特此致謝邢有光將軍撰文並允發布
前言
記得小時候空軍展示購自美國的F-104戰機時候，當時報紙上的新聞是這樣寫的：全天候星式戰鬥機。那時候看到「全天候」三個字，也不知道的真正的意思，不過感覺上用「全天候」來描述一架戰鬥機表示這個飛機是很了不起的！沒想到筆者現在自己也從事航空工業有關的工作，因為工作上接觸到的問題，讓筆者有機會重新思考這「全天候」三個字，它真正代表的意義是什麼。
全天候的意義不外乎在任何的天氣況狀下，不過是白天或晚上、天晴、下雨、打雷及閃電、下雪、能見度低……等等天氣條件不佳的時候，飛機均能起降飛行，而且是安全的飛行，這樣大概才能稱為「全天候」吧。
若要能做到全天候的飛行，所涉及到飛機的設計就很多了。我們可以從起飛來看，若起飛時在下雨，第一個要能全天候的話，就是機艙不漏雨。飛機駕駛艙風擋要有除霧和除水的系統(像汽車一樣)。在爬升的過程中若碰到雲、霧或霾，在看不見地面參考物時，飛機要有狀態指示系統，告訴飛行員目前飛機的姿態是什麼。若要與塔台通話，通訊系統品質在穿過雲區時要很好且無雜音。在飛行的路途中，若碰到下雪或冷天氣，飛機的機翼的前緣、機尾的前緣、以及發動機的進氣道唇不能有結冰的現象，因此飛機要有除冰或防冰的系統。降落的時候如果碰上大霧、能見度低的情形，飛機必須要有儀器降落系統，配合機場的設施，才能安全的降落。
因為全天候涉及到太多的問題，本文無法一一詳述。不過不可否認的，飛機在穿雲飛行時，如何確保通訊暢通無阻是全天候的主要條件之一，本文就以美國聯邦航空法規在這方面的要求，向各位讀者作一個簡單的介紹。(另一項重要條件：飛機的除冰和防冰系統，則可參考「飛機空中結冰怎麼辦」這一篇文章。)
氣象靜電
早期的飛機僅能在白天而且天氣良好以及能見度高的情況下飛行，簡單的說就是只能目視飛行。要與地面上或天上的飛機聯絡時，也只能靠燈光閃爍或搖擺機翼的方式來表達通訊聯絡的內容，更甭提長途導航的話題了。現代的飛機通訊導航科技簡直不同同日而語，雖然這些新設備很複雜，簡而言之就是要有一個訊號發射器，以及一個訊號接受器來處理通訊聯絡的問題。你一定有聽過「天線」這個名詞，也可能看過不少種類的天線，其實這個天線就是接收訊號以及傳送訊號的媒介裝置。你或許有這樣的經驗，在收聽收音機時有時會出現雜音以致於聽不清楚。早期的航空通訊，在飛機穿雲和碰到雲花時就會產生通訊雜音，而影響了通訊的品質。這個現象在航空術語裡稱為「降水靜電」，其意思是無論是雨、雪、霜、霙、雹……等等，在氣象學裡都是降雨的一種，在它們存在的天候狀況下，飛機表面因摩擦或感應產生了靜電，所以若翻譯為「氣象靜電」可能更令人容易明瞭。氣象靜電若不處理的話，輕者影響飛機通訊品質，重者碰到雷雨閃電時，可以使機體結構受到傷害！尤其是飛機結構中有些是不具導電性或導電性不佳，它們會嚴重到燒焦！
記得在初中以及高中的物理課本裡，有介紹到兩種不同的物質在互相摩擦後，一個會帶有正電荷，一個帶有負電荷，如果你將帶靜電的物體接近頭髮，它可以令你「怒髮衝冠」。不過似乎這給大家的感覺是摩擦所產生的電位差好像沒有什麼了不起，產生的電壓差也不會高，電不死人！但是你可千萬不要把這個印象應用到飛機之上，當飛機通過氣象學所稱的卷雲的時候，因為卷雲裡含有無數的微小冰珠，這些小冰珠就與高速飛行的飛機機體表面碰撞摩擦，就在這碰撞摩擦過程中，電子電荷相互傳遞交換。一般而言，飛機的表面會接受較多負電荷，而且負電荷會流向飛機最外圍及凸出的地方集中，例如機翼翼尖處；而那些小冰珠就帶著正電荷離去。由於這個碰撞摩擦有時候是在不到一秒的時間內完成，在飛機的凸出處與周遭環境之間可以產生10萬~10萬伏特的電壓差，這麼高的電壓自然就把周遭的空氣給電離化，使空氣分子變為帶電荷的離子，同時在這種高壓的情況下會產生放電的現象，這樣的放電在物理學上稱為電暈脈衝。而這種突然之間釋放電流的訊號，讓飛機通訊系統的天線收到時，就會造成所謂的雜音了。
