德国客机在美遭雷击，机身有法拉第笼护体，为何被击中仍很危险？
日前，一架由美国德州奥斯汀飞往德国法兰克福的空客A330-300客机遭遇了一次罕见的事故，当时客机正处于安全巡航高度，但途经美国田纳西州上空时，机身却被一股强雷电击中，航班机组决定紧急迫降！
飞机在高空遭遇雷击的情况并不常见，因为客机的巡航高度一般为8000~10000m，国际航班可达12000m，此时客机已经进入平流层，气象条件稳定，相对不容易发生事故。那么，这架德国客机为何会在空中遭遇雷击？雷击会给飞行安全带来多大的影响呢？
汉莎航空469号航班：高空遭遇雷击，途中发生了什么？
当地时间3月1日17:09，德国汉莎航空469号航班安全起飞，大约28分钟后，飞行高度拔高至10599m，客机保持稳定航向，进入相对安全的巡航状态。
但FlightAware提供的航班信息显示，这架客机从美国奥斯汀（AUS）起飞后并没有按预定航线抵达德国法兰克福（FRA），而是在当天21:10备降到了华盛顿的杜勒斯机场（IAD），原本需要10个小时的航程结果只用了3小时18分。
原因是该客机在当晚20:18左右突然遭遇了不测，飞机的速度-时间和高度-时间变化曲线同时出现了极不寻常的走向：飞行高度在10分钟内从11278m骤降至7315m，飞行速度从1012km/h骤减至610km/h，这意味着客机不仅在急速下坠，还可能存在失控的情况。
一阵剧烈的震荡过后，机舱内变成一片狼藉！这架客机究竟遭遇了什么？按照美国联邦航空局发布的声明，该航班在大约37000英尺的高度遭到了“严重的湍流”。而根据现场乘客的描述，飞机明显被一股强大的闪电击中，随后急速下坠了1000英尺，安全带的指示灯一度熄灭，飞机严重失去平衡，尖叫声充斥着整个机舱。
根据各方面的细节，我们现在可以初步还原事情的大致过程：2023年3月1日17:09，汉莎航空469号航班从奥斯汀机场的跑道上平稳升空，经过17分钟的滑行抬升，飞机抵达10000多米的平流层，航班调整为水平飞行状态。
当晚20:10~20:20，飞机正处于田纳西州上空，而该州高空正酝酿一场强对流天气，无法通过雷达提前预测。突如其来的高空湍流导致客机发生颠簸，航班飞行员临时决定降低飞行高度，没想到下降到对流层后，天气情况更加恶劣，阴云密布，雷暴频频闪现。突然间一道闪电直接命中客机，机上的自动化电子设备短暂失灵，客机连同内部的乘客极速下坠了约300m！
直到20:30前后，客机的飞行高度才稳定在了7315m，局势开始有所缓解，客机速度由不足600km/h提高到850km/h。为确保乘客安全，航班机组人员决定在临近的华盛顿杜勒斯机场紧急备降，机上7名伤员被送往就医，无一人死亡，这就是大概的情况。
高空雷暴有多危险？客机有法拉第笼护体，为何遭雷击后还是会受损？
雷暴天气是对航空影响最大的天气类型之一，国内有专家将雷暴称为民航客机的“天敌”。据统计，全球几乎每年都有因雷暴而引发的飞机失控事故，据美空军统计，在1976~1980年间，共有278架次飞机遭到雷击，平均每年发生55次，每次的经济损失约为20万美元。
严重的雷击事故还可能导致整架飞机坠毁，比较典型的一次是在2005年8月2日，一架法航客机计划在加拿大某机场着陆，当时地面的天气电闪雷鸣，客机还没停稳就遭到了雷电袭击，飞机当场失控，机身受惯性冲出跑道，一头栽到401高速公路旁边。根据现场录像，客机共发生了两次爆炸，机身断成了两节，其中有1/3出现严重形变，其余2/3化身一片火海。
雷击对客机安全的威胁，由此可见一斑。但很多网友却直呼不理解，给出的解释还很有道理：客机在飞行时紧闭舱门，内部是一个密闭空间，机身外壳又是金属结构，即便被雷击中也会产生“法拉第笼效应”，乘客理论上不会受到任何影响，应该不用担心雷击才对！
我们先来认识一下“法拉第笼”，这其实是一种静电屏蔽效应。当一个闭合的金属笼接入电流后，电荷只会分布在金属的表面，而不会向内部流动。这是因为无论外加电场有多强大，金属笼的两侧都会产生大小相等、方向相反的电场，内外电场相互抵消，金属笼表面不存在电位差。
因此，法拉第笼是一个等电位体，只要站在笼体的内部，人们就可以无视百万伏高压的威胁。
同样，飞机的外壳也可以看成一个法拉第笼，其材质主要有铝、钛等复合材料组成，同样具有电场屏蔽作用。但飞机的机身并不是一个完美的法拉第笼，某些部件接触不良则会影响导电性能，并形成局部的电位差。在这种情况下，极端的雷暴天气就有可能对机身造成巨大破坏，严重影响飞行安全。
