董娟娟

新疆空中交通管理局阿克蘇空管站 新疆 阿克蘇 843000

引言

近些年，全球空難事故時(shí)有發(fā)生，航空運(yùn)輸與陸地運(yùn)輸、海上運(yùn)輸不同，一旦發(fā)生空難事故，空中人員生存概率幾乎為零，因此社會對如何提升民航飛行安全十分關(guān)注。通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備是保障飛機(jī)飛行安全的重要措施，通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備不僅可以發(fā)揮通信作用，同時(shí)還可以監(jiān)視飛機(jī)運(yùn)行參數(shù)，地面人員根據(jù)實(shí)時(shí)顯示的參數(shù)信息劃定飛行路線，降低風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生概率。通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備有很多，并且多個(gè)設(shè)備需要協(xié)同運(yùn)作，大部分設(shè)備都是弱電運(yùn)行，一旦發(fā)生雷擊事故會對設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性造成極大影響。因此，如何做好民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備防雷保護(hù)工作是需要重點(diǎn)考慮的問題。

1 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備防雷擊的重要性

在民航日常運(yùn)轉(zhuǎn)當(dāng)中，為了能夠保障通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備信號收發(fā)質(zhì)量，發(fā)揮監(jiān)視系統(tǒng)作用，通常要將通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備設(shè)置在有利位置，如山上或高處設(shè)置雷達(dá)、高頻儀器等裝置，這樣設(shè)備高度會高于周邊建筑和山坡，提升通信整體質(zhì)量。但也正是因?yàn)檫@些設(shè)備的高位設(shè)置，一旦遇到雷雨天氣，無論是室內(nèi)設(shè)備還是線路，其受雷擊的概率大大增加，輕則影響設(shè)備功能，重則直接造成設(shè)備損壞。此外，由于通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備十分精細(xì)，內(nèi)部含有諸多的微電子零部件，這些零部件都是高度集成的微小部件，抗壓能力很弱，被雷擊中容易損壞，通常無法修復(fù)，需要更換整個(gè)部件，成本很高[1]。由此可見，民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備防雷保護(hù)的重要性。

2 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備雷擊形式與雷電防護(hù)區(qū)劃分

2.1 雷擊形式

民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備主要有感應(yīng)雷、直擊雷兩種遭受雷擊形式，其主要表現(xiàn)在：

2.1.1 感應(yīng)雷。民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備最常見的雷擊形式就是感應(yīng)雷。大氣中閃電會伴隨著超高頻電磁波，電磁波會作用在監(jiān)視設(shè)備的供電線、通信線等導(dǎo)線上，感應(yīng)雷的高頻電磁波對弱電電纜的負(fù)面影響非常大，從而導(dǎo)致整個(gè)通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)無法正常運(yùn)行。如果受到感應(yīng)雷的影響，導(dǎo)致電纜中電流量激增，大電流會燒毀監(jiān)視設(shè)備中的微小元器件，造成設(shè)備損壞。感應(yīng)雷在雷雨天氣中產(chǎn)生十分頻繁，也是通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備主要的雷擊形式，這就需要針對感應(yīng)雷的危害開展防雷保護(hù)，從而保障民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備安全、平穩(wěn)運(yùn)行。

2.1.2 直擊雷。雖然相比感應(yīng)雷來說，直擊雷造成的事故概率要低得多，但直擊雷造成的后果更加嚴(yán)重，會給整個(gè)通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)帶來影響，嚴(yán)重會造成通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)癱瘓，地面和空中飛機(jī)直接斷聯(lián)。所以，即使直擊雷事故發(fā)生概率再低，也要全方位防止直擊雷產(chǎn)生的傷害。同時(shí)，通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備中包含了雷達(dá)、無線電等設(shè)備，這些設(shè)備會發(fā)射電磁波，而電磁波是直擊雷的導(dǎo)體之一，雷電會順著電磁波精準(zhǔn)定位設(shè)備，因此這些設(shè)備更容易受到直擊雷擊中，極大的影響通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)整體安全。需要注意一點(diǎn)，在直擊雷事故發(fā)生中可能會伴隨一種球形閃電，這種球形閃電并無良好的防范方法，好在這種球形雷電發(fā)生概率極低，但也應(yīng)提前制訂好緊急預(yù)案，將事故發(fā)生的影響降到最低。

