Электричество будет бороться с попаданием молний в самолеты

Грозы — это то, что воздушные пилоты предпочитают избегать, но, тем не менее, считается, что каждый коммерческий самолет поражается молнией один раз в год. Хотя эта статистика не настолько тревожная, как кажется, инженеры из Массачусетского технологического института при спонсорской поддержке Boeing стремятся свести инциденты с помощью электрических зарядов в самолете, чтобы сделать их менее привлекательными для молнии.

 

Лабораторный тест молнии на модели самолета
Лабораторный тест молнии на модели самолета

Когда крупные коммерческие самолеты сталкиваются с ударами молнии (которые часто вызываются самим самолетом), это может привести к большому стрессу для пилотов, но обычно наносит очень мало повреждений. Фактически, последний сбой самолета в Соединенных Штатах из-за молнии произошел в 1967 году.

Удар молнии,вызывает такой небольшой ущерб, потому что обычный самолет с корпусом из алюминиевого сплава представляет собой в основном летающую клетку Фарадея. То есть, полый металлический цилиндр, который непроницаем для статических электрических полей.

Когда самолет находится рядом с электрическим штормом, его корпус притягивает электрический заряд, который его поляризует. На одном конце плоскости развивается отрицательный заряд, а другой — положительный заряд. Когда этот заряд становится достаточно сильным, он создает позитивных лидеров. То есть, высокопроводящий поток плазмы, который является предшествующим этапом удара молнии.

Обычно это не наносит никакого ущерба из-за эффекта Фарадея, но корпус самолета не является однородным, и есть всякие антенны, провода и другие конструкции, которые могут привести к возникновению электрического тока. Внутренние панели также могут заряжаться, которые затем могут повреждать чувствительное электрооборудование. Кроме того, сегодня многие самолеты включают композиционные материалы, которые менее проводящие, чем алюминий.

На протяжении десятилетий инженеры защищали самолеты от молнии, устанавливая экраны, основания, ограничители перенапряжений и другие меры. Это особенно касается топливных баков. Кроме того, самолеты, изготовленные из композитов, имеют тонкую металлическую сетку, встроенную в них, чтобы действовать как клетка Фарадея.

Однако, несмотря на то, что современные самолеты могут выдержать удар молнии с относительно небольшим ущербом, такой инцидент может означать ремонт, который особенно дорог для композитов или, по крайней мере, тщательный осмотр каждого дюйма самолета, чтобы убедиться, что он по-прежнему является самодостаточным , Это приводит к задержкам и стоит денег в отрасли, которая уже имеет очень низкую рентабельность, поэтому все, что может избежать таких ситуаций, приветствуется.

Идея MIT заключается в том, чтобы избежать ударов молнии, положив временный отрицательный электрический заряд на плоскость как способ увлажнения любого накопления положительного заряда. Это предотвращает достижение общего заряда до критического уровня и запуск удара молнии. Это будет сделано с помощью автоматизированной системы датчиков и исполнительных механизмов, питаемых небольшими источниками питания. Датчики обнаружат любое нарастание электрического заряда, и приводы будут посылать счетчик заряда не намного сильнее, чем требуется для зажигания лампочки.

Исследователи Массачусетского технологического института разработали математическую модель удара молнии, который показывает, как лидеры появляются в противоположных точках самолета и как они превращаются в удар молнии. Они обнаружили, что, заряжая самолет, окружающее электрическое поле должно быть на 50 процентов сильнее, чтобы произвести лидера, что значительно уменьшает вероятность удара.

«Мы пытаемся сделать самолет максимально невидимым для молнии», — говорит Хайме Перрай, глава отдела аэронавтики и астронавтики Массачусетского технологического института. «Помимо этого технологического решения, мы работаем над тем, чтобы моделировать физику, лежащую в основе процесса. Это область, где мало понимания, и это действительно попытка создать некоторое понимание ударов молнии, вызванных воздушным судном. »

В настоящее время команда изучает, насколько реально эта идея на практике. Студент-выпускник Теодор Муратидис проводит тесты на металлической сцене в ветровом туннеле «Братья Брайта» Массачусетского технологического института, и надеется вскоре перейти к более реалистичным экспериментам на беспилотных летательных аппаратах сквозь реальные грозы. Одним из препятствий является то, как заставить систему реагировать достаточно быстро в условиях шторма.

Исследование было опубликовано в Американском институте аэронавтики и астронавтики.

Источник: MIT

Поделиться:

ИванАвтор

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *