Yağmur mevsiminde uçaklar yıldırımdan nasıl korunabilir?
Sıcak yaz aylarında, şiddetli bir yağmur hiç şüphesiz en ferahlatıcıdır. Sözde "uzun rüzgar ısıyı uzaklaştırır ve şiddetli yağmur, geceleri soğumaya çalışır." Bununla birlikte, yağmur sadece insanlara serinlik getirmekle kalmaz, aynı zamanda genellikle sinir bozucu gök gürültüsü ve şimşek ile birlikte gelir. Atmosferin belirli bir bölümündeki elektrik yükü ve buna karşılık gelen elektrik alanı çok kuvvetli olduğunda, havaya nüfuz ederek şimşek oluşturacaktır.Sadece yerdeki insan faaliyetlerini tehdit etmekle kalmaz, aynı zamanda gökyüzünde uçmanın güvenliğini de etkiler.
İstatistiklere göre dünyada saniyede 40 ila 50 yıldırım düşmekte ve yıldırım çarpma sayısı yılda 1,4 milyar defaya ulaşabilmektedir Sabit rotadaki bir uçak yılda ortalama bir kez yıldırım düşmesi ile karşılaşacaktır. Her türlü uçak kazası arasında, meteorolojik sorunların neden olduğu kazalar yaklaşık yarısını oluşturuyor ve yıldırım felaketlerinin oranı% 60'a kadar çıkıyor.
Küresel yıldırım dağıtımı (resim kaynağı: NASA)
Arkadaşlarım şaşkın olmalı: troposferdeki kümülonimbus bulutlarında genellikle gök gürültüsü ve şimşek meydana gelir ve çoğu büyük yolcu uçağı stratosferde uçar, yani gök gürültüsü ve şimşek olsa bile uçağın altındalar, neden hala uçağa çarpsınlar? Evet, uçak stratosferde seyir halindeyken gerçekten çok stabildir.Ancak uçak, kalkış ve iniş aşamalarında troposferden her zaman geçer.Bu anda gök gürültüsü ve şimşek gibi dar yolla karşılaşması kaçınılmazdır. Bir uçak yıldırımla "coşkuyla kucaklandığında", genellikle ciddi uçuş kazalarına neden olur.
Bir uçağa yılda ortalama bir kez yıldırım düşüyor (Resim kaynağı: www.thermofisher.com)
Yıldırımın uçağa verdiği hasarın en sezgisel tezahürleri yanma, erozyon ve yapısal deformasyondur. Yıldırım akımı uçağın gövdesinden geçtiğinde, birkaç mikrosaniye içinde muazzam bir enerji iletebilir, bu da malzemenin erimesine veya buharlaşmasına neden olur ve parçalar hasar görür veya bozulur. Gerçekten "konuşma ile gülme arasında ve dumanda kaybolur". Yakıt girişinde yanıcı bir yağ ve gaz karışımı varsa durum daha da kötüye gidecektir.Bu durumda tutuşma ihtimali çok yüksektir Alevler maalesef yakıt deposuna kaçarsa şiddetli yakıt patlamasına neden olur. Aralık 1978'de, bir ABD C-130 nakliye uçağı, yakıt deposuna yıldırım çarptı, bu da bir patlamaya neden oldu ve düştü.
Çıplak gözle görülebilen hasara ek olarak, yıldırım genellikle uçağın etrafında değişen bir manyetik alan oluşturur ve bu da uçağın iç devrelerinde voltaj ve akımı indükler. Modern uçakların genellikle uçuş kontrol sistemleri gibi gelişmiş elektronik ve elektrikli ekipmanlarla donatıldığını ve uçak yapılarında maliyetleri ve ağırlığı azaltmak için giderek daha fazla kompozit malzeme kullanıldığını biliyoruz. Söylemeye gerek yok, elektronik cihazlar elektromanyetik ortama karşı çok hassastır. Daha da kötüsü, kompozit malzemeler metallere göre çok daha düşük elektriksel iletkenliğe sahiptir, sadece daha fazla enerji absorbe etmekle kalmaz, aynı zamanda son derece sınırlı elektromanyetik koruma kapasitesine sahiptir ve bu da onları yıldırım ortamlarına daha duyarlı hale getirir. Tam da elektromanyetik etkinin görünmez dev eli nedeniyle, yıldırım uçağın elektronik ve elektrikli ekipmanına müdahale ederek uçuş güvenliğini ciddi şekilde tehdit edebilir.
