1、人工引雷技术的发展历程

人工引雷的发展主要是以火箭引雷技术发展为代表的，人工引发雷电就是在一定的雷暴条件下向云体发射拖带细金属丝的专用小火箭以人工诱发雷电的专门技术。人工引雷电使得自然界中随机发生的雷电变得在时间和空间上可知、可控，从而也使人类利用雷电、控制雷电的梦想部分地变成了现实，我国人工引雷技术的发展历程：

我国人工引雷技术的发展历程
1974年	1989年	1991年	1997年	2005年
宁夏固原	甘肃永登	北京康庄	江西石岗	山东

1974年利用土火箭在宁夏固原首次引雷成功；1989年利用专门研制的第一代小火箭在甘肃永登黑林子引雷成功；1991与第二炮兵合作在北京康庄引雷成功；1994年研制成功第二代抛伞安全型引雷火箭，并利用空中引雷方式首次在江西石岗引雷成功；1995年-2005年：相继在山东、广东、上海、甘肃、西藏等地引雷成功。

20世纪60年代美国学者在室内实验中发现快速引入强电场中的细金属丝会导致击穿放电，并提出了人工引发雷电的设想，此后用向雷暴云发射拖带细金属导线的方法成功地实现了人工引发雷电。法、日、美以及中国都进行了人工引雷实验及综合测量，取得了令人满意的成果。人工引雷使时空随机发生的自然雷电变成在一定雷暴条件下可以控制地进行，便于集中各种测量手段对雷电放电过程进行近距离综合观测，为深入研究雷电物理、雷电探测、防护以及其它相关科学问题提供了一个有效的新途径。

20世纪90年代以来，又进一步发展完善了所谓“空中触发”引雷技术，即火箭拖带细金属丝的下端不直接接地，而是通过一段数十至数百米的绝缘尼龙线再和地面连接。这样当细金属丝被火箭带到空中后，在其上端及下端与尼龙线的连接处会在雷暴云电场作用下分别激发起上行和下行先导，它们在环境电场作用下分别向雷暴云和地面双向传输。

在雷暴云底部为负电荷的情况下一般是先产生上行正先导，随后产生下行负先导，它和自然雷电的下行先导相似，当其接近地面时，会在地面突出物上激发起上行迎面先导，进而产生类似自然闪电回击一样的强烈放电过程。用空中触发方式引发的雷电其性质接近于自然下行雷电，更适宜于研究它和地面目标物相互作用的机理和过程。

目前人工引雷的主要手段还是采用火箭拖带细金属丝的方式。为了安全火箭应具有抛伞或自碎功能。其它人工引雷的手段如向雷暴云喷射火焰或高压水柱以及激光诱雷等，但均未取得真正意义上的成功，特别是激光诱雷，曾进行过大量室内实验，并产生了数米长的激光诱导放电，但在进行野外实验时并未获得确认的激光诱发雷电。为了人工引雷技术得到更广泛的应用，引雷技术的进一步发展是非常必要的也是十分有意义的。

2、火箭引雷技术

火箭引雷技术就是指向雷暴云发射尾部拖一细长导线的小型火箭来触发闪电，火箭导线引雷技术的本质在于沿着雷暴云电场快速移动或伸长一细长导线。

火箭高度引雷技术是在火箭导线引雷电技术上发展的，其特点是在导线与大地之间使用一根较长的尼龙线，从而使导线与大地绝缘（见图1（a）），因为在这种引雷技术中导线被放置在一定高度上，所以称它为高度引雷技术。为了区别起见，常把导线直接接地的技术称作经典引雷技术。目前各国使用的尼龙线的长度不太一样，我国一般采用100m左右，尼龙线的长度越长可越真实地模拟雷电的下行梯级先导，为了让触发的闪电击中一预定地点，常在地面处接上一根几十米长的导线。

