云端守护者： 飞机上的放电刷

摩擦生电在日常生活中很常见。其实，飞机飞行时，机身与空气以及空气中的各种杂质也会发生摩擦，并产生大量静电。这些静电累积到一定程度，如果不能通过合适的渠道释放出去，会对飞机上的机载电子设备等产生很大影响。飞机上的放电刷就是用来解决这个问题的装置之一。

静电感应

摩擦生电是自然界一种非常普遍的现象：用丝绸摩擦玻璃棒，玻璃棒表层的某些原子会失去电子，使原子核内的质子多于电子而带正电，这是一种静电感应现象。

静电和流经电线的电流不同，是固定不动的。由于物体内部带电粒子之间的电力作用，当带负电的物体接近电中性物体时，电中性物体靠近带电体的一端会出现正电荷，远离带电体的一端出现负电荷。这种物体受附近带电体影响，使其内部电荷分布发生变化的现象，称为静电感应。

云端上的静电

飞机在飞行时，因与空气以及云层中的灰尘、雨、雪、冰等杂质摩擦，机身上也会产生静电。这样形成的静电电荷一般为正电荷，主要均匀分布在机身表面。在大气层电磁场的作用下，这些电荷最终会从机身表面聚集到飞机外表比较尖、薄的边缘区域，例如翼梢、尾翼等。

而随着飞机飞行速度的提升，静电问题愈加突出——高速飞行的飞机，所产生的静电可高达500千伏。

此外，在飞行和着陆滑跑过程中，飞机燃料箱内的剩余燃料不断晃动，燃料与油箱壁及其他机件剧烈摩擦，也会产生静电；在客舱内，舱内人员身上的衣物摩擦、鞋底摩擦同样会产生静电。这些静电大部分会通过专有电路导向放电刷，有些则会通过使用防静电材料，从源头减少静电产生。

飞机飞行过程中产生的静电，如果没有合适的途径释放出去，会妨碍飞机的通信和导航系统等电子设备的正常工作；燃料箱产生的静电，会有燃爆隐患；飞机降落时，因为飞机带高压静电，地面为零电压，乘客走下飞机的瞬间将成为一个导体，高压静电会通过人体释放，致人伤亡。

无声较量：

放电现象与放电刷

放电是带电体的电荷消失而趋于电中性的现象，例如雷电就是自然界中的放电现象。

为了让飞机上的静电合理地释放出去，人们想出了很多办法，在飞机的翼梢、平尾翼尖和垂尾顶部安装放电刷就是其中之一。

以前，飞机机身外表为金属材料时，由于金属本身就是优良的导电体，电荷可以自由流动不容易聚积，因而对放电刷需求不高。但是，随着复合材料在飞机上的应用增多——复合材料是电的不良导体，不能像金属材料一样分散电流——对放电刷的需求也随之增加了。

 （图源《知识就是力量》杂志）

消散静电

放电刷通常由几十根很细的金属丝针组成，其自身电阻相对机身电阻来说非常小，所以能使飞机在较低电压下即开始出现电晕放电（带电体表面在气体或液体介质中放电时产生的一种现象），从而消散静电荷。由于电晕放电带来的辐射不足以对飞机机载电子设备等产生干扰，因此能有效保障机载设备和飞机结构的有效性与安全性。

 （图源《知识就是力量》杂志）

防雷击

除了消散静电，放电刷在防止飞机遭雷击中也能“独当一面”。当雷电击中飞机时，电流会沿着飞机的外表面传导，最后汇聚到机翼上的尖端部分，并通过机翼伸出的放电刷来放电。

当然，放电刷只是防雷击的办法之一，工程师还通过在飞机表面的复合材料上使用一层薄薄的铜丝网，来进一步加强飞机表面分散电流的能力。

在未来，随着科技的不断进步，相信飞机的防护措施将更加完善，让人类的航空梦想飞得更高、更远。