F-35A解除雷區飛行限制，閃電終於不怕閃電！ F-35A遭遇A級事故，飛機該如何避雷？ _ 法拉第籠 _ F-22 _ 火力君 _

2021年3月 美國海軍陸戰隊兩架F-35A遭遇雷擊 造成A級損傷 也就意味著損失超過250萬美元 或飛機完全損毀 同年8月 美國空軍一架F-35A被閃電擊中 被列為B級事故 對於戰機而言 遭遇雷擊已經是常識 輕則迫降 重則報廢 但是前不久 美軍解除了F-35A在雷區的飛行限制 閃電終於不怕被雷劈了 問題來了 F-35A不怕閃電的原因是什麼 飛機又該如何避雷 根據《防務快訊》報導 在經過4年的飛行限制之後 美軍在3月19日解除了F-35在雷區的飛行限制 最初限制飛行的原因也很簡單 避雷措施出現問題 2020年 美國軍方發現 F-35A機載鍍氣系統的管道損壞 OBEX的作用就是將氮氣泵入飛機的油箱 防止油箱被閃電擊中時發生爆炸 管道損壞也就意味著多型氣體沒法用 導致F-35A被閃電擊中後 油箱很可能就會燃燒爆炸 重點是 這次損壞的還不止一架 在隨後的調查中 24架戰機中有14架出現了這個問題 所以 自2020年6月開始 美國就禁止F-35A在飛行時靠近雷區40公里以內 除此之外 F-35A的單引擎戰鬥機 在複雜天氣環境下的安全性 也比不上F-22這樣的雙引擎戰機 當然 就算是F-35A的鍍氣系統沒有出問題 在雷區飛行也是有風險的 2021年3月 日本巖國基地的海軍陸戰隊航空站兩架F-35B戰機在訓練時遭遇雷擊 雖然飛機平安降落 無人員損傷 但兩架飛機都受損嚴重 達到了A級損傷 2021年8月 一架F-35A被閃電擊中 飛行員安全回到機場 不過 美國空軍還是將這次事故列為B級事故 截止到2022年1月 美國空軍 海軍和海軍陸戰隊的F-35雷擊被閃電擊中15次 每次事故造成2.5到57萬美元的維修費用 說實話 飛機被雷劈屬於常識 不只是F-35被劈 其他飛機也是這樣 閃電可不管戰機有多貴 直接一視同仁 20世紀80年代 美國空軍一架F-16因遭雷擊 機腹空腹內油箱的燃油蒸氣被引燃爆炸 2017年 美國空軍一架B-52在飛行中遭遇雷擊 槌尾蒙皮被打出一個大洞 2018年 科威特空軍的一架大黃蜂 機身被閃電擊中 在座艙蓋上留下了明顯傷痕 使戰機發生劇烈震動 所以 根據美國空軍的飛行規定 所有美國空軍飛機的飛行員都禁止主動飛入雷區 根據相關數據統計 一架飛機平均每3000小時就會遭遇一次雷擊 美國一年就有大約7000次民間飛機被閃電擊中的記錄 不過 飛機被雷劈之後 最常見的結果就是 飛機安穩落地 沒有人員傷亡 很少見到雷電擊毀飛機的新聞 這是為什麼?飛機又該如何避雷? 絕大部分的飛機被雷劈都是在下落或者爬升過程中 因為閃電大多在1524米到4572米的高度活躍 而雷擊有兩種情況 一種是飛機自身在穿越強電區域時被雷劈 這種情況一般發生在3000米以上的高空 佔總事故的90% 另一種則是雲地之間發生閃電時 飛機剛好路過 這種閃電的能量最大 導致的後果也更加嚴重 除此之外 噴氣式戰機在沒有雷電跡象的區域 也可能引發雷電 因為熱廢氣起到了電負荷載體的作用 以電離的方式飄在飛機身後 這就導致噴氣式戰機在飛行過程中成為一個絕佳導體 至於飛機的防雷措施 主要考慮三個因素 第一 