成為一種全面滿足雷電防護(hù)要求的綜合解決方案，但仍存在多方面的缺陷[5]。其中最主要的一點(diǎn)是對雷擊事故的應(yīng)對能力較弱。在以可靠性為中心的防雷系統(tǒng)運(yùn)維管理中，系統(tǒng)的防雷能力僅限于回應(yīng)式和預(yù)防式階段。而在防雷減災(zāi)方面，運(yùn)維人員仍處于“被動防護(hù)”狀態(tài)，無法確保在雷電襲擊前就能及時獲取防雷設(shè)備的正常運(yùn)行情況，并排查出潛在的防雷系統(tǒng)隱患，以便更換或調(diào)整已出現(xiàn)或易出現(xiàn)故障的防雷設(shè)備。因此，如何幫助運(yùn)維人員規(guī)避上述風(fēng)險，消除防雷系統(tǒng)隱患，全面提升防雷綜合管理水平，是防雷行業(yè)亟須解決的難題。因此，隨著科技的不斷進(jìn)步，智能防雷系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。智能防雷系統(tǒng)的引入將防雷系統(tǒng)的運(yùn)維管理水平提升至預(yù)測式甚至前瞻式，從而實(shí)現(xiàn)了防雷減災(zāi)的“主動預(yù)防”，為防雷行業(yè)帶來了深刻的變革。

五、民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)測設(shè)施設(shè)備的防雷技術(shù)措施

（一）確保避雷針安裝得當(dāng)

在應(yīng)對雷電威脅的措施中，安裝避雷裝置是一種被廣泛采用的方法。目前，由于其具有較強(qiáng)的防護(hù)能力和較低的造價，避雷裝置被廣泛應(yīng)用于各類建筑物的避雷系統(tǒng)中。在正確安裝避雷針時，首先要考慮的是避雷針的數(shù)量和位置的合理性，以最大限度地減少天線波束對空管設(shè)備所帶來的不良影響。同時，還必須確保避雷裝置有效運(yùn)行，將雷災(zāi)損失降到最低。其次，為最大程度地避免雷擊閃電事故的發(fā)生，應(yīng)將避雷針安裝于室外位置，這樣范圍之內(nèi)，最大限度發(fā)揮其保護(hù)作用，減少雷電對配電線路的影響和傷害。

（二）重視接地防護(hù)

為了更好地發(fā)揮配電線路的作用，以服務(wù)于空管設(shè)備和日常業(yè)務(wù)為目的，在進(jìn)行防雷接地時，可以考慮采用共用接地的方式，即保護(hù)接地和工作接地，以達(dá)到更好的效果。在電力配電線路機(jī)房內(nèi)，共用接地應(yīng)遵循“就近原則”，并對其與電氣及其他線路之間的關(guān)系進(jìn)行科學(xué)處理，以避免相互干擾所帶來的負(fù)面影響。對于一些需要長時間運(yùn)行的配電線路，必須考慮雷電過電壓對其帶來的危害，同時也要注重接地裝置的合理選擇。采用低阻抗接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)理念和方式，使得防雷系統(tǒng)在遭遇累積閃電時能夠充分發(fā)揮其防雷作用，并對外部電涌做出反應(yīng)，從而有效地平衡配電線路中各個線路部位的電壓，避免空管設(shè)備及配電線路因電位差造成損壞。

（三）加強(qiáng)電力分配系統(tǒng)的電流波動防護(hù)

電涌是一種常見的雷擊表現(xiàn)形式，對配電線路造成的損害和影響程度各異。為了避免因雷電引發(fā)的電力故障或安全事故，必須采取合理的防雷措施予以防范。因此，在進(jìn)行電涌保護(hù)時，應(yīng)優(yōu)先考慮在各配電線路的進(jìn)線處和雷電頻發(fā)處設(shè)置多個電涌保護(hù)器，并與接地線相結(jié)合，以有效地解決雷擊浪涌所帶來的沖擊問題。此外，還需將防雷設(shè)計(jì)與日常維護(hù)工作結(jié)合起來，從而達(dá)到良好的防雷效果。在雷電頻繁的區(qū)域，建議采用尼龍加強(qiáng)芯光纜或無金屬構(gòu)建光纜，以降低雷擊事故的概率[8]。

