民航空管通信導航監測設施設備的防雷技術初探

摘要：隨著民航行業的蓬勃發展和對空域管理的日益重視，民航空管通信導航監測設施設備的作用日益凸顯。由于目前我國在這方面的相關法律法規還不夠完善，導致防雷措施不規范等問題，使設備在正常運行時受到了雷電活動的潛在危害。因此，加強防雷工作是保障空管安全穩定的重要手段。本文從雷達天線系統，無線電導航系統等方面入手，分析了民航空管通信導航監測儀器的防雷問題，并探討了民航空管通信導航監測設施設備的防雷技術。旨在為相關領域提供有益的參考和指導，提高其實際應用價值。

關鍵詞：民航空管；通信導航監測設施設備；防雷技術

民航空管通信導航監測設施設備的防雷技術是確保飛行安全和通信導航設備正常運行的重要環節。隨著民航業務的不斷發展和技術的進步，雷電對設備的威脅也與日俱增。雷擊可能導致通信中斷、導航誤差以及設備故障等嚴重后果，因此采取有效的防雷措施至關重要。本文將探討民航空管通信導航監測設施設備的防雷問題，從雷達天線系統、無線電導航系統等方面入手，分析現有的防雷技術，并提出改進和完善的建議。通過本文的探討，將有助于加深對民航空管通信導航監測設施設備防雷技術的理解，并為相關專業人員提供參考和指導，以提升飛行安全和設備可靠性。

一、民航空管通信導航監測設施設備的重要性

（一）飛行安全保障

民航空管系統是確保飛行安全的關鍵環節，承擔著與飛行員實時交流、提供準確導航信息和監控飛機位置等任務。提及雷擊對設備造成的潛在威脅，雷電是導致通信中斷和設備故障的主要原因之一。防雷技術在維護設施設備可靠性方面具有重要的作用，包括接地系統、避雷針和防雷接閃器等方面。

（二）航空交通流暢性

民航空管通信導航監測設施設備的運用對于空中交通流暢具有重要的意義，對于航班準點運行、航線規劃和空中交會的順利進行至關重要。設施設備的故障一旦發生，會導致通信混亂、航班延誤及空中交通擁堵的風險。同時，飛行管制系統也是十分重要的，如自動相關監視（ADS-B）、雷達監視和通信導航設備的互聯互通性[1]。

（三）導航準確性

通信導航設備在飛行員航線規劃、目視導航和儀表著陸等方面具有重要的作用。設備故障可能導致的導航誤差會造成飛機航路偏離、導航不準確以及飛行員決策失誤等嚴重問題。而導航技術的應用，如全球衛星導航系統（GNSS）和性能增強型導航（PBN），可以提高導航的準確性。

（四）救援和緊急響應

設施設備在應對緊急情況、事故調查和救援行動中扮演著關鍵的角色。當遇到航空器撞水事件或失蹤事件時，通信導航監測設備可以提供關鍵信息，支持搜索和救援行動。同時，通過數據記錄和回放系統可以分析事故原因，并改進飛行安全措施。

二、雷電活動對設備運行的潛在威脅

（一）設備損壞

當雷電擊中設備或其附近時，電流和能量會沿著設備的導體路徑流動，引發電磁脈沖和電能過載。這可能導致設備的電子元件受到損壞，如集成電路、傳感器和電路板等。設備損壞不僅會使設備失去正常功能，還需要花費時間和資源進行修復或更換。

（二）信息丟失

雷電活動可能導致設備中存儲的重要信息丟失，例如，航班數據、通信記錄、導航圖表和飛行計劃等。這可能對飛行員和空中交通管制人員的工作產生負面影響，導致誤解、錯誤決策和危險情況的發生。

（三）通信中斷

由于雷電產生的電磁干擾，設備的通信鏈路可能會中斷或受到干擾。這可能導致飛行員與空中交通管制人員之間的實時溝通中斷，造成誤解、指令延遲或無法及時協調和支持。

（四）延誤和取消航班

當設備受到雷電活動的影響而無法正常運行時，航空公司可能需要延遲、取消或重新規劃航班。這將給航空公司帶來運營成本上的損失，并給乘客造成不便和時間延誤[2]。

（五）系統癱瘓

在極端情況下，如強雷暴天氣，整個民航空管通信導航監測系統可能因雷電活動而癱瘓。這將產生連鎖反應，影響整個航空交通系統的正常運行，造成嚴重的安全風險和經濟損失。

三、常見的防雷措施

（一）防雷接地系統

防雷接地系統是通過將設備與地下的大地形成良好的導電路徑，將雷擊電流有效引入地下，從而保護設備免受雷電沖擊。它通常由接地網、接地極和接地導線等組成。接地網是一種由許多金屬桿或導體組成的網狀結構，埋在地下，以提供低阻抗的導電路徑。接地極是一個垂直埋入地下的金屬桿，用于進一步降低接地電阻。接地導線則連接設備和接地系統，確保雷電電流可以通過接地系統流向地下[3]。