確保當閃電擊中機翼時 飛機結構產生的損傷在可承受範圍內 第二 燃油系統的設計和佈局 必須防止閃電點燃燃油 第三 確保飛機上的電子電氣設備 被閃電擊中後可以正常運行 當然 最好的防雷措施就是不出門 飛機最普遍 最有效的防雷措施就是躲 36G走為上策 雷電發生的區域又不是整個地球 一般的雷電長度不超過200到300公里 並且是移動的 持續時間一般1到2個小時左右 而飛機攜帶的雷達 可以對大氣環境進行自主檢測 地面指揮中心同樣可以監督天氣變化 遭遇雷暴天氣就會提前發出警報 比如蘇35S就有雪暴翼雷達 用來探測氣象 所以飛機想要躲避雷區並不是一件難事 實在不行 碰見雷雨天氣就不出門 從根源上解決被雷劈的問題 民航飛機就是這樣幹的 所以經常會延誤 其次就是防 如果飛機必須在雷雨天氣出動 那麼問題也不大 飛機本身就有很多的防雷措施 原理就是靜電屏蔽 也就是法拉第龍效應 客機機身的大部分都是鋁製外殼 基本能防3000萬伏的閃電 機身採用的導體材料 可以構成的法拉第龍將電流排斥在外 保護戰機內部的人員和設備 無論外部的電壓有多高 裡面的電差永遠是零 而且現代民航飛機就算是被劈 電流會隨機身光滑的表面傳導到飛機的機翼和機尾 而飛機這些尖端的部位也都安裝了防電刷 會把產生的電放掉 放電刷後面我們會提到 也是防雷措施的一種 總的來說 因此絕大多數閃電不會對客艙的成員造成危害 最近一次雷擊造成的空難還是1963年 也不會對飛機機身造成多大的損壞 最大的可能就是漆面磨損 甚至有的維修手冊上會建議使用磨砂和挫刀打磨雷擊點 只是飛機機身不會出現意外 並不意味著我們可以隨便飛 飛機的雷達罩在雷區很不安全 為了電磁波的透波性 雷達罩大多使用複合材料 不導電的那種 如果閃電剛好劈到雷達罩上面 很容易產生破損 這點在戰機上也是一樣的 為了追求輕電速度 現代戰機的機身大部分都是複合材料 飛機的金屬導體屬性大大降低 在這種情況下又該如何避雷 解決方法也很簡單 讓複合材料導電就好了 20世紀80年代的時候 NASA做過一個喪心病狂的實驗 主動派飛機挨雷劈 來試驗雷擊對飛行的影響 確定其對複合材料或者電傳飛機的威脅有多大 也就是NF-106B 在6年內穿越了1496次雷區 並被雷劈中714次 最誇張的是 在1984年的一次飛行中 在45分鐘內被劈72次 當然 這雷也不是白挨的 在反覆被雷劈的過程中 NASA總結了一套防雷手段 根據NASA的試驗 以及實際使用複合材料的民航客機經驗 複合材料飛機並非不耐雷劈 只是會破壞飛機的關鍵設備 比如發動機失靈 甚至是直接擊中外置油箱 產生起火爆炸 為了避免這種情況 各國就在複合材料裡添加了導電材料 就比如A350 空客在複合材料板中嵌入了金屬箔來增強導電性 波音747則是在複合材料表面嵌入了長達92公里 重達一噸的銅質導電網 戰機機頭那些條狀物也都是這樣的金屬導電條 保護雷達等重要的電氣設備 常用的導電條有金屬箔條 金屬帶和扭扣式三種 加上複合材料 還有塗刷鋁粉和封孔劑 這使得複合材料機身外可以形成一層法拉第龍 以法國的陣風戰機為例 當靠近雷區時 戰機機身的表面就會形成一個屏障 保護機內成員 同時 飛機上還有放電刷 就算是被雷劈了 也能把電導出去 放電刷一般都安裝在主翼或者尾翼尖端處 