（a） （b）

图1 火箭引雷技术示意图

对于雷暴云高度比较高时，可采用两级火箭引雷技术（见图1（b）），日本已经试过两级火箭引雷方法，方法是等主火箭升到一定高度后启动次级火箭，导线的一端固定于主火箭，另一端从次级火箭处放出，在主火箭中安装有电流测量装置等仪器。

2.1、引雷火箭

引雷火箭是人工引雷的主要工具，其外形及尺寸与通常的防雹火箭相似（图2所示），但在外弹道上又有较大的不同。其主要区别是火箭xx速度要限在一定值以下，否则会把导线拉断而无法引发闪电，这个速度要根据导线所能承受的xx拉力而定。然而火箭也不能太慢，要达到一定的速度，该速度要大于带电粒子在电力作用下的迁移速度，以便火箭能冲破其xx电晕放电产生的“离子屏蔽层”，从而产生连续流光传输，否则也不能引发闪电。

图2 引雷火箭结构示意图

我国新一代引雷火箭的速度范围控制在120ｍ/s－190ｍ/s之间，满足成功拖线的要求。火箭在箭头内部装有降落伞，可在火箭发动机燃烧完并达到xx高度时将降落伞抛出，牵引箭头和火箭残体缓缓落下，保证了地面人员的安全。

2.2、导线及绕线方式

在火箭引雷过程中，导线是非常重要的，引雷用的导线必须具备以下条件：要有足够的抗拉强度；导线要细，重量要轻，以减轻火箭的负荷；导线表面要光滑，以减小飞行时的阻力。选用导线一般直径0.2mm的细钢丝，耐拉力为72 N，重量线密度为0.25kg/km，表面光滑，满足使用要求。

为了使火箭顺利地将导线带上天空，导线要绕在一个线轴上，线轴可大可小，但太小不宜拉线，太大不宜绕制一般以直径150mm，高度50mm为宜。线轴的绕制是一项比较精细的工作，是人工引雷技术中一个重要的环节，绕线质量的好坏直接关系到拉线的成功率，绕线时每一层导线要密排绕，每圈之间不容许有空隙，以及上一层导线嵌入下一层导线里去，否则放线时易将线拉乱而断线；每一层导线绕好后还要涂一些快干胶将导线稍稍粘住，以免导线松脱造成乱线而被拉断，最外层导线要粘牢一些，但粘接力要小于耐拉力，线轴设置在火箭上，以克服线轴在地面上发射时产生张力而时线短的弊端。

2.3、发射场地

人工引雷试验的地点一般选择在远离城市人烟稀少的野外，以火箭发射点为中心1 km范围内应无村庄及高压线。前述火箭的发射架的导轨由两根长1.8m宽50 mm的合金铝槽组成，火箭架下部装有气动开关点火器。同轴分流器装在一个法拉第铁笼内，上面接有引流杆，围绕法拉第铁笼四周安装火箭发射架，火箭尾部线轴上的导线与引流杆相连接，以便使人工引雷顺利地击中引流杆，通过同轴分流器测出人工引雷的电流及其波形。

一般观测室距离发射架70m-100m处建立，以便控制与观测。人工引雷时，所有监测和测量仪器全部进入工作状态，打开火箭点火开关使火箭处于待发状态，当雷暴云已发射点上空且地面电场已达到发射指标时，此时打开电磁阀，压缩空气立刻充满输气管并打开气动开关接通电源，火箭点火并飞出火箭架，一般情况下3-4s后就会引下闪电。此时测量仪器均可将各种电参数记录下来，并用摄像机和照相机拍下了引雷实况，这样就完成了人工引雷作业。

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郄秀书：

最早的人工引发雷电很可能是由美国的Brook等人提出的。60年代初，美国科学家通过发射拖带接地金属丝的小火箭在海上首次引雷成功，此后，该技术逐步在闪电物理及雷电防护研究领域中得到应用。而陆地上首次成功的人工引发雷电于1975年在法国实现。在以后的几十年里，中国、日本和巴西都陆续进行了人工引发雷电实验。