Yıldırım düşmesinden sonra uçağın yatay dengeleyicisi, dümeni ve diğer bileşenleri ciddi şekilde hasar gördü (resim kaynağı: www.boeing.com)
Gök gürültüsü ve şimşek karşısında uçak oturup ölmeyi bekleyebilir mi? Tabii ki değil.
Yıldırımla mücadelenin en etkili yolu, kaçınmaktır. Uçaktaki hava durumu radarı, uçuş ortamını gerçek zamanlı olarak inceleyebilir ve yerden hava tahmini, uçağı şiddetli fırtınalı alanlardan olabildiğince uzak tutmak için pilotun hava durumu bilgilerini almasına da yardımcı olabilir. Ancak insanlar genellikle nehir boyunca yürürler ve ayakkabılarını ıslatmamak kaçınılmazdır.Uçakların ve araç üstü ekipmanların güvenliğini sağlamak için yıldırımdan korunma tasarlanmalıdır.
Yıldırımdan korunma tasarımında, yakıt deposu şüphesiz en önceliklidir. Yakıt tankının yanmasını ve patlamasını önlemek için yakıt sistemi, direkt deşarj ark yapışması olasılığının çok düşük olduğu bir alana yerleştirilir. Yakıt deposu ve potansiyel olarak canlı parçaları da düşük empedanslı yollar olarak tasarlanmıştır. Böylelikle yıldırım akımı geçtiğinde oluşan ısı çok büyük olmayacak ve bileşenlerin boşlukları arasında elektrik kıvılcımları oluşması kolay olmayacaktır. Aynı şekilde uçak gövdesi, dış yüzey ve yapı da düşük empedanslı yollar olarak tasarlanmıştır. Gök gürültüsü ve şimşekle başa çıkmanın bu yöntemi tek kelimeyle özetlenebilir: rehber.
Uçağın yakıt tankından geçen yıldırım akımının yolu ve arızaya neden olabileceği alan (Resim kaynağı: NASA)
Boeing 767'nin kanadındaki boşaltma fırçaları (resim kaynağı: aerosavvy.com)
Uçaktaki şarj cihazlarının ve sensörlerin dağılımı (resim kaynağı: referans)
____________________________________________________________________
Referanslar:
Wang Tianshun. Uçak yıldırımdan korunma Uçak Tasarımı, 2001, 21 (4): 48-52.
Wang Tianshun, Lei Hong, Li Feng ve diğerleri Uçak yıldırımdan korunma tasarımı ve yeterlilik testi Uçak Tasarımı, 2009, 29 (5): 54-59.
Duan Zemin. Uçak Yıldırımdan Korunmaya Genel Bakış Yüksek Gerilim Teknolojisi, 2017, 43 (5): 1393-1399.
Zheng Xiuhua. Uçak yıldırımdan korunma tasarımında yıldırım bastırıcı uygulaması. Çin Bilim ve Teknoloji Bilgileri, 2018 (14): 18-19.
Liu Huiping. Karbon fiber kompozit malzemelerin yıldırım hasarı özellikleri üzerine araştırma. Hefei: Hefei University of Technology, 2016.
Guerra-Garcia C, Nguyen N C, Peraire J, ve diğerleri.Uçakla tetiklenen yıldırım çarpması riskinin azaltılması için şarj kontrol stratejisi. AIAA Journal, 2018, 56 (5): 1988-2002.
Eser sahibi: Zhu Lei