可以將雷擊所造成的電流以及飛行中與空氣摩擦產生的電荷釋放到大氣中 瑞典的英師 英國的姚氏也採用了這種裝置 除此之外 飛機的設計都有接地點 在飛機降落之後 維護人員一般都會在接地點搭一條地線 將飛機上的電荷轉移到地面 從而確保飛機安全 這和油罐車所拖的鐵鏈是一樣的道理 同時 飛機在投入使用之前都會進行各種防雷機安全實驗 航空條例也明確規定 飛機必須能夠承受災難級雷電的襲擊 在任何可預見的情況下 飛機的設備系統都能發揮基本功能 順帶一提 如果閃電強度超過飛機導電性能 對飛機零件造成的損壞也沒關係 只要這個設備夠重要 那飛機上肯定不止一個 有備份換一個就能繼續飛 也就是說 當前飛機的設計已經足夠避免雷擊對機身的影響 就算是被雷劈中 也可以將損失減少到最小 保證飛機可以繼續飛行並安全著陸 不過 F35的避雷射擊與上面說的方式稍微有點不一樣 畢竟還要考慮五代機的隱身塗層 雷擊擊中飛機的損傷一般分為三類 雷擊點損傷 結構損害和電子設備損害 其中雷擊點損傷 也就是雷擊直接擊中機身之後會留下很多雷擊接觸點 衝擊波會直接在雷劈上打出一個洞 不過絕大多數閃電只會破壞破蒙皮 不能擊穿金屬 但是飛機搭載的電子設備有可能被雷劈成短路 所以F35的防雷射擊重點就是遭遇雷擊之後 美國在之前的報告中就提到了 F35的蒙皮不提供固定的被動防雷保護 所以F35在訓練時要遠離雷電 在機場停放時也要佈置保護手段 比如移動式避雷針 美國海軍陸戰隊就是第一個為F35購買專用避雷針的客戶 2018年8月8日 海軍陸戰隊宣佈計劃從LBA公司採購11根避雷針 也就是PLP38MOB 地面的問題解決了 那在空中飛行時被雷劈了怎麼辦 因為沒有被動防雷保護 美軍直接跳過了被雷劈不受損傷的要求 而是隻要飛機遭遇雷擊時沒有當場墜毀就算勝利 在以往的雷擊事故中 墜機的原因只有兩個 發動機失去控制或者油箱爆炸起火 所以F35的防雷設計也主要集中在這兩個方向 之前美國軍方曾擔心雷擊會損壞包括機載電腦在內的各種電子設備 所以美軍第一個改進就是加強飛機電腦的抗雷等級 根據五角大樓測試評估辦公室的消息 F35的機載電腦在2019年就已經獲得防雷保護 即使飛機遭遇雷擊 也能保證機載電腦可以正常工作 不至於失去對飛機的控制 第二個改進就是油箱 雖然F35的油箱不像F104不會被閃電直接擊中 用油箱導致起火爆炸 但美國還是設計了一個機載多型氣體生成系統 可以將氮氣泵入油箱內 避免氧氣和燃油揮發產生的氣體在油箱內聚集 以免這種易燃易爆氣體受電擊起火 美軍在2020年限制F35靠近雷區40公里的範圍 就是因為多期系統出現問題 現在則已經解除限制 讓火力軍來說的話 多期系統確實有點麻煩 之前美軍曾有規定 為了避免機內剩餘燃油帶來的危險 美軍要求燃油系統要在降落後的12小時內回歸惰性 也就是內部沒有氧氣和燃料蒸發的氣體 不過 根據一則2015年的報導 F35B無法在12小時內惰性 地勤人員不得不使用外部氮氣吹掃油箱 或是乾脆採取代替避雷策略 也就是購買避雷針 總的來說 無論是民用客機還是軍用戰機 目前都已經可以規避雷擊造成的傷害 但是這不代表可以在雷暴天氣隨便飛 好了 本期視頻到這裡就結束了 各位認為F35的多期系統是好還是壞 可以在視頻下方留言 大家一起討論 我是火力軍 下期見