產生氣象靜電的原因有兩種，第一種就是前述說明的摩擦生電，飛機在飛行時與自然界的物體，如冰珠、雪花、水滴、灰塵雜質……等等相互摩擦而產生。第二種是有時在雷雨區中的雲，有些雲塊帶有大量的負電荷，有些雲塊帶有大量的正電荷，當飛機通過這些雲塊時，就會被感應生電。例如：飛機經過大量負電荷的雲塊時，飛機的凸出處就被感應帶正電荷，或是飛機經過大量正電荷的雲塊時，飛機的凸出處就被感應帶負電荷，當這些被感應生成的正(或負)電荷在與周圍環境之間的電壓差達到一定值時，也就會產生放電了。
飛機的材料與結構構造
現代的飛機，它的材料大部份是金屬鋁合金，但是為了減輕重量的關係，複合材料的應用愈來愈廣。複合材料有重量輕和強度高的特性，但是它不屬於金屬類，因而導電性比金屬差很多。一般而言，複合材料結構使用最多的地方是飛機的整流板(或整流罩)，諸如機翼與機身交接處、重直尾翼與機身的交接處等，同時複合材料也應用在飛機的控制面上，例如襟翼、副翼、昇降舵、方向舵……等等，因此機體被分成兩種不同的區域，一為導電性良好的金屬區，一為導電性差的複合材料區，當金屬區與複合材料區靜電的電壓差到一定值時，由於電壓不同而產生火花放電，這火花放電的訊號被天線接收到時，通訊就會產生雜音。同樣的原理也可以應用在飛機的風擋玻璃材料上，玻璃也是一種導電性不佳的物質。還有，像是飛機的起落架艙門或是控制面若是金屬製作的，但是這些結構經常要上下移動或轉動，它們與機體之間要用鉸鏈或軸承的方式連接起來，雖然這些鉸鏈和軸承也是金屬做的，但裡面常常有很多潤滑劑，因此實際上是被這些不導電的潤滑劑將起落架艙門、控制面與機體隔離著，再根據前述摩擦生電的原理，兩者之間也會因電壓的不同而產生火花放電。
美國聯邦航空法規的要求
前面花了一大段文字在說明由氣象靜電是造成通訊品質不佳的原因，而通訊不佳又是造成飛安問題的原因之一。美國聯邦航空法規中沒有直接說明對氣象靜電的要求，不過在第23.1301章節中，規定飛機的設備要能達到它應有的功能，在第23.1309章節中則規定必須注意飛機上的電氣系統和裝備在惡劣的環境中的功能是否適用。
解決氣象靜電的方法
我們在前面多篇文章中提到過，有時美國聯邦航空法規只有簡單的兩、三句，可以要證明飛機的設計符合法規需求卻是要大費周章的。不過一旦能瞭解氣象靜電的原因後，各項問題便能一一克服了。
- 安裝靜電排放器：在產生氣象靜電時要適時的將氣象靜電經由靜電排放器排放到大氣中。所以你常在飛機翼尖後緣的地方，會看到幾根黑黑的像電線一樣的東西，就是靜電排放器。
- 由於摩擦生電有一自然的傾向，這些電荷都會集中在飛機的凸出物及尖端地方而產生放電。天線也是一個凸出物，因此要把天線與機體連為一體，產生的靜電經由機體的靜電排放器排掉。
- 若飛機有使用複合材料，在複合材料表面塗一層導電的物質，使得不同的物質不會因為氣象靜電產生不同的電位而放電。
- 在起落架艙門或控制面與機體間除了鉸鏈或軸承外，再連接一根導線，使得這些結構件與機體結為一體，兩者之間就不會產生電位差。
結語
要成為一架全天候的飛機，它所涉及到的設計考慮因素很多，本文主要說明飛機在穿過雲層、飄雪的天氣下，如何避免因小冰珠、雪花、水滴、灰塵雜質……等等摩擦產生氣象靜電造成放電的現象，使得通訊品質變差。美國聯邦航空法規雖然沒有直接的指出氣象靜電的要求，但在第23.1301、23.1309章節中間接的表達了電子通訊裝備在天氣不佳的情況下，其設計和安裝要特別注意，不能因天氣的問題而影響到其應有的功能。
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