（二）避雷針

避雷針是一種尖銳的金屬導體，通常安裝在建筑物或高聳物體的頂部，如塔樓、建筑物的天線、橋梁和電力輸電線路等。避雷針通過其尖銳的形狀和導電特性，將周圍的雷電放電吸引到自身，并將其引導到地下。這樣可以避免雷電直接擊中建筑物或設備，減少雷電對它們的損壞風險。

（三）避雷帶

避雷帶是通過安裝金屬導線或導體帶在建筑物周圍的墻壁或屋頂上，以保護建筑物免受雷電損害。避雷帶通過連接的接地系統將雷電放電引導入地下。這樣可以確保雷電能夠安全地通過避雷帶和接地系統流向地下，而不會對建筑物和設備造成損害。

（四）避雷裝置

避雷裝置是一種專門設計的電氣裝置，用于保護設備免受雷電沖擊。它通常安裝在設備的電源線路或信號線路上，通過使用可調節的電阻、放電管或瞬態電壓抑制器等元件，限制和分散雷電沖擊。避雷裝置能夠將過高的雷電電壓和電流引導到地下或消散，保護設備的完整性和正常運行[4]。

四、民航空管通信導航監視設施設備中防雷技術分析

（一）系統的防雷

近年來，為了確保電子信息設備的正常運行，雷電防護已經從簡單的直擊防雷升級到了系統化的防雷新階段。隨著我國民用航空事業的飛速發展，對通信導航、雷達氣象等各類電子設備提出了更高的要求，而這一技術基礎又離不開防雷工程的實施。目前，民航空管通導設施設備所采用的主要防雷方式是系統防雷。其原理基于雷電入侵所引起的熱效應、沖擊波作用、電動力作用、靜電感應和電磁感應作用、高電位引入與反擊等多種危害方式和途徑。通過直擊雷防護等電位連接網絡、共用接地系統、安裝信號/電源防雷箱、綜合布線及屏蔽等措施和手段，實現了全方位的防護和綜合治理，這是一項高度精密的系統工程。

（二）監測防雷智能化技術

盡管系統防雷已成為一種全面滿足雷電防護要求的綜合解決方案，但仍存在多方面的缺陷[5]。其中最主要的一點是對雷擊事故的應對能力較弱。在以可靠性為中心的防雷系統運維管理中，系統的防雷能力僅限于回應式和預防式階段。而在防雷減災方面，運維人員仍處于“被動防護”狀態，無法確保在雷電襲擊前就能及時獲取防雷設備的正常運行情況，并排查出潛在的防雷系統隱患，以便更換或調整已出現或易出現故障的防雷設備。因此，如何幫助運維人員規避上述風險，消除防雷系統隱患，全面提升防雷綜合管理水平，是防雷行業亟須解決的難題。因此，隨著科技的不斷進步，智能防雷系統應運而生。智能防雷系統的引入將防雷系統的運維管理水平提升至預測式甚至前瞻式，從而實現了防雷減災的“主動預防”，為防雷行業帶來了深刻的變革。

五、民航空管通信導航監測設施設備的防雷技術措施

（一）確保避雷針安裝得當

在應對雷電威脅的措施中，安裝避雷裝置是一種被廣泛采用的方法。目前，由于其具有較強的防護能力和較低的造價，避雷裝置被廣泛應用于各類建筑物的避雷系統中。在正確安裝避雷針時，首先要考慮的是避雷針的數量和位置的合理性，以最大限度地減少天線波束對空管設備所帶來的不良影響。同時，還必須確保避雷裝置有效運行，將雷災損失降到最低。其次，為最大程度地避免雷擊閃電事故的發生，應將避雷針安裝于室外位置，這樣范圍之內，最大限度發揮其保護作用，減少雷電對配電線路的影響和傷害。

