三十年磨一剑打造中国航空防雷验证“金刚钻”

从飞天梦想，到驯服雷电……许多浪漫的神话传说，正在被科技之笔描绘成现实。

近日，“新天工开物——科技成就发布会”航空科技专场上，合肥航太电物理技术有限公司总工程师段泽民教授发布的“飞机雷电防护技术体系创建及重大应用”引发关注。

中国工程院院士潘垣在推介相关成就时表示，其突破了飞机雷电效应高强冲击能量精准防护技术，打造了我国飞机雷电防护技术的“金钥匙”；创建了极高雷电压长间隙放电飞机模型初始附着理论，研发了飞机雷电防护大型成套试验装置，锻造了我国飞机雷电防护的“金刚钻”；系统创建了我国飞机雷电防护设计验证适航技术体系，铸就了我国飞机的“金钟罩”。

中国自主飞机防雷技术，从无到有，从跟随到领跑，经过了三十年不断探索尝试，如今结出了全新的果实。

雷电——危险的“空中杀手”

1963年12月8日，美国泛美航空214号航班在飞行中遭遇雷击，导致油箱燃爆，机上81人全部遇难。这是航空史上最严重的雷击空难之一，也让人们开始正视雷电这一"空中杀手"的致命威胁。

现代航空统计数据显示，一架固定航线的商用飞机平均每年会遭遇一次雷击。我国民航商业飞机每年报告的雷击事件多达数十起。这不仅是对飞行器本身的安全挑战，更是对乘客和机组人员生命的潜在威胁。

“飞机雷电防护技术是飞机航空安全的重要保障，”段泽民教授认为，“其核心是确保雷电击中飞机后，飞机能够生存，不造成灾难性的后果，是飞机研制的一票否决项。”

飞机雷电防护是一个高度复杂的系统工程，涉及脉冲功率技术、高电压技术、电磁学、材料学等十余个交叉学科。目前全球具备完整飞机雷电防护试验能力的国家不超过5个，相关核心技术被少数发达国家长期垄断。

潘垣院士指出，“飞机雷电防护的难点在于三个方面:飞机雷电直接效应防护、飞机雷电间接效应防护以及燃油系统的雷电防护。这是全球航空业共同面临的核心技术挑战。”

自主突破，飞机防雷试验“白手起家”

上世纪90年代初，我国在飞机防雷这一领域，几乎是一片空白。

1992年，当时还在中科院等离子体所工作的段泽民团队接到一项特殊任务——为某型飞机雷达罩进行雷电防护试验。

飞机防雷地面试验面临的最大挑战是如何“驯服”雷电的瞬时巨大能量。数据显示，一道典型闪电的能量足以点亮50万盏灯泡，但其释放时间仅有约千分之一秒。

当时段泽民摸着石头过河与实验室研究人员在一个月内进行了各种尝试，都没有成功。

面对委托单位想要放弃的尴尬局面，段泽民一边跟对方承诺“快了快了”，一边咬紧牙关，与团队所有人一起熬夜计算、设计，不断调试设备，终于在40天内完成了试验工作，开创了国内该领域的先河。

有了第一次的成功经验，面对着国内众多的需求，段泽民准备升级实验室大干一场。但因各种原因，随后的发展并不顺利，实验室升级计划一度搁置。

转机出现在1994年。一位来访的外籍华人学者在交流中提到:“中国要自主发展航空工业，飞机雷电防护技术是绕不过去的坎，只是时间早晚的问题。”这句话坚定了段泽民教授研究飞机雷电防护技术的决心。

“当时的条件非常简陋，连一颗螺丝都舍不得买，满世界找报废的旧机器拆螺丝。”段泽民回忆道，“我们在合肥市宁国路租了一栋三层小楼的顶层作为实验室，楼下是歌舞厅，经常是我们楼上'电闪雷鸣'做实验，楼下轻歌曼舞。”

由于放电声音巨大，楼下歌舞厅老板经常上来敲门，用合肥话说:“老板，声音搞小毫着！”

后来，段泽民团队的实验室搬到了目前所在的合肥市蜀山开发区，算是有了首个“根据地”。

勇担重任 助力国产大飞机适航取证

在三十年的研发历程中，段泽民和合肥航太团队突破了飞机雷电效应高强冲击能量精准防护技术等多项关键技术瓶颈，创建了极高雷电压长间隙放电飞机模型初始附着理论，为我国飞机雷电防护设计验证适航技术体系创建提供了重要支撑。

进入21世纪，随着我国航空工业的快速发展，雷电防护技术成为制约国产飞机适航取证的关键瓶颈之一。在国家重大项目的牵引下，段泽民团队开展了第一个飞机全机雷电试验，掌握了全机飞机雷电地面模拟试验装置技术以及试验技术。

2020年，团队迎来了重大挑战——承接国产大飞机C919的全机雷电试验任务。“当时压力很大，”段泽民回忆，“外方提供的试验大纲存在明显缺陷，我们不得不重新设计整个试验方案。”

试验过程中，外方专家对测量结果提出质疑。团队通过精确的仿真计算和实测数据比对，最终证明了结果的准确性。整个试验历时30余天，累计放电千余次，完成了60个电缆束和118个导线测量点的测量工作。

当做完C919飞机雷电全机最后一个测量点的时候，段泽民看着满天星斗，突然想起30年前那个毫无经验的年轻人。

“没有退路，就是中国自主创新的出路。”段泽民用这句话概括了团队三十年的奋斗历程。从歌舞厅楼上的“土实验室”，到国际领先的国家级重点实验室；从摸索着完成第一个部件试验，到全面掌握各型飞机全机雷电试验技术，这条路见证了中国航空科技工作者的坚守与担当。

坚守初心 护航每一架中国飞机的蓝天之路

统计数据显示，我国民航客运量2024年已达到7.3亿人次，飞机数量的快速增长，使得雷电防护成为保障亿万旅客生命安全和国家航空产业健康发展的关键环节。

“我们的目标很明确:让每一架中国制造的飞机，无论飞多高、多远，都能在雷霆万钧中稳如泰山。”合肥航太电物理技术有限公司总工程师段泽民教授的话语，道出了他及其团队三十年如一日坚守的初心——为中国航空安全铸就坚实的雷电防护屏障。

这份初心，源于对航空安全极端重要性的深刻认识。中国工程院院士潘垣强调:“雷电防护对于飞行器在复杂气象环境中的飞行安全至关重要。随着复合材料及电子技术在飞行器中的广泛应用、新型低空飞行器的大量涌现，雷电防护的重要性愈发凸显。”

段泽民教授带领合肥航太团队，将这份初心融入不懈的科研攻关。他们建立的飞机雷电防护技术体系与相关技术成就，已全面应用于C909、C919、AG600、低空经济飞行器eVTOL-AE200等多型飞机，成为国产飞机翱翔蓝天的“护航符”。

三十年磨一剑，为中国航空防雷验证打造拥有自主技术的“金刚钻”，这份坚守如今已结出硕果。

团队首创建立了世界领先的14兆伏飞机极高雷电压重大试验装置，建成了电磁信息控制与效应全国重点实验室，锻造了国际一流的试验研究能力。

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