如果您在飞机上,突然听到一声巨响或看到窗外闪光,您的飞机可能刚刚遭受雷击。发生这种情况时,飞行员应尽快降落,以便检查飞机蒙皮、结构或电子设备是否可能损坏。此规程对于安全至关重要,但可能会造成代价高昂的航班延误和取消。最近的测试表明,或许与直觉相反,减少雷击机会的最佳方法可能是向飞机外部添加电荷。
在飞行过程中,带正电和负电的粒子(称为离子)会在飞机表面部件上积聚,尤其是在鼻锥、尾翼和翼尖等尖锐部位。如果飞机在飞入大气中带电区域之前,表面形成了较大的电荷差异或极化,则离子更有可能沿着飞机流动,并与云层形成电路,从而引发强大的放电现象——即闪电。麻省理工学院航空航天工程师卡门·格拉·加西亚 (Carmen Guerra-Garcia) 及其实验室的研究生科林·帕万 (Colin Pavan) 在 2018 年进行的计算机模拟揭示了一种可能的离子积聚解决方案:向飞机添加负电荷。
去年,格拉·加西亚和帕万测试了一个带有 10 米高电场发生器的模型飞机,并使其经受各种条件,测量电荷的积累和消散情况。1 月份发表在《地球物理研究杂志:大气》(Journal of Geophysical Research: Atmospheres) 上的数据证实,沿飞机的离子流(或“先导”)引发了雷击,而对飞机进行负电荷充电有助于防止此类放电。该团队正在研究将离子泵入飞机表面的设备如何减少极化现象。
支持科学新闻事业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道: 订阅。 通过购买订阅,您将帮助确保有关当今塑造我们世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
挪威卑尔根大学的航空航天工程师帕夫洛·科奇金 (Pavlo Kochkin) 说:“给飞机充电听起来很疯狂,但是添加负电荷以防止正电荷积聚可能有助于阻止先导的形成。”科奇金没有参与这项工作。 在他自己的研究中,他记录了新飞机试飞期间的雷击情况。 受麻省理工学院研究结果的启发,他正在创建一个雷雨云模拟器,该模拟器可以生成不同程度的带电空气和水蒸气。 模型飞机可能会测试电荷发射器如何减少雷击的可能性。