科學(xué)研究:給飛機(jī)施加負(fù)電荷
圖片來源:Pixabay
如果你正在一架飛機(jī)上,突然間聽到一聲巨響或是看到窗外劃過一陣閃光,你所在的飛機(jī)可能被閃電擊中了。在這種情況下,飛行員應(yīng)當(dāng)盡快降落,檢查雷擊對飛機(jī)外殼、結(jié)構(gòu)以及電子器件的潛在傷害。這是至關(guān)重要的安全操作,然而也會造成航班延誤甚至取消。近期測試表明,減小雷擊概率的最佳方式或許是反其道而行之:給飛行器外部帶上一定的電荷。
航行期間,帶正電和負(fù)電的顆粒(也就是離子)會在飛行器表面堆積,尤其是在外形比較尖銳的地方,比如機(jī)頭、尾翼以及機(jī)翼尖端等。如果在飛機(jī)進(jìn)入大氣層中的帶電區(qū)域之前,機(jī)身出現(xiàn)了大的電荷差或者極化現(xiàn)象,帶電離子更有可能沿著飛行器流動,并與云層形成完整的電回路,這樣就會導(dǎo)致大幅放電形成閃電。2018年,麻省理工學(xué)院的航空工程師卡門·瓜拉-加西亞(Carmen Guerra-Garcia)和同實(shí)驗(yàn)室的研究生科林·帕萬(Colin Pavan)做了一項(xiàng)計算機(jī)模擬,找出了一種可能解決帶電離子堆積的方法:在飛行器上施加負(fù)電荷。
去年,瓜拉-加西亞和帕萬利用一臺10米高的電場發(fā)生器測試了模型飛機(jī),記錄了在不同條件下飛機(jī)表面的電荷是如何累積和消散的。相關(guān)數(shù)據(jù)發(fā)表在《地球物理研究:大氣層》(
Journal of Geophysical Research: Atmospheres)雜志上。數(shù)據(jù)證實(shí),是沿機(jī)身的離子流(相當(dāng)于“導(dǎo)火索”)觸發(fā)了閃電。因此,對飛機(jī)表面施加負(fù)電荷或許有助于防止放電現(xiàn)象。目前,該團(tuán)隊(duì)正在研究如何在飛機(jī)表面施加離子,以此減弱極化效應(yīng)。
“給飛機(jī)充電聽起來很瘋狂,但是負(fù)電荷卻可以阻礙機(jī)身表面正電荷的累積,從而阻斷誘發(fā)閃電的導(dǎo)火索。”挪威卑爾根大學(xué)的航空工程師帕羅夫·柯奇金(Pavlo Kochkin,并未參與這項(xiàng)研究)指出??缕娼鹪谧约旱难芯恐杏涗浟诵嘛w機(jī)試航中遭遇閃電的次數(shù)。受這項(xiàng)成果的啟發(fā),他正在搭建一套雷雨模擬器,能夠生成不同帶電程度的空氣與水蒸氣環(huán)境。
撰文:馬克·菲謝蒂(Mark Fischetti)
翻譯:董子晨曦
文章來源:環(huán)球科學(xué)
關(guān)注【深圳科普】微信公眾號,在對話框:
回復(fù)【最新活動】,了解近期科普活動
回復(fù)【科普行】,了解最新深圳科普行活動
回復(fù)【研學(xué)營】,了解最新科普研學(xué)營
回復(fù)【科普課堂】,了解最新科普課堂
回復(fù)【科普書籍】,了解最新科普書籍
回復(fù)【團(tuán)體定制】,了解最新團(tuán)體定制活動
回復(fù)【科普基地】,了解深圳科普基地詳情
回復(fù)【觀鳥知識】,學(xué)習(xí)觀鳥相關(guān)科普知識
回復(fù)【博物學(xué)院】,了解更多博物學(xué)院活動詳情
?