一. 雷电对航天系统的破坏效应

雷电通过直接效应和间接效应威胁航天安全：

• 直接效应：包括电热效应（烧蚀金属蒙皮、熔断线缆）、高电压效应（绝缘击穿、火花引爆燃料）、强电流效应（电磁力撕裂结构、线缆击穿）、冲击波效应（破坏发动机气流平衡，致熄火）。

2023nw 4月28日佛罗里达州的暴风雨带来了冰雹、龙卷风和闪电，39A发射塔遭到雷击

• 间接效应：雷电电磁场耦合产生感应电压/电流，引发数据错误、通信中断（如美国阿波罗12号双雷击致电源损坏、制导失效）。

二. 典型雷击破坏案例

• 国际案例：1969年阿波罗12号起飞后36.5s/52.5s两次遭雷击，电源、制导系统失效；1987年美国大力神火箭发射43s受雷击，浪涌电压毁计算机致星箭俱毁；1992年Delta II发射前遭雷击，设备受间接效应但未影响发射。

• 国内案例：1994年某固体火箭飞行试验因间接雷击失利；2011年某火箭地面待发时遭雷击，整流罩传感器损坏。

• 结论：美国近20年无雷击致败案例，我国近10年仍有雷击影响任务，防雷技术存差距。

三. 国内外雷电防护标准规范

• 国际标准：美国MIL-STD系列（1757A试验、1795A设计、464C电磁兼容）、SAE54XX系列（雷电流波形、分区方法、试验流程）；欧洲DO-160F（机载设备雷电试验）。

• 国内标准：GJB1804-93《运载火箭雷电防护》（宽泛设计思路）、GJB1389A-2005（电磁兼容要求）、GJB8848-2015（试验方法），但缺乏航天专用防雷设计与试验细则。

四. 运载火箭雷电防护关键技术

1. 雷电效应数值仿真：美国形成雷电流/电磁场模型（如Heidler旅行电流源模型），我国起步晚（陆军工程大学、哈工大等开展研究），精度待提升。

2. 防护设计技术：

   美国：雷电分区设计、复合材料涂覆金属层、设备敏感度门限（ETSL）远高于实际干扰（ATL）、SPD/TVS瞬态抑制。

   苏联：全系统防雷闭环（顶层目标分解→仿真→试验→整改）、材料（金属加厚/分流条、复合材料喷涂金属粉末）+设备（发动机/电缆/天线专项防护）。

   我国：电搭接、过压保护、电磁屏蔽、电路去耦（光学耦合/去耦变压器），但缺型号研制流程整合与仿真验证。

3. 试验验证技术：美国建红石技术试验中心（RTTC）、Thiokol雷电中心；苏联用爆炸磁累积发生器（MCG，160kA微秒级电流）；我国暂借电力设施做80kA电流/1400kV电压试验，无专用航天试验场。

五. 地面支持系统雷电防护技术

1. 雷电气象监测预警：美国卡纳维拉尔角系统（125英里定位、30英里精确定位、八项发射否决条件）；我国内陆发射场建7部分系统（天气雷达、大气电场仪等），沿海发射场预警能力不足。

2. 地面防护技术：

• 传统技术：避雷针（独立避雷塔）、避雷网（滚球法，如美国肯尼迪五边形网、我国“三塔”网），但存在地电位反击、接触电压风险。

2022年8月28日闪电击中了NASA肯尼迪航天中心 39B 发射台的防护系统

• 新型技术：火箭引雷（成功率受火箭速度/时机影响）、激光引雷（理论可行但成本高）、提前接闪避雷（主动引导放电，但增加直击雷的同时增加了感应雷的风险）、主动消雷（现存理论存在问题，无法验证），可靠性待验证。

• 接地技术：按GJB1696-93建均压接地网，新材料（铜包钢、离子接地极、柔性接地）提升低阻抗泄流能力。

六. CMCE多电场补偿技术在航天发射场的应用及优势

1. CMCE体系核心定义

CMCE(Compensador Multiple de Campo ElectrICO，多电场补偿器)是一种主动式雷电防护技术，基于尼古拉·特斯拉的专利技术发展而来，核心目标是从源头上消除雷电形成的条件，而非传统避雷针的“引雷-疏导”模式。该技术通过实时监测环境电场变化，动态平衡局部电场分布，抑制“上行先导”（雷云与地面之间的放电通道），从而实现“无雷区”保护。

2. 工作原理

CMCE的核心机制是电荷中和与电场平衡，具体过程如下:

电场感应：通过内置的高灵敏度电极，实时监测周围环境电场强度的变化（如雷暴云临近时，局部电场强度骤升）。

电荷吸收：当电场强度超过阈值（如空气击穿阈值约30kV/cm），CMCE的会主动吸收大气中的正、负电荷，避免电荷积累。

中和与泄放：吸收的电荷中和后并以毫安级电流（晴天，阴天或者雷暴天气更高）安全泄放入地，持续消除雷电流向上先导的形成条件，使保护区域内电场始终维持在稳定状态。

考虑到航天发射中心的地理位置及火箭的高度，可以在现有避雷塔顶安装CMCE TWIN MAX V8，该产品是CMCE吸收电荷能力最强的，广泛应用在风力发电系统中。另外，除陆地发射场外，海上发射场还可以安装CMCE DIAMOND来保护火箭，同时可以保护船舶。

3. 核心优势

相较于传统避雷针，CMCE的优势在于主动防护、无二次危害、广域覆盖：

• 主动防直击雷：通过中和电荷消除雷电根源，实现100%防直击雷能力（传统避雷针仅能引导雷电流，无法避免雷击）。

• 无电磁干扰：纯机械结构设计，无电子元件和磁性材料，工作时不会产生瞬态电磁脉冲（EMP），避免干扰航天发射中的各种电子设备。

• 广域覆盖：以CMCE为中心形成圆柱形+球形帽保护区域，保护半径取决于安装高度（如CMCE120型号保护半径可达120米），通过多台CMCE联合保护，可以形成整个发射场的保护屏障。

• 低维护成本：无源设计（无需外部电源），耐腐蚀、耐高温（如CMCE AT 120适用于极寒地区），设计寿命≥10年，维护仅需定期检查接地系统。

• 多项国际认证：CMCE已经在全球各行业广泛应用超过24年，并且取得多种国际认证，技术得到验证和认可。

4. 设计及应用方案

CMCE已经在美国肯尼迪航天发射中心应用，并且，我们正在为更多的相关机构提供解决方案。

CMCE DIAMOND 在海上发射船的保护方案

CMCE DIAMOND保护半径120m，拥有英国劳氏船级社和意大利RINA船级社认证，是全球唯一拥有2个船级社认证的避雷装置。