（四）加強(qiáng)配電線路防雷設(shè)施的日常檢修管理

為了加強(qiáng)配電線路防雷設(shè)施的日常檢修管理，必須在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段全面考慮該區(qū)域的季節(jié)性雷電特點(diǎn)、環(huán)境特點(diǎn)以及空管設(shè)備。從統(tǒng)籌規(guī)劃的角度出發(fā)，需要在安裝和設(shè)置避雷針（避雷器）時考慮線路周圍環(huán)境，并做好絕緣子的檢修與更換工作。如果發(fā)現(xiàn)線路兩側(cè)或某側(cè)處于空曠或雷擊事故頻繁發(fā)生區(qū)域，應(yīng)增加適當(dāng)數(shù)量的避雷設(shè)施。此外，應(yīng)該注意配電線路所處地理環(huán)境的特殊性，選擇合適的防雷裝置并合理應(yīng)用，避免因局部位置過于集中而導(dǎo)致故障頻發(fā)或跳閘現(xiàn)象的發(fā)生。在配電線路的日常檢修管理中，應(yīng)將防雷設(shè)施設(shè)備的檢查納入其中，以確保使用質(zhì)量過關(guān)的避雷器，全面檢查和修理配電線路的耗損情況和防雷設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行情況。特別是在雷雨天氣多發(fā)的季節(jié)和地區(qū)，更要定期組織檢修人員對避雷器的接地電阻進(jìn)行檢測。一旦發(fā)現(xiàn)問題，及時處理，以增強(qiáng)配電線路安全性能，確保防雷設(shè)備的穩(wěn)定和安全。

（五）加強(qiáng)對民航空管設(shè)備人員關(guān)于防雷技術(shù)的培訓(xùn)

當(dāng)前，民航空管事業(yè)的快速發(fā)展和提升自身競爭實(shí)力的關(guān)鍵在于匹配具備專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)的人才，以確保專業(yè)設(shè)備與人才的匹配。在我國民航業(yè)迅猛發(fā)展的今天，對于航空電子設(shè)備防雷保護(hù)的要求越來越高。因此，必須對民航空管設(shè)備的防雷技術(shù)進(jìn)行全面升級，以確保民航空管設(shè)備防雷技術(shù)人員的專業(yè)素養(yǎng)和綜合能力得到根本性提升[9]。首先要提升空管技術(shù)部門對防雷工作的深刻理解，以確保對空管設(shè)備配電線路的防雷知識要點(diǎn)有清晰地認(rèn)識。其次，有必要對從事相關(guān)技術(shù)工作的人員進(jìn)行全面、科學(xué)的技能培訓(xùn)，以建立一支專業(yè)、高效的技術(shù)型團(tuán)隊(duì)，并不斷發(fā)揮其作用。最后，應(yīng)當(dāng)在考慮民航行業(yè)的制度標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合空管設(shè)備配電線路的工作，建立一套完善的檢查和審核機(jī)制，定期對線路的狀態(tài)進(jìn)行觀察和評估，以確保在使用狀態(tài)下配電線路的安全性、穩(wěn)定性和可靠性。

六、結(jié)束語

防雷技術(shù)在民航空管通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備中的應(yīng)用至關(guān)重要，能夠有效保護(hù)設(shè)備免受雷擊的損害，確保航空交通管理系統(tǒng)的可靠性和安全性。通過合理設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)、安裝避雷針和避雷帽、采用防雷接閃器和防雷保護(hù)裝置等措施，可以減少雷擊對設(shè)備的直接影響，保障航空通信和導(dǎo)航的穩(wěn)定運(yùn)行。同時，防雷技術(shù)的有效性也需要定期的維護(hù)和檢測保證必須始終關(guān)注最新的技術(shù)發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以不斷提升防雷能力。綜合應(yīng)用這些措施確保通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)施設(shè)備的安全運(yùn)行，保障航空交通的順利進(jìn)行。

作者單位：向煜 民航云南空管分局

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