首先，雷暴会对飞机造成直接伤害。
飞机的表面除了覆盖有铝合金等金属材质，还有玻璃等非金属材质。当被雷电击中时，金属部分可能被电能灼伤、熔化，或者引发金属变形，非金属部分则可能会被击穿、分层。当雷电击中垂直、水平安定面或者尾翼时，电击还可能破坏铝合金液压管接头，导致接头受损漏油。
雷电对飞机造成的伤害是综合性伤害，伴随雷击出现的物理学作用包括：电破坏、热破坏以及机械破坏，这些破坏力可直接在机身表面留下创伤，比如：表面涂层变色、机身外壳穿孔、复合材料铺层丢失、纤维损伤、蜂窝夹心损伤等等。
当客机遭遇雷击时，机身表面至少会留下两个雷击点，一个是受击点，一个是放电点，对应的出现位点很有规律，一般是以下几个部位：
- 机翼前缘和后缘
- 大翼翼尖
- 发动机
- 垂直尾翼的翼尖
- 水平安定面的翼尖
- 升降舵
- 机鼻雷达罩
这些部位之所以频遭雷击，是因为相对于其他结构而言，其位置更加突出，被击中后很容易破损。
以机鼻雷达罩为例，雷达罩常镶嵌于机头部位，但组成材质特殊，它的外壳并不是金属结构，而是改性环氧树脂基体、夹心材料、增强材料等，导电性能差，无法承受雷电制造的高应力。在雷击瞬间，机身实际上就是雷电的一段导体，但雷达罩来不及疏散电荷，因此很容易被刺穿或烧灼，后期的探伤也是十分麻烦，特别是蜂窝夹心结构的分层损伤，目前只能通过敲击听声音来判断伤害情况。
与直接伤害相比，其实更有威胁性的是雷暴电场带来的间接伤害。
当一道闪电划破夜空，周围便会形成强大的瞬变磁场，此时飞机的电源、数据传输线路、金属管道支架等敏感部位通过感应生成过电压，线缆的过电压以光速扩散，瞬间侵入机身内部的电子设备，对电气/电子系统造成干扰，轻则导致设备数据丢失，产生暂时瘫痪或诱发误动作，严重时可击穿元器件，烧毁电路板，将航空控制系统置于瘫痪状态。
还有一种糟糕的情况不能忽视，雷电通常伴随恶劣的强对流天气出现，混乱的气流不仅会导致飞机左右颠簸，上下摇摆，还很影响驾驶员的操作，危及飞行安全。在飞机的部分仪表被磁化、失灵，无线通信中断的情况下，驾驶员缺少对整机态势的感知以及地面指挥中心的引导，安全着陆也将面临更大的挑战。
为避免雷击，客机上为何不安装避雷针？雷击虽然威胁大，但很大程度上可以避免
在日常生活中，最常见的避雷措施就是在建筑物的顶端安装避雷针，避雷针的功能器件是一根接闪器，上面连接有金属导线，导线的另一端和地下的泄流地网相连。在雷雨天气，接闪器的顶端主动释放异种静电，吸引云层中的雷电，将电流转移到地下，从而避免地面建筑物受损。
于是就有网友就指出，既然避雷针那么好使，那为什么不在飞机上安装避雷针呢？背后的道理也非常简单，避雷针的作用原理是将雷击产生的电流接引到地面，但飞机在高空飞行时处于孤立状态，无法和地面产生任何接触，所以飞机不能安装避雷针。
不过，现代客机都配有一个类似的装置：放电刷，该装置的功能相当于避雷针，二者的原理都是尖端放电，但产生的作用大有不同。放电刷能将机身与空气摩擦产生的静电释放到大气中，不断减少机身的电荷累积，从而减少静电对通讯的干扰。
放电刷采用弱电流放电，电流强度只有几微安，但如果被雷电击中，电流强度可飙升至几万安倍，放电刷的结构无法抵挡强电流，此时最易受损。
同样是尖端放电，避雷针放电能将电流转移到地下，放电刷放电则是一招险棋，正常情况下有利于消除电荷累积、保障通信，但在雷电活跃区域，放电刷反倒是起到了“引雷上身”的作用，因为放电刷一般位于机翼或垂尾的尖端部分，而这些部位正是雷击的主要进入点和出入点。
所以，放电刷本身并不能保护客机免受雷击。但避免雷击也不是没有办法，只要合理规避，提前预警，雷击的伤害就能在很大程度上避免。
第一，雷暴发生的区域面积较为有限，通过先进的雷达回波探测技术，客机在进入雷暴区域之前就能感知积雨云的强度、位置和移动状况，提前调整飞行高度，或者提前绕行以躲避雷区。地面指挥中心也会及时发布雷达预警信息，实时监测天气变化，帮助客机规避乌云、冰雹等恶劣天气。
第二，为避免雷击，现代客机的安全设备越来越完善，在设计时就已考虑了放电问题。比如：客机的雷达罩上一般都安装有放电条；精密电子仪器的控制线加装接地金属网；全面检查飞机状态，清除接触面部分的防腐剂，对已氧化的部分精细打磨，最大限度减少接触电阻等等。
通过超前监测，内置防雷系统，雷击的风险就能大大降低，造成的影响自然也就微不足道了。返回搜狐，查看更多
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