分析民航二次雷达防御雷电灾害及防护措施

2022-09-10

航空领域经济及技术发展水平的提高, 使得飞机成为了居民出行的主要工具。与陆地及水上交通相比, 空中交通的安全性受雷电灾害的影响较大。如未采取相应措施, 对雷电进行防护。极容易增加飞机发生事故的风险, 对居民的人身及财产安全造成威胁。实践经验显示, 将二次雷达防御系统应用到雷电灾害防护过程中, 效果较好。可见, 有必要对其应用方法加以研究。

一、雷电灾害对民航的影响

直击雷与感应雷, 为民航二次雷达常见的两种雷电灾害。就直击雷而言, 该类型的雷电灾害对构筑物的影响, 需通过构筑物表面的金属体而实现。当雷电直接与构筑物接触后, 强大的电流将导致构筑物内部的水分汽化膨胀。如构筑物未采取直击雷预防措施, 爆炸的风险将大大增加。感应雷主要包括电磁感应雷, 与静电感应雷两种。前者一般发生于供电线路附近, 后者则发生在磁场强大的区域 (如:电子设备附近) 。感应雷往往携带电场, 与构筑物接触后, 会导致民航设备线路正电荷失去约束。此时, 线路设备将出现失灵的现象。飞行器飞行的安全性, 将受到较大的威胁。

二、民航二次雷达防御雷电灾害的防护措施

(一) 直击雷防护措施

传统的民航二次雷达雷电灾害防御方案, 以“单针保护一部雷达”与“双针保护一部雷达”为主。前者的缺陷在于难以同时保护2部雷达, 后者的缺陷则在于成本较高。为优化雷电灾害的防护效果, 民航可将主动式防直击雷方案, 应用到直击雷的防护过程中[1]。借助主动式防雷器的功能, 防止构筑物被雷击。确保主动式防雷器的启动时间, 小于雷击时间, 是避免防雷失效的主要方式。民航可采用以下公式, 对主动式防雷器的启动时间进行计算:

上述公式中, △T为启动时间, L为上行先导抢先距离, V为启动速度。在上述条件下, 主动式防雷器的保护半径, 应为:

上述公式中, R为保护半径, h为防雷器高度, D为滚球半径, △L=106m/s×△T。利用计算后得到的数据, 设置主动式防雷器, 便能够达到防雷的目的。

(二) 感应雷防护措施

通常情况下, 民航二次雷达所处的机房, 均需通过CMOS大规模集成电路, 与雷达设备相互连接。如二次雷达内部芯片, 对感应雷脉冲的强度感应较强。当感应雷发生后, 二次雷达的安全, 将受到较大的威胁。对此, 民航可采用以下方法, 对感应雷进行防护: (1) 可将构筑物的钢筋结构, 设置为“格栅状屏蔽网格结构”[2]。构成构筑物的钢筋, 均需采用交叉的方式焊接。焊接后的钢筋, 均应做好接地处理。 (2) 可将构筑物的窗体, 设置为“金属网格窗”。将窗体的尺寸, 设置为20cm×20cm。确保窗体的防雷结构, 能够与墙体钢筋防雷结构相互结合, 共同形成防护网。 (3) 民航可将“环形架空钢带”, 设置于机房地板处。避免感应雷的发生, 对机房电子设备的运行造成影响。

(三) 等电位连接方式

所谓等电位连接, 又称电位均衡。民航可将该连接方式, 应用到二次雷达防御系统中。避免雷电灾害的发生, 对二次雷达的性能造成威胁。等电位连接方式如下: (1) 将DVOR、DME等设备, 自天顶引入。使各线路的距离得以缩短, 达到预防雷电灾害的目的。 (2) 雷达馈线以及微波馈线, 均应进行等电位处理。处理过程中, 需将布线的距离, 控制在60m以上。线路的中间部位, 应进行多次接地。避免雷电灾害的发生, 对二次雷达的性能造成过大的影响。 (3) 室内等电位连接:室内等电位设计过程中, 应以“缩短设备与接地线的距离”为原则, 处理各项设备。采用上述方式设计, 能够有效减小过电压。在预防二次雷达雷电灾害方面, 效果较好。

(四) 电磁屏蔽方式

考虑到二次雷达电子设备的存在, 容易产生电磁, 从而扩大雷电灾害的影响范围。民航需通过电磁屏蔽的方式, 使雷电电磁脉冲得以减小。例如:民航可在设备机房的墙体上, 设置相应的屏蔽网。当雷电发生时, 上述屏蔽网能够有效避免脉冲入侵。从而避免雷电灾害的发生, 对民航二次雷达运行的安全性造成影响。此外, 如部分构筑物距离铁搭较近, 其遭遇雷击的风险, 也将有所提升。针对上述问题, 民航可考虑通过设置金属网的方式, 使构筑物得到保护。电磁屏蔽的过程中, 民航需将10k V绝缘子, 更换为防雷绝缘子。在此基础上, 积极控制杆塔的接地效果。在优化电力线路的基础上, 改善电磁屏蔽效果, 达到防御雷电灾害的目的。

三、结束语

综上所述, 将二次雷达防御系统, 应用到民航雷电灾害的防护过程中。不仅减小了直击雷及感应雷对飞行器安全的负面影响, 且保证了人民的出行安全。对此, 我国航空领域, 应加强对二次雷达防御问题的研究。通过优化等电位连接方式, 以及电磁屏蔽方式等措施。在增强系统性能的同时, 使雷电灾害对飞行器的影响, 得以进一步减小。

摘要：民航二次雷达防御系统, 具有抵御雷电灾害、保证空中交通安全的功能。基于此, 本文首先简要分析了雷电灾害对民航二次雷达的影响, 强调了加强防御雷电灾害的重要性。重点从直击雷的防护、感应雷的防护、等电位连接方式以及电磁屏蔽四方面, 阐述了二次雷达对雷电灾害的防护措施。最终证实了二次雷达防御系统, 在保证二次雷达安全方面的重要价值。

关键词：民用航空,二次雷达,雷电灾害