2.2 雷電防護(hù)區(qū)劃分以及防護(hù)等級

直擊雷非防護(hù)區(qū)LPZ0A。該區(qū)域物體全部裸露在外，受到直接雷擊的概率非常大。第二，直擊雷防護(hù)區(qū)LPZ0B。該區(qū)域物體設(shè)置了防雷措施給予保護(hù)，不會直接受到雷擊。可以細(xì)分為：

2.2.1 第一屏蔽防護(hù)區(qū)LPZ1。該區(qū)域物體不會直接遭受雷擊，所流經(jīng)各個(gè)導(dǎo)體的電流相比LPZ0B更小，并且外部以及周圍建筑物也可以起到相應(yīng)的屏蔽作用。LPZ1的電磁場強(qiáng)度逐漸減弱。

2.2.2 第二、第三屏蔽防護(hù)區(qū)LPZ2、LPZ3。這兩個(gè)防護(hù)區(qū)的主要作用是減少電流和磁場強(qiáng)度，一般是指建筑中的屏蔽室以及設(shè)備屏蔽外殼[2]。

根據(jù)通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備所處地區(qū)雷暴環(huán)境、建筑高度、地質(zhì)地貌等因素，可以將通信導(dǎo)航監(jiān)視雷電保護(hù)分為三個(gè)等級，即甲、乙、丙級。介于近些年我國異常天氣、極端天氣較多，且絕大部分地區(qū)平均雷暴日在30～80天之間，因此需采取甲級防護(hù)。但考慮到通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備多數(shù)都設(shè)置在開闊地區(qū)或高山地區(qū)，更容易受到雷擊影響，再加上部分設(shè)備都安裝在較高天線塔上，因此基本都滿足特級防護(hù)條件，也就是最高的防護(hù)等級。

3 民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備的防雷保護(hù)策略

通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備整體可以分為兩種類型，即通信導(dǎo)航設(shè)備、監(jiān)視設(shè)備。這兩種設(shè)備對防雷保護(hù)的要求也有所不同，其主要表現(xiàn)在：

3.1 通信導(dǎo)航設(shè)備防雷措施

在通信導(dǎo)航設(shè)備中，主要防雷保護(hù)對象為無線信號發(fā)射設(shè)備和線纜，應(yīng)采取針對性防雷保護(hù)措施。

3.1.1 通信導(dǎo)航設(shè)備的架空線纜。民航通信導(dǎo)航系統(tǒng)建設(shè)中，部分線纜受到地形地勢限制、應(yīng)用要求限制，會設(shè)置一些架空線纜，這些線纜有著重要作用，如傳輸信號、輸送電力等。上文提出線纜主要受到感應(yīng)雷影響更多，所以在架空線纜設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)做好感應(yīng)雷防護(hù)，也就是加強(qiáng)線纜的電磁屏蔽。在實(shí)際操作中，一種方式是在架空線纜上設(shè)置接地導(dǎo)線，這樣感應(yīng)雷擊中線纜會順著導(dǎo)線將電流傳輸?shù)酱蟮?，從而?shí)現(xiàn)對電磁場的屏蔽。另一種方式就是采用新型的電磁屏蔽線纜，該類型線纜的絕緣層中會增設(shè)一層導(dǎo)線網(wǎng)，按照要求正確連接防護(hù)層即可實(shí)現(xiàn)接地的作用，從而對整個(gè)線路實(shí)施防護(hù)[3]。

