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为避免飞机被雷击,需要给飞机“充电”?

时间: 2020年05月08日 | 作者: Mark Fischetti | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)
研究测试表明,减小雷击概率的最佳方式或许是反其道而行之:给飞行器外部带上一定的电荷。


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图片来源:pixabay


撰文 | 马克·菲谢蒂(Mark Fischetti)

翻译 | 董子晨曦


如果你正在一架飞机上,突然间听到一声巨响或是看到窗外划过一阵闪光,你所在的飞机可能被闪电击中了。在这种情况下,飞行员应当尽快降落,检查雷击对飞机外壳、结构以及电子器件的潜在伤害。这是至关重要的安全操作,然而也会造成航班延误甚至取消。近期测试表明,减小雷击概率的最佳方式或许是反其道而行之:给飞行器外部带上一定的电荷。


航行期间,带正电和负电的颗粒(也就是离子)会在飞行器表面堆积,尤其是在外形比较尖锐的地方,比如机头、尾翼以及机翼尖端等。如果在飞机进入大气层中的带电区域之前,机身出现了大的电荷差或者极化现象,带电离子更有可能沿着飞行器流动,并与云层形成完整的电回路,这样就会导致大幅放电形成闪电。2018年,麻省理工学院的航空工程师卡门·瓜拉-加西亚(Carmen Guerra-Garcia)和同实验室的研究生科林·帕万(Colin Pavan)做了一项计算机模拟,找出了一种可能解决带电离子堆积的方法:在飞行器上施加负电荷。


去年,瓜拉-加西亚和帕万利用一台10米高的电场发生器测试了模型飞机,记录了在不同条件下飞机表面的电荷是如何累积和消散的。相关数据发表在今年1月的《地球物理研究:大气层》(Journal of Geophysical Research: Atmospheres)杂志上。数据证实,是沿机身的离子流(相当于“导火索”)触发了闪电。因此,对飞机表面施加负电荷或许有助于防止放电现象。目前,该团队正在研究如何在飞机表面施加离子,以此减弱极化效应。


“给飞机充电听起来很疯狂,但是负电荷却可以阻碍机身表面正电荷的累积,从而阻断诱发闪电的导火索。”挪威卑尔根大学的航空工程师帕罗夫·柯奇金(Pavlo Kochkin,并未参与这项研究)指出。柯奇金在自己的研究中记录了新飞机试航中遭遇闪电的次数。受这项成果的启发,他正在搭建一套雷雨模拟器,能够生成不同带电程度的空气与水蒸气环境。