【科普】机翼上的小天线，真的是用来避雷的么？

和普遍的理解不同，机翼上长得像天线的小东西并不是用来避雷的，它的主要作用是释放静电，静电的危害不仅仅冬天时毛衣对你的爱，在工业领域一直是所有电子设备的梦魇。

飞机放电刷特写

地面设备可以接地，汽车可以拖个铁链子，飞机在空中只能和空气摩擦，一起来看看《放电刷：静电，无线电和雷神索尔》。（推荐看视频，不方便的同学可以看下方的文字稿）

静电一直都存在于我们的生活中，不同材质的物体因为对电荷的吸引能力不同，电子会在它们摩擦的时候发生转移。当两个物体分开的时候，我们经常能观察到因为摩擦时转移的电子过多，造成击穿空气放电的现象。

那飞机在空中以800多公里的时速，和空气疯狂摩擦产生的电荷转移量也是非常巨大的，这些转移的能量必然会以某种形式释放出来，但是我们从来没听哪个飞友说自己拍飞机的时候被飞机劈了，或者飞机在触地瞬间把跑道锤出个坑来。

不是37根的A320不标准

答案呢？就是我手里的这个小东西。英文名称是Static Discharger，直接翻译过来是“静电释放器”。从名字就能看出来它是没什么避雷的效果，主要作用就是释放静电。我们给它取的名字是“放电刷”。在飞机舵面的边缘和尾部都能看到它的身影，一架标准的A320-200上有37根放电刷。它们会在整个飞行过程中源源不断地把机身与空气摩擦产生的静电释放掉。

无比重要却又十分敏感的GPS

静电对于飞行的危害是非常大的，飞机所有的导航和通讯设备都依赖无线电。这些设备的天线都是固定在机身上的，天线发出的电磁波会与静电产生的电场耦合，进而干扰导航和通信设备的正常工作。过高的电压甚至可能击穿导线和计算机，造成设备彻底失效。

举个例子，大家在看驾驶舱视角着陆视频时经常能听到Three hundred、two hundred的倒数声音，这是飞机距离地面的垂直距离。它通过机腹天线发射和返回信号的时间差，计算飞机距离地面的实际高度。正常情况下这个精度是英尺级别的，如果它的信号受到干扰产生了偏离，能见度好的时候飞行员还以通过目视把飞机准确的降落在跑道上，一旦能见度差看不清跑道的准确位置，就可能造成着陆事故。

千里走单骑 取回对方灯管

2016年某航发生过一起严重事故征候。在大雾天气决断高度未能建立目视进近的情况下，过分相信仪表高度导致飞机提前触地。所幸机组反应机敏，在触地瞬间成功复飞，最后屁股擦着陆机场的灯管返航迫降。这也是我国民航近10年来离空难最接近的一次。

我黑切呢？

当然可能导致飞机提前触地的其他因素有很多，上面的案例主要是想强调无线电设备的重要性。不过大雾雨雪等天气因为空气中杂质的增多，会加剧静电的累积，而恶劣天气又会降低能见度，因此这个小东西对飞行的安全是很重要的。

手册对于它的检查要求也很严格，烧蚀、分叉、缺损都视为失效。一个区域内失效数量不能超过20%，任意一个大翼船型整流罩上放电刷的缺失都会导致甚高频通信质量的下降。

在了解了静电的危害后我们来看看这个小东西是怎样释放静电的。它运用了一个高中物理的知识——尖端放电：当一个物体带电后电荷在自身电场的作用下会在物体弯折的地方聚集。曲率越大、聚集的电荷越多、电压就越高，越容易击穿介质放电。

外层黑色胶皮 内部白色圆柱是碳纤维 中间的黑丝就是金属细线

每一枚放电刷内部都有几十跟细长的金属线，附着在用于加强结构强度的碳纤维棒上。当机身电荷累积时，金属线末端巨大的电压会击穿放电刷尾部的陶瓷，从外界空气中获得（失去）电子，使内外电压重新平衡。包裹在外部的这层胶皮主要作用是保护金属导线。从放电刷基座到尖端的电阻不能太小，不然巨大电流产生的热量会烧蚀碳棒；也不能太大，过大的电阻会使电压难以击穿陶瓷，最后很可能会击穿空气把电放回机体上，像燃气灶那样产生一个我劈我自己的效果。

所以手册对这枚放电刷的电阻要求是很明确的：6兆欧-200兆欧。过高或者过低都需要更换新的放电刷。同样为了避免放电时电流产生的热量对机身造成损坏，放电刷基座和机身底座之间的电阻不能超过10毫欧。只有满足以上要求的放电刷才被视为正常工作。

此外，因为地球本身也是个大磁场，机翼在切割地球磁感线运动时产生的电动势，会使电荷向机翼两端移动。这是为什么放电刷都被设置在翼尖位置。

雷神从天而降的时候经常是一身电流，我怀疑这是索尔在快速下坠过程中和空气摩擦产生的静电没能及时释放导致的。经常把地面劈出个坑既不利于市容市貌，夜间攻击敌人时隐身效果也不太好，如果漫威以后考虑推出夜行战衣可以考虑装一些放电刷上去，也不贵、二三百块钱一个，批量采购可能有优惠。

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