3.1.2 電源線路防雷措施。通信導(dǎo)航系統(tǒng)的電源線防雷保護(hù)十分重要，如果電源線出現(xiàn)問題會直接影響整個(gè)通信系統(tǒng)的運(yùn)行。因此，應(yīng)對電源線全方位采取防雷保護(hù)措施。目前常見的電源線防雷擊方法是增設(shè)避雷器，一旦電源遭受雷擊會直接作用在避雷器上，避雷器通過接地線將雷擊產(chǎn)生的電流輸送給大地，從而實(shí)現(xiàn)對電源線路的保護(hù)。在應(yīng)用避雷器時(shí)，應(yīng)根據(jù)通信系統(tǒng)電源規(guī)格以及當(dāng)?shù)乩纂娗闆r選取避雷器，為了保障通信導(dǎo)航系統(tǒng)電源運(yùn)行安全，應(yīng)選擇比電源線需求更高一級規(guī)格的避雷器，減少意外發(fā)生概率。接地電纜的選擇應(yīng)確保在指定時(shí)間內(nèi)將雷擊電流傳輸給大地，要求接地線纜直徑在50mm以上，保持接地線路完整，不得出現(xiàn)斷點(diǎn)和破損等情況[4]。設(shè)置接地網(wǎng)，接地線纜和接地網(wǎng)采用多點(diǎn)連接方式，從而提升雷擊電流的傳輸效果。

3.1.3 信號發(fā)射設(shè)備防雷措施。通信導(dǎo)航系統(tǒng)中包含了大量無線信號發(fā)射裝置，從而保障對飛機(jī)飛行的有效引導(dǎo)。這些無線發(fā)射裝置通常設(shè)置在高處，因此受到雷擊的概率更大。在信號發(fā)射裝置防雷保護(hù)中，主流的方法是在設(shè)備周圍安裝接閃器，將接閃器接地即可。接閃器設(shè)置高度應(yīng)高于信號發(fā)射設(shè)備，為了確保信號發(fā)射裝置足夠安全，一般會在信號發(fā)射裝置周圍設(shè)置多個(gè)接閃器，為了避免接閃器接雷時(shí)對信號發(fā)射裝置造成影響，應(yīng)保持接閃器和信號發(fā)射裝置有不低于3m的距離。在安裝接地線時(shí)，根據(jù)相關(guān)規(guī)定要求，接地線間距不得低于18m，并且還要保持接地線纜和通信線纜之間保持至少2m的距離。在接地網(wǎng)設(shè)計(jì)中，接閃器接地網(wǎng)要與電源線防雷接地網(wǎng)隔離，避免接閃器接地網(wǎng)電壓高于電源線路電壓而造成事故。

3.1.4 機(jī)房防雷措施。為了降低室外環(huán)境對通信設(shè)備的影響，一些重要的通信設(shè)備主要設(shè)置在機(jī)房中，例如計(jì)算機(jī)設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備等。在防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中應(yīng)最大程度上避免雷擊直接作用在機(jī)房上。在防雷保護(hù)中，可以將機(jī)房整個(gè)建筑設(shè)置成為防雷結(jié)構(gòu)，也就是將機(jī)房建筑鋼筋設(shè)置成鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與大地直接連接，這就相當(dāng)于機(jī)房自帶一個(gè)金屬屏蔽網(wǎng)，保障機(jī)房建筑整體的防雷性能。結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)以及查閱相關(guān)材料，鋼筋網(wǎng)鋼筋設(shè)置間距為1m時(shí)的電磁屏蔽效果較為理想，并且成本不是很高[5]。機(jī)房窗戶結(jié)構(gòu)中也應(yīng)增設(shè)一層鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)可以和鋼結(jié)構(gòu)連接，形成一個(gè)整體，保障機(jī)房的整體電磁屏蔽效果。

3.2 民航監(jiān)視設(shè)備防雷措施

民航通信導(dǎo)航監(jiān)視系統(tǒng)中，監(jiān)視設(shè)備主要包括計(jì)算機(jī)、雷達(dá)、線纜等，當(dāng)然監(jiān)視設(shè)備想要正常運(yùn)行也離不開通信系統(tǒng)的支持，但大多數(shù)情況是有線通信系統(tǒng)。民航監(jiān)視設(shè)備防雷措施如下：