在我国，中国科学院寒区旱区环境与工程研究所研究人员曾利用人工引发雷电技术对雷电流及其电磁场进行了多年野外实验。自1989年以来，先后在北京、江西、上海、广东、山东等地成功引发雷电60余次，得到了人工引发雷电的基本过程，发现了南北方人工引发雷电的差别。

通过观测研究发现，中国南北方的人工引发雷电的放电特征有所不同：南方人工引发雷电一般包括多次回击，峰值电流达到1万安培以上；而北方山地单体雷暴的人工引发雷电的放电电流以持续几百毫秒的连续电流为特征，电流峰值只有几百安培。此外，由于实验中可以较准确地确定触发闪电的发生时间及接地位置，因此可以直接对闪电通道底部电流进行测量，并且可以对闪电不同水平距离的电磁场和光学特征等进行同步观测，从而极大地促进了闪电物理研究的发展。

经过多年的努力，目前，世界上仅有美国、法国、中国、日本、巴西五个国家掌握了此项技术，而我国人工引雷技术和雷电研究也已达到世界先进水平，并在人工引雷实验中保持着自己的特点和优势：火箭技术先进，安全性高，装有特殊设计的降落伞，可防止降落后对地面物体造成伤害；实现了近距离严酷电磁环境条件下的雷电测量，可在几十米的近距离内，对雷电的强电磁辐射场及10万安培的高电流进行直接测量，体现了较高的安全防护水平。

广东闪电综合观测试验

2014年由中国气象科学研究院和广东省防雷中心联合组织的2014年度广东闪电综合观测试验在广州野外雷电试验基地全面展开，实验从4月持续到8月底。

试验主要以雷电物理过程的观测与研究、高建筑物雷电连接过程的观测与研究、雷电通道近距离电磁辐射特征及其灾害效应的观测与研究为主要内容，涉及自然闪电综合观测、人工触发闪电及雷电防护和测试、高建筑物雷电的观测等方面。通过开展人工触发闪电和自然闪电的综合观测试验，获取雷电物理和雷电防护中的关键参量，进一步提升对雷电物理过程的科学认识；基于人工触发闪电试验，开展雷电防护试验和测试，为雷电防护技术的发展提供观测数据和理论基础；利用人工触发闪电和高建筑物雷电的试验结果，对现有的雷电定位网的性能进行客观的评估，为雷电定位数据的有效应用提供重要试验依据。
　　据记者了解，试验分为三个试验区，人工引雷试验场主要开展人工触发闪电试验，对触发闪电进行多参量的同步记录并利用触发闪电进行雷电近距离电磁效应的观测以及防雷效果的评估；从化市气象局试验点在对触发闪电进行辅助观测的同时对自然闪电进行综合观测；广东省气象局试验点主要进行高建筑物雷电的观测试验，重点研究雷电的连接过程。
6月3日，该试验成功实现了一次包含有7次回击过程的触发闪电，并获得了宝贵的同步观测资料。

YL—1人工引雷火箭

YL—1人工引雷火箭由陕西中天火箭技术股份有限公司研制。该项目设计人员常玉春介绍，绕线盘制作是人工引雷技术中一个重要的环节，其绕线质量的好坏直接关系到引雷火箭拉线的成功率。YL—1引雷火箭导线采用细钢丝，每一层导线要求排列紧密有序，否则放线时易将导线拉乱扯断，起不到引雷的作用。绕线盘的制作是一项精细、耗时、费力的工序，对生产操作者来说，无论在体力，耐力、技术上都将是一次严峻的考验与挑战。
中国首次引雷成功是在1989年，到现在，人工引雷技术取得了很大的进步。YL—1引雷火箭箭体结构采用新型复合材料，质量轻，并具有空中抛伞和放线功能，克服我国原有金属材料壳体重、落地速度快、危险性相对较大的不足。