Изхвърляния с крило Това явление може да бъде полезно
Изпусканията на корона са възможни предвестници на удари от мълния. Американски изследователи установиха, че като плаващ обект крилата се държат по различен начин от очакваното - това може да бъде много полезно.
Изследователи от MIT са изследвали как може да се намали рискът от удари на мълния в самолетите.
От векове моряците познават Елмсфайър като предвестник на гръмотевична буря. При напрегнатост на електрическото поле над 100 kV/m непрекъснати разряди се получават върху високи предмети като корабни мачти. Пилотите също наблюдават явлението: ако техният самолет пресича бурен фронт, такива коронални разряди се образуват в краищата на крилата или на предното стъкло. Те се разглеждат като предвестници на удар на мълния. Самолетите са добре защитени като клетки на Фарадей - бордовата електроника също обикновено успешно предпазва от пренапрежения - но устройствата все още могат да се повредят.
Досега беше известно, че короновият разряд може да се усили във вятъра. Сега авиокосмическите инженери от Масачузетския технологичен институт (MIT) са установили, че въздушните течения имат обратен ефект върху незаземени обекти като самолети. Колкото по-силен е вятърът, толкова по-слаб е коронният разряд.
Гръмотевичната облачност гледана физически
Предистория: В рамките на гръмотевичен облак триенето може да доведе до генериране на допълнителни електрони. Създава се поле, което може да стигне до земята. Ако това поле е достатъчно силно, то може да йонизира околните въздушни молекули и да превърне неутралния въздух в зареден газ или плазма. Този процес се случва най-често около остри, проводими предмети като върховете на крилата, тъй като тези заострени структури са склонни да фокусират електрическото поле.
Веднага щом се образува плазма, молекулите в плазмата започват да светят в процеса на коронен разряд, при което излишните електрони в електрическото поле се сблъскват с молекулите и ги поставят в възбудено състояние. За да се върнат в основното си състояние, молекулите изпращат фотон с дължина на вълната, която съответства на характерното синкаво сияние на Огъня на бряста за кислород и азот.
В предишни лабораторни експерименти учените установяват, че този блясък и енергията на коронен разряд се увеличават в присъствието на вятър. Силен порив на вятъра може да отнесе положително заредени йони, които локално предпазват електрическото поле и намаляват неговия ефект. Тези експерименти се провеждат най-вече с електрически заземени конструкции. Сега екипът на MIT се зачуди дали това се отнася и за незаземени конструкции като крилата на самолет.
Експерименти в аеродинамичния тунел
За да проверят своята хипотеза, инженерите изградиха проста дървена конструкция на крилото и увиха конструкцията си в алуминиево фолио, така че моделът да бъде електропроводим. Вместо да генерират електрическо околно поле като при гръмотевична буря, което би отнело доста време, инженерите са работили с алтернативна структура. Те създадоха короновия разряд с метална жица, която вървеше успоредно на дължината на крилото и беше свързана с източник на високо напрежение между проводника и крилото. Те прикрепиха крилото към основа, направена от изолационен материал, за да го плава. Цялата конструкция беше поставена във вятърния тунел при скорост на вятъра до 50 метра в секунда. Изследователите също промениха напрежението на жицата. Всички светлинни явления бяха записани с камера. Резултатът ви е изненадващ. Тъй като силата на коронарния разряд и произтичащата от това яркост намаляват с увеличаване на вятъра - за разлика от заземените структури.
От лабораторията до приложението
„Вълнуващото при това изследване е, че в хода на експеримента всъщност открихме, че класическите теории за короновия разряд във вятъра не се отнасят за самолети, които са електрически изолирани от заобикалящата ги среда“, казва Кармен Гера-Гарсия заедно. Тя е асистент по аерокосмическа техника в MIT.
Проектът беше частично финансиран от Boeing, което позволява да се направят заключения относно практическата му значимост. Пилотите винаги се опитват да избягват гръмотевични бури. За това са налични обширни технически помощни средства. Ако обаче не успеят, по-нататъшни технически мерки могат да помогнат да се сведе до минимум рискът от мълния. В същото време въздушният поток, генериран от самолети, също може да се използва за контрол на коронарните разряди. Първите експерименти не позволяват да се правят подробни заключения относно самолетите; лабораторният модел е значително опростен. Изследователите също знаят от предишни експерименти, че повърхността на самолет може да бъде заредена отрицателно, за да неутрализира положителните носители на заряд и да намали риска от мълния.