3.2.1 雷達(dá)系統(tǒng)防雷措施。在監(jiān)視系統(tǒng)當(dāng)中，雷達(dá)是實(shí)現(xiàn)監(jiān)視功能的核心設(shè)備。雷達(dá)系統(tǒng)在運(yùn)行當(dāng)中處于旋轉(zhuǎn)掃描狀態(tài)，為了確保雷達(dá)監(jiān)控系統(tǒng)可以正常運(yùn)行，在設(shè)置避雷裝置中，應(yīng)避免這些避雷裝置被雷達(dá)掃描到。由于雷達(dá)大部分是設(shè)置在獨(dú)立的鐵塔上，鐵塔上常用的避雷裝置是避雷針。可以在鐵塔四周均勻設(shè)置避雷針，保持避雷針和雷達(dá)天線之間有不低于1m的距離。為了確保雷達(dá)運(yùn)行不受到影響，應(yīng)在鐵塔上設(shè)置均壓環(huán)，間距不得低于5m[6]。如果雷達(dá)天線鐵塔周圍存在桿狀設(shè)施時(shí)，應(yīng)將天線掃描角度進(jìn)行調(diào)試，避免其余設(shè)備進(jìn)入到雷達(dá)掃描范圍內(nèi)影響雷達(dá)運(yùn)行質(zhì)量。

3.2.2 通信線路防雷措施。監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)需要向控制塔傳遞飛機(jī)飛行信息，而信息全過程傳遞則需要通信線路。監(jiān)控系統(tǒng)通信線路防雷措施有以下兩種：①在通信線路上增設(shè)電磁屏蔽裝置，如可以在電路周圍增設(shè)導(dǎo)線網(wǎng)，導(dǎo)線網(wǎng)可以規(guī)避感應(yīng)雷對通信線路的負(fù)面影響；②規(guī)避接地線路對通信線路造成的影響，一般情況下加大接地線路和通信線路之間的距離即可實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。無論是采用哪種方法，都要注意防雷系統(tǒng)、防雷設(shè)施都應(yīng)正確有效接地，并且日常運(yùn)維中應(yīng)定期對防雷設(shè)施進(jìn)行檢修，確保防雷系統(tǒng)安全、平穩(wěn)、有效的運(yùn)行，這樣才能夠起到防雷保護(hù)作用。

3.2.3 監(jiān)控系統(tǒng)電源線路防雷措施。上文提到通信導(dǎo)航系統(tǒng)電源線防雷措施是通過增設(shè)避雷器的方式，并將避雷器接地以達(dá)到防雷保護(hù)的目的。監(jiān)視系統(tǒng)電源線路防雷保護(hù)也可以采取該項(xiàng)措施達(dá)到防雷保護(hù)要求。監(jiān)控系統(tǒng)電源線路防雷的著重點(diǎn)是消除線路被雷擊產(chǎn)生的電涌，除了要安裝避雷器，還需要設(shè)置電磁屏蔽器，在雙重防護(hù)下可以同時(shí)降低感應(yīng)雷和直擊雷帶來的傷害。防雷設(shè)施均要做好接地，連接接地網(wǎng)、接地線時(shí)，應(yīng)保持連接部位的鉚接強(qiáng)度，同時(shí)對接地網(wǎng)采取防腐措施。避雷器接地網(wǎng)與電子避雷器接地網(wǎng)之間需要做好隔離，保持二者間距在1.8m以上，避免兩個(gè)接地網(wǎng)之間的電壓相互影響，降低線路運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語

綜上所述，民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備主要會受到感應(yīng)雷、直擊雷的影響，特別是感應(yīng)雷對弱電系統(tǒng)的影響最為常見。因此，在民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備防雷保護(hù)設(shè)計(jì)中，應(yīng)同時(shí)做好機(jī)房、通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備、線纜的防雷保護(hù)工作，特別是要保證防雷裝置有效接地，保持不同防雷裝置、不同線纜之間的間距，這樣才能夠達(dá)到民航通信導(dǎo)航監(jiān)視設(shè)備防雷保護(hù)的目的。