science >> Wetenschap >  >> Natuur

Kleine elektrische ladingen kunnen vliegtuigen helpen blikseminslagen te vermijden

Zijaanzicht van het modelvliegtuig met een spanwijdte van 1 meter dat werd gebruikt in de experimenten met zowel positieve als negatieve bliksem. Krediet:Carmen Guerra-Garcia

Er kan een manier zijn om vliegtuigen minder vatbaar te maken voor blikseminslagen, volgens nieuw onderzoek naar de rol van het vliegtuig in de elektrische gebeurtenissen. De truc, verrassend genoeg, zou kunnen zijn om vliegtuigen een beetje een elektrische lading te geven als ze in de lucht zijn, zeggen wetenschappers die hun experimenteel werk rapporteren in AGU's Journal of Geophysical Research:Atmosferen .

Het gemiddelde commerciële vliegtuig wordt één of twee keer per jaar getroffen door bliksem. Elke keer dat een vliegtuig wordt geraakt, hij wordt buiten gebruik gesteld voor inspecties en reparaties. Dit veroorzaakt vertragingen en annuleringen van vluchten. Het vinden van een manier om blikseminslagen te verminderen, kan tijd en geld besparen.

Daartoe, een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology (MIT) en de Technische Universiteit van Catalonië (UPC) bouwde een apparaat rond een modelvliegtuig om te leren hoe vliegtuigen elektrisch interageren met de geladen lucht om hen heen. Dit omvat het onderzoeken van de contra-intuïtieve manier waarop bliksemschichten aan de randen van het vliegtuig beginnen en de lucht in gaan.

"Vliegtuigen vliegen niet tegen bliksem in. Ze veroorzaken in feite bliksem, " zei Carmen Guerra-Garcia, een assistent-professor aan het MIT die bij de studie betrokken was. De vliegtuigen creëren wat positieve en negatieve leiders worden genoemd, dat zijn de snel bewegende geïoniseerde kanalen die zich ontwikkelen tot bliksemschichten. "Bliksem zou niet zijn gebeurd als het vliegtuig er niet was, " ze zei.

In het apparaat, de onderzoekers simuleerden een elektrisch veld tussen de wolken en de grond en veranderden vervolgens de lading van het modelvliegtuig. Hiervoor gebruikten ze een generator voor statische elektriciteit - zoals degene die je haar doet stijgen in een wetenschapsmuseum - die aan het modelvliegtuig is bevestigd. Hierdoor konden ze zien hoe de lading in het vliegtuig de drempels aanpaste om bliksem te veroorzaken.

Echte commerciële vliegtuigen zijn ontworpen om constant alle statische lading af te voeren die zich opbouwt terwijl ze in de lucht zijn, zei Colin Pavan, een afgestudeerde student aan het MIT en hoofdauteur van de nieuwe studie. Dit komt omdat statische elektriciteit de elektronica kan verstoren en beschadigen. Als resultaat, commerciële vliegtuigen zijn bijna elektrisch neutraal als ze door de lucht vliegen.

Een schema van het apparaat dat wordt gebruikt om het opladen van vliegtuigen en blikseminslagen te testen. Let op de Van de Graaf (VDG) generator die werd gebruikt om het modelvliegtuig op te laden. Krediet:Pavan, et al., 2020, JGR-sferen

Neutraal lijkt een goede manier om te vliegen, wanneer in de buurt van geladen luchtmassa's in onweerswolken. Echter, dat is niet wat het MIT/UPC-team vond. In plaats daarvan, ze ontdekten dat hun modelvliegtuig meer vatbaar was voor blikseminslagen als het neutraal was.

"In termen van het vermijden van bliksem, deze experimenten suggereren dat je veilig door omgevingsvelden kunt vliegen die 30% hoger zijn als het vliegtuig enige lading heeft, ' zei Guerra García.

Hoe dat zich zou kunnen vertalen in vliegtuigoperaties en -ontwerp is nog niet bekend. Voor nu, het MIT-team hoopt de details te onderzoeken van hoe bliksemleiders worden gemaakt en zich verspreiden vanuit vliegtuigen en de lucht in.

"We onderzoeken ook methoden om vliegtuigen op te laden, "zei Guerra-Garcia. "Kun je het doen en beheersen?"

Ze benadrukt dat, net als veel vragen over bliksem, er valt nog veel te leren, omdat bliksem notoir moeilijk te bestuderen is.

"Het is verrassend", zei Guerra-Garcia. "Het is een heel oud probleem, maar er zijn veel onbekenden."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan AGU Blogs (http://blogs.agu.org), een gemeenschap van blogs over aarde en ruimtewetenschap, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.