（二）重視接地防護

為了更好地發揮配電線路的作用，以服務于空管設備和日常業務為目的，在進行防雷接地時，可以考慮采用共用接地的方式，即保護接地和工作接地，以達到更好的效果。在電力配電線路機房內，共用接地應遵循“就近原則”，并對其與電氣及其他線路之間的關系進行科學處理，以避免相互干擾所帶來的負面影響。對于一些需要長時間運行的配電線路，必須考慮雷電過電壓對其帶來的危害，同時也要注重接地裝置的合理選擇。采用低阻抗接地網的設計理念和方式，使得防雷系統在遭遇累積閃電時能夠充分發揮其防雷作用，并對外部電涌做出反應，從而有效地平衡配電線路中各個線路部位的電壓，避免空管設備及配電線路因電位差造成損壞。

（三）加強電力分配系統的電流波動防護

電涌是一種常見的雷擊表現形式，對配電線路造成的損害和影響程度各異。為了避免因雷電引發的電力故障或安全事故，必須采取合理的防雷措施予以防范。因此，在進行電涌保護時，應優先考慮在各配電線路的進線處和雷電頻發處設置多個電涌保護器，并與接地線相結合，以有效地解決雷擊浪涌所帶來的沖擊問題。此外，還需將防雷設計與日常維護工作結合起來，從而達到良好的防雷效果。在雷電頻繁的區域，建議采用尼龍加強芯光纜或無金屬構建光纜，以降低雷擊事故的概率[8]。

（四）加強配電線路防雷設施的日常檢修管理

為了加強配電線路防雷設施的日常檢修管理，必須在規劃和設計階段全面考慮該區域的季節性雷電特點、環境特點以及空管設備。從統籌規劃的角度出發，需要在安裝和設置避雷針（避雷器）時考慮線路周圍環境，并做好絕緣子的檢修與更換工作。如果發現線路兩側或某側處于空曠或雷擊事故頻繁發生區域，應增加適當數量的避雷設施。此外，應該注意配電線路所處地理環境的特殊性，選擇合適的防雷裝置并合理應用，避免因局部位置過于集中而導致故障頻發或跳閘現象的發生。在配電線路的日常檢修管理中，應將防雷設施設備的檢查納入其中，以確保使用質量過關的避雷器，全面檢查和修理配電線路的耗損情況和防雷設施設備的運行情況。特別是在雷雨天氣多發的季節和地區，更要定期組織檢修人員對避雷器的接地電阻進行檢測。一旦發現問題，及時處理，以增強配電線路安全性能，確保防雷設備的穩定和安全。

（五）加強對民航空管設備人員關于防雷技術的培訓

當前，民航空管事業的快速發展和提升自身競爭實力的關鍵在于匹配具備專業技能和職業素養的人才，以確保專業設備與人才的匹配。在我國民航業迅猛發展的今天，對于航空電子設備防雷保護的要求越來越高。因此，必須對民航空管設備的防雷技術進行全面升級，以確保民航空管設備防雷技術人員的專業素養和綜合能力得到根本性提升[9]。首先要提升空管技術部門對防雷工作的深刻理解，以確保對空管設備配電線路的防雷知識要點有清晰地認識。其次，有必要對從事相關技術工作的人員進行全面、科學的技能培訓，以建立一支專業、高效的技術型團隊，并不斷發揮其作用。最后，應當在考慮民航行業的制度標準的基礎上，結合空管設備配電線路的工作，建立一套完善的檢查和審核機制，定期對線路的狀態進行觀察和評估，以確保在使用狀態下配電線路的安全性、穩定性和可靠性。

六、結束語

防雷技術在民航空管通信導航監視設施設備中的應用至關重要，能夠有效保護設備免受雷擊的損害，確保航空交通管理系統的可靠性和安全性。通過合理設計接地系統、安裝避雷針和避雷帽、采用防雷接閃器和防雷保護裝置等措施，可以減少雷擊對設備的直接影響，保障航空通信和導航的穩定運行。同時，防雷技術的有效性也需要定期的維護和檢測保證必須始終關注最新的技術發展和相關標準，以不斷提升防雷能力。綜合應用這些措施確保通信導航監視設施設備的安全運行，保障航空交通的順利進行。

作者單位：向煜 民航云南空管分局

參考文獻

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