图：雷电附着点实验室。 摄影：马杨
据悉，在地球大气中，平均每天约发生800万次雷电，每秒就有近100次闪电。关于雷电，人类有很多美丽的遐想和神话传说，但是对于飞机来说，雷电却是很危险的。
“一架飞机，平均每年要遭到一次雷击。大型客机的尖端部位最容易遭受雷击，比如机头，翼尖、垂尾。”合肥工业大学电气与自动化工程学院教授、中航工业基础院飞机雷电防护首席专家段泽民说，雷电产生的巨大能量对飞机来说可能是灾难性的，甚至导致飞机坠毁。
有资料显示，迄今为止，至少有2500架飞机被雷电击毁。为此，将大气雷电环境给飞行安全带来的影响减至最小，一直是人们努力追求的目标。
从2008年C919项目正式启动时，段泽民就参与其中，主要是为C919的雷电安全开展前沿基础研究及信号的技术攻关。此前他曾承担我国首架ARJ21飞机、中法合作的EC175/Z15直升机的雷电防护工作，并分别获得了美国联邦航空局（FAA）、欧洲航空安全局（EASA）的认可。
“雷电防护直接关系到飞机的飞行安全。C919大型客机从无到有，雷电防护试验贯穿全过程。”段泽民介绍，在实验室模拟真实的雷电环境，对飞机的每一项设计方案和各零部件承受雷电的直接效应和间接效应能力进行考察及验证，如果发现问题，再改进，直到实现雷电防护目标为止。
多项创新攻克雷电防护难题
此次C919大型客机的一大亮点是采用了大量先进复合材料，不仅使舱内噪音降低至60分贝，还使飞机重量减轻，但是关于复合材料的雷电防护却是一个世界性难题。
“碳纤维复合材料有一个缺点就是电阻比较高，导电能力差，而机翼又是容易遭受雷击的一个部位。”段泽民说，团队承担了C919全复合材料机翼雷电防护研究工作，提出了在机翼中设计雷电分流条肋的技术方案，解决了大尺寸复合材料雷电防护难题。
图：段泽民教授在介绍C919大型客机。
“当雷电流通过机翼的时候，电位梯度会非常高，容易对飞机内部的电子设备安全造成威胁。”段泽民说，为了解决这个问题，必须在飞机机翼的防雷结构里增加一个能够满足飞机接地要求的金属肋结构。
然而，增加金属肋并不是一件容易事，金属的性能必须考量周全。“既要满足雷电安全要求，还不能增加太多重量，我们在做的时候克服了很多困难。”段泽民说，仅增加金属肋一项就历经2年，开展了数百次实验，不断找寻各种各样的方案。
除了机翼，飞机机载外部电气电子设备也是飞机雷电防护设计与试验的难题。段泽民团队对机载各类灯具，如着陆灯、标志灯开展防护设计研究及试验验证，为该类设备的设计定型提供了重要依据，并获得国外联合供应商的认可。
数十万次“雷轰”锤炼C919
承担C919雷电防护工作的实验室就位于合肥井岗路附近，这也是我国目前唯一资质齐全的大型专业飞机雷电防护实验室。
“轰，轰……”昨天（3日）记者在采访时，不时听到实验室里传来巨大的响声。对段泽民来说，这一切已经非常熟悉，他告诉记者，实验室是在模拟真实的雷电环境。通常情况下，每半小时响一次，最频繁的时候每5分钟就会响一次。
“目前C919的雷电防护试验大约只完成了三分之一。如果按放了多少次电来算，起码有十万次以上，要对飞机各个部位进行雷电考核。”段泽民说，后续C919的结构件如雷达罩、方向舵、航电设备等均会在实验室开展雷电及高强度辐射场试验。“明年C919的雷电试验将会达到一个高峰，因为在首飞前还要对它进行大量的雷电试验工作。”
图：高强辐射场实验室。
不过备受关注的C919整机雷电试验并不在合肥，段泽民说，由于大飞机整机运送过来比较困难，届时他们将把飞机整机雷电试验装置运到现场对C919进行整机雷电试验。
C919大型飞机到底能抗多大雷电？“雷电是由大气层中不同湿度和温度的气流相对运动而形成的自然现象，平均每天约发生800万次雷电，其中幅值高达200千安以上的雷电流占0.5%。”段泽民表示，从理论和试验的情况来看，C919大型客机能承受住200千安雷电的打击，抗雷能力非常强。
备受关注的C919首架机已经正式下线，C919的“继任者”即国产大型宽体客机C929也已进入关键技术的研究阶段。段泽民透露，他们团队还将承担C929的雷电防护工作，目前已经在做前期工作。
11月2日，我国自主研制的C919大型客机首架机正式下线，这是我国首款按照最新国际适航标准研制的干线民用飞机。
2008年C919项目正式启动时，合肥工业大学教授段泽民就参与其中，主要承担C919的雷电防护工作。能承受200千安雷电的C919，前后已进行了超过十万次的雷电防护试验，而这些雷电防护工作就是在合肥完成的，进行试验的实验室也是我国目前唯一资质齐全的大型专业飞机雷电防护实验室。
