為飛機表面泵入帶電粒子或可減少雷擊  

測試表明,電荷積聚不平衡會引發飛機雷擊 

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如果您在飛機上,突然聽到一聲巨響或看到窗外閃光,您的飛機可能剛剛遭受雷擊。發生這種情況時,飛行員應儘快降落,以便檢查飛機蒙皮、結構或電子裝置是否可能損壞。此規程對於安全至關重要,但可能會造成代價高昂的航班延誤和取消。最近的測試表明,或許與直覺相反,減少雷擊機會的最佳方法可能是向飛機外部新增電荷。

在飛行過程中,帶正電和負電的粒子(稱為離子)會在飛機表面部件上積聚,尤其是在鼻錐、尾翼和翼尖等尖銳部位。如果飛機在飛入大氣中帶電區域之前,表面形成了較大的電荷差異或極化,則離子更有可能沿著飛機流動,並與雲層形成電路,從而引發強大的放電現象——即閃電。麻省理工學院航空航天工程師卡門·格拉·加西亞 (Carmen Guerra-Garcia) 及其實驗室的研究生科林·帕萬 (Colin Pavan) 在 2018 年進行的計算機模擬揭示了一種可能的離子積聚解決方案:向飛機新增負電荷。

去年,格拉·加西亞和帕萬測試了一個帶有 10 米高電場發生器的模型飛機,並使其經受各種條件,測量電荷的積累和消散情況。1 月份發表在《地球物理研究雜誌:大氣》(Journal of Geophysical Research: Atmospheres) 上的資料證實,沿飛機的離子流(或“先導”)引發了雷擊,而對飛機進行負電荷充電有助於防止此類放電。該團隊正在研究將離子泵入飛機表面的裝置如何減少極化現象。


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挪威卑爾根大學的航空航天工程師帕夫洛·科奇金 (Pavlo Kochkin) 說:“給飛機充電聽起來很瘋狂,但是新增負電荷以防止正電荷積聚可能有助於阻止先導的形成。”科奇金沒有參與這項工作。 在他自己的研究中,他記錄了新飛機試飛期間的雷擊情況。 受麻省理工學院研究結果的啟發,他正在建立一個雷雨雲模擬器,該模擬器可以生成不同程度的帶電空氣和水蒸氣。 模型飛機可能會測試電荷發射器如何減少雷擊的可能性。

馬克·費斯切蒂 (Mark Fischetti) 在《大眾科學》擔任高階編輯已有 17 年,負責可持續發展問題,包括氣候、天氣、環境、能源、食物、水、生物多樣性、人口等等。 他負責委派和編輯記者和科學家撰寫的專題文章、評論和新聞,也以這些形式進行寫作。 他編輯《歷史》專欄,該雜誌的專欄著眼於縱觀歷史的科學進步。 他是兩本衍生雜誌的創始執行編輯:《大眾科學·思想》和《大眾科學·地球 3.0》。 他 2001 年為該雜誌撰寫的自由撰稿文章《淹沒新奧爾良》預測了像卡特里娜颶風這樣的風暴將給這座城市帶來的廣泛災難。 他的影片 您死後身體會發生什麼? 在 YouTube 上的觀看次數超過 1200 萬次。 費斯切蒂曾為《紐約時報》、《體育畫報》、《史密森尼雜誌》、《技術評論》、《快公司》等眾多刊物撰寫自由撰稿文章。 他與全球資訊網發明者蒂姆·伯納斯-李 (Tim Berners-Lee) 合著了《編織網路》一書,講述了全球資訊網誕生的真實故事。 他還與微生物學家埃莉諾·列維 (Elinor Levy) 合著了《新型致命疾病》。 費斯切蒂曾任《IEEE Spectrum 雜誌》和《Family Business Magazine》的執行編輯。 他擁有物理學學位,並兩次擔任路易斯安那州百年學院公民文化阿塔維研究員,該學院授予他榮譽博士學位。 2021 年,他榮獲美國地球物理聯合會的羅伯特·C·考恩科學新聞持續成就獎,該獎項旨在表彰其在地球和空間科學領域的傑出報道生涯。 他曾出現在 NBC 的《與媒體見面》、CNN、歷史頻道、NPR 新聞和眾多新聞廣播電臺中。 在 X(原 Twitter)上關注費斯切蒂 @markfischetti

更多作者:馬克·費斯切蒂 (Mark Fischetti)
《大眾科學》雜誌第 322 卷第 5 期本文最初以“反擊”為標題發表於《大眾科學》雜誌 第 322 卷第 5 期(),第 15 頁
doi:10.1038/scientificamerican0520-15
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