大气雷电防护_ 人工引雷技术.ppt

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1、2.6人工引雷技术袁铁目录第一节闪电始发条件与人工引雷第二节人工引雷的特征第三节人工引雷的应用第一节闪电始发条件与人工引雷雷暴云带电后，从电学上讲，它处于一种不稳定的状态。这时在云中或地上若能始发一持续向前传输的先导，就会导致或是云中不同极性电荷之间的放电，或是云中电荷与地之间的放电，这就是雷电。若这一持续向前传输的先导是在自然条件下产生的，由此引起的雷电就是自然雷电；若这一持续向前发展的先导是人为产生的，由此引起的雷电就是人工引雷。不管是自然雷电还是人工引雷，它们都有一个始发条件的问题。对闪电始发条件有一个初步认识是从本质上理解人工引雷的基础；反过来

2、，通过对人工引雷初始过程进行分析又为进一步探究闪电始发条件提供了一条有效的途径。闪电始发条件与人工引雷关系非常密切。长间隙放电的一般始发过程当将棒一平板之间电压升高到一定程度时，首先将在棒与平板之间出现电晕放电。电晕放电是一种较弱但比较稳定的放电，它只牵涉到棒顶端很小的区域。当将棒与平板之间的电压再升高到一定值时，棒顶端处的放电会演变成沿一细通道向前传输的流光。受光电离的作用，流光头部附近存在众多自由电子。在流光头部强电场作用下，以这些电子为起点，将出现大量向着流光头部发展的电子雪崩。这些电子雪崩的头部很快与流光头部汇集到一起。由于正流光头部带的是正电

3、，而电子雪崩头部带的是负电，流光头部的正电荷与电子雪崩的负电荷发生中和，电子雪崩只剩下尾部处的正电荷。这些正电荷汇集到一起就会形成正流光的新头部。与正流光不同的是负流光头部处出现的电子雪崩不是向着流光头部，而是与流光沿同一方向发展。当有大量流光出现时，这些流光汇集到一起就会形成先导。流光与先导本质上并没有什么太大的差别，只是两者相比，先导通道中的电流较大，因而温度也较高、电离度也较大。测量结果表明：流光电流一般只有几十毫安，而室内长间隙放电的先导电流可达数安培，闪电的先导电流则可达上百安培。自然雷电始发于某一局部电场区域，同时靠这一局部强电场区域初始流

4、光演变成可以在低电场区域中持续传输的先导，最终导致雷电。人工引雷的定义与原理人工引雷指的是在雷暴电环境下利用一定的装置和设施，人为在某一指定地点触发的闪电。实验表明：将一根导线静止放置在一定强度的电场中不会触发放电．但将导线快速引入电场中，就会产生放电现象。若导线处于静止状态导线顶端处产生的电晕放电会对导线顶端起到屏蔽作用，从而在导线项端处不致于产生足以使流光始发所需要的强电场。若导线快速运动，就尽会有足够时间使导线顶端产生足够强的屏蔽电荷层，这样在导线顶端处就有可能出现足以始发流光的强电场。基于这些分析，在雷暴电场中快速地引入一导线就会人为地触发放电

5、。目前所有的人工引雷都是利用导线成功的，其实，即使不用导线．只要能够人为产生一持续向前发展的先导，同样可以触发闪电。人工引雷技术火箭—导线人工引雷技术火箭升速100-200m/s传统引发雷电放电过程示意图通过向起电的雷暴云体发射拖带接地金属导线的小火箭来实施的（引雷钢丝的一端接地，一端连接在引雷小火箭上）。在负环境电场情况下，当火箭以100~200m/s的速度升空时，引雷钢丝同时也被拉出。通常当火箭上升到一百多米的高度时，由于尖端放电效应，在导线上端引发上行正先导。随着正先导的发展，导线上的电流达到一定的强度，导线由于被不断加热而熔断，从先导始发到导线

6、熔断约几毫秒。随后经过约几百微秒，放电通道再次被导通，并促进上行正先导的进一步发展进入云体。随后发生类似于自然雷电箭式先导—继后回击的放电过程，即引雷成功。传统的人工引发雷电空中引发雷电示意图空中引发雷电尽管传统引发雷电中的箭式先导—回击过程与自然雷电负地闪继后回击过程类似，但初始阶段却存在明显的不同。为了再现自然雷电初始阶段中的梯级先导—首次回击过程，又进一步发展了空中引发雷电方式，即火箭拖带的细金属导线与大地之间通过一定长度的绝缘尼龙线相连接。当释放的金属导线达到一定长度后，在导线的两端将引发双向先导过程。当下行的负先导接近地面时，一个上行的连接正

7、先导将从地面目标物上激发，一旦两个先导连接，将在目标物与导线下端之间产生所谓的双向先导—小回击过程，随后发生的放电过程与传统引雷方式类似。发控点与发射点之间不能有任何导线连接。安全的点火办法是遥控点火，通常有三种遥控方式，即无线遥控、拉线开关遥控气动开关遥控。监测和测量系统电场测量磁场测量电流测量高速摄像定位系统2001年人工引发雷电火箭发射场点火控制专用火箭法拉第笼电流测量1km处主观测室70m处发控测量室试验场地的布局其他一些人工引雷技术激光引雷微波引雷喷水引雷火焰引雷高温气体引雷北京时间2008年4月16日消息，法国和美国的科学家日前称，他们最近

8、在高度为3200米的山峰上进行了一次模拟试验，利用高能激光装置向经过这里的雷暴发射激光脉冲，首