四川
据统计，全球每天有超过70架飞机遭遇雷击。得益于嵌入机体关键区域的防雷措施，乘客通常毫无察觉。然而，这些防护系统之所以有效，很大程度上是因为它们是为传统“筒翼（tube-and-wing）结构”飞机设计的。当航空业开始探索翼身融合体、桁架支撑机翼等新型设计以降低燃油和重量成本时，研究人员尚不清楚这些非常规构型将如何响应雷击。
波音公司与麻省理工学院航空航天系的研究人员正在改变这一局面。近日，他们在《IEEE Access》期刊上发表研究，展示了一种基于物理模型的飞机防雷新方法。该研究由MIT博士生纳撒尼尔·詹金斯和MIT副教授卡门·格拉-加西亚主导，波音研究与技术公司的电磁效应副技术研究员路易莎·迈克尔和本杰明·韦斯汀共同参与。
参与防雷技术合作的团队
当闪电击中飞机时，它首先附着在锐利边缘或尖端等部位并持续长达一秒。在此期间，飞机高速穿行，导致闪电电流在机体表面“扫掠”并可能重新附着，这些强电流附着点可能损伤飞机脆弱部位。研究团队建立的模型不仅能预测闪电最可能附着的位置，还能模拟其如何在飞机表面扫掠，进而生成防雷分区图，标注需要不同防护等级的区域。该方法融合了计算流体力学、静电学和闪电扫掠模拟，为传统和非常规飞机设计提供了更灵活、可扩展的评估手段。
1A和1B区是雷击最可能发生的区域；2A和2B区需要中等程度的防护；3区是一个雷击概率很低的区域。
传统上，飞机防雷分区依靠多年飞行经验和雷击后检查来确定。这一流程对现有设计行之有效，但难以推广至全新构型。当前最先进的分区方法数十年来未有实质性变化，主要基于服役经验和定性分析，与利用现代计算能力的其他安全关键系统形成鲜明对比。
绿点为康维尔F-106战斗机在本次模拟飞行测试中遇到的雷击点
格拉-加西亚表示：“人们开始构想与我们习以为常的飞机截然不同的飞行器，我们无法将历史数据直接应用于这些全新构型，因为它们差异太大。基于物理的方法具有普适性，不依赖于几何形状或飞行器类型，这是推进雷电分区技术、保护未来飞机的必由之路。”
研究团队在传统筒翼构型飞机上验证了该方法，发现基于物理的分区图与行业数十年积累的结论一致。这一验证结果让波音对将该方法应用于翼身融合体和桁架支撑机翼等未来概念充满信心。
韦斯汀和迈克尔在试验中
波音首席技术官莱恩·巴拉德评价道：“基于物理的方法为塑造飞机设计、适航审定和安全的未来提供了机会。这是产学研合作将先进科学转化为未来飞机实用解决方案的有力例证。”
值得关注的是，该研究的应用范围不仅限于航空领域。格拉-加西亚还计划将防雷模型拓展至风力涡轮机领域，因为约60%的风机叶片损毁由雷击造成，海上风电场的雷击问题尤为突出。该研究部分由波音公司资助完成。
来源：BOEING
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