Sidovy av modellplanet med 1 meter vingspann som användes i experimenten med både positiv och negativ blixt. Kredit:Carmen Guerra-Garcia
Det kan finnas ett sätt att göra flygplan mindre benägna att blixtnedslag, enligt ny forskning som utforskar flygplanets roll i de elektriska händelserna. Tricket, förvånande, kan vara att ge flygplan lite elektrisk laddning när de är i luften, säger forskare som rapporterar om sitt experimentella arbete i AGU Journal of Geophysical Research:Atmospheres .
Det genomsnittliga kommersiella flygplanet träffas en eller två gånger per år av blixten. Varje gång ett flygplan träffas, den tas ur drift för inspektioner och reparationer. Detta orsakar flygförseningar och inställda flyg. Att hitta ett sätt att minska blixtnedslag kan spara tid och pengar.
För detta ändamål, ett team av forskare vid Massachusetts Institute of Technology (MIT) och Technical University of Catalonia (UPC) byggde en apparat runt ett modellplan för att lära sig hur flygplan interagerar elektriskt med den laddade himlen runt dem. Detta inkluderar att undersöka det kontraintuitiva sättet som blixtar börjar vid flygplanets kanter och rör sig ut i himlen.
"Plan flyger inte in i blixtar. De utlöser faktiskt blixtar, sa Carmen Guerra-Garcia, en biträdande professor vid MIT involverad i studien. Planen skapar vad som kallas positiva och negativa ledare, som är de snabbrörliga joniserade kanalerna som utvecklas till blixtar. – Blixten skulle inte ha hänt om flygplanet inte varit där, " Hon sa.
I apparaten, forskarna simulerade ett elektriskt fält mellan molnen och marken och ändrade sedan laddningen på modellflygplanet. För detta använde de en generator för statisk elektricitet – som de som får håret att resa sig på ett vetenskapsmuseum – kopplad till modellflygplanet. Detta gjorde det möjligt för dem att se hur laddningen på flygplanet ändrade tröskelvärdena för att utlösa blixtnedslag.
Faktiska kommersiella flygplan är designade för att ständigt tömma ut all statisk laddning som byggs upp medan de är i luften, sa Colin Pavan, en doktorand vid MIT och huvudförfattare till den nya studien. Detta beror på att statisk elektricitet kan störa och skada elektroniken. Som ett resultat, kommersiella flygplan är nära elektriskt neutrala när de flyger genom luften.
Ett schema över apparaten som används för att testa flygplansladdning och blixtnedslag. Notera Van de Graaf (VDG)-generatorn som används för att ladda modellplanet. Kredit:Pavan, et al., 2020, JGR Atmosfärer
Neutral verkar vara ett bra sätt att flyga, när de är i närheten av laddade luftmassor i stormmoln. Dock, det är inte vad MIT/UPC-teamet hittade. Istället, de upptäckte att deras modellplan var mer benägna att blixtnedslag när det var neutralt.
"När det gäller att undvika blixtnedslag, dessa experiment tyder på att du kan flyga säkert genom omgivande fält som är 30 % högre om flygplanet har en viss laddning, sa Guerra Garcia.
Hur det kan översättas till flygplansoperationer och design är ännu inte känt. Tills vidare, MIT-teamet hoppas kunna utforska detaljerna om hur blixtledare skapas och sprids från flygplan och upp i himlen.
"Vi undersöker också metoder för laddning av flygplan, sade Guerra-Garcia. "Kan du göra det och kontrollera det?"
Hon betonar att liksom många frågor som involverar blixtar, det finns fortfarande mycket att lära, eftersom blixtar är notoriskt svåra att studera.
"Det är förvånande", sa Guerra-Garcia. "Det är ett riktigt gammalt problem men det finns många okända."
Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.
