为飞机表面泵入带电粒子或可减少雷击  

测试表明,电荷积聚不平衡会引发飞机雷击 

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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。


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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。

马克·费斯切蒂 (Mark Fischetti) 在《大众科学》担任高级编辑已有 17 年,负责可持续发展问题,包括气候、天气、环境、能源、食物、水、生物多样性、人口等等。 他负责委派和编辑记者和科学家撰写的专题文章、评论和新闻,也以这些形式进行写作。 他编辑《历史》专栏,该杂志的专栏着眼于纵观历史的科学进步。 他是两本衍生杂志的创始执行编辑:《大众科学·思想》和《大众科学·地球 3.0》。 他 2001 年为该杂志撰写的自由撰稿文章《淹没新奥尔良》预测了像卡特里娜飓风这样的风暴将给这座城市带来的广泛灾难。 他的视频 您死后身体会发生什么? 在 YouTube 上的观看次数超过 1200 万次。 费斯切蒂曾为《纽约时报》、《体育画报》、《史密森尼杂志》、《技术评论》、《快公司》等众多刊物撰写自由撰稿文章。 他与万维网发明者蒂姆·伯纳斯-李 (Tim Berners-Lee) 合着了《编织网络》一书,讲述了万维网诞生的真实故事。 他还与微生物学家埃莉诺·列维 (Elinor Levy) 合着了《新型致命疾病》。 费斯切蒂曾任《IEEE Spectrum 杂志》和《Family Business Magazine》的执行编辑。 他拥有物理学学位,并两次担任路易斯安那州百年学院公民文化阿塔维研究员,该学院授予他荣誉博士学位。 2021 年,他荣获美国地球物理联合会的罗伯特·C·考恩科学新闻持续成就奖,该奖项旨在表彰其在地球和空间科学领域的杰出报道生涯。 他曾出现在 NBC 的《与媒体见面》、CNN、历史频道、NPR 新闻和众多新闻广播电台中。 在 X(原 Twitter)上关注费斯切蒂 @markfischetti

更多作者:马克·费斯切蒂 (Mark Fischetti)
《大众科学》杂志第 322 卷第 5 期本文最初以“反击”为标题发表于《大众科学》杂志 第 322 卷第 5 期(),第 15 页
doi:10.1038/scientificamerican0520-15
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