Anonim

Pesawat bermuatan listrik bisa menghindari sambaran petir

Pesawat terbang

David Szondy

12 Maret 2018

Tes laboratorium petir pada pesawat model (Kredit: MIT / Joan Montanya / Politeknik Universitas Catalonia)

Petir adalah pilot udara yang lebih suka dihindari, tetapi diperkirakan bahwa setiap pesawat komersial disambar petir setahun sekali. Meskipun statistik ini tidak mengkhawatirkan seperti yang terlihat, para insinyur dari MIT, di bawah sponsor Boeing, mencari untuk menurunkan angka dengan muatan listrik pesawat terbang untuk membuat mereka kurang menarik bagi petir.

Ketika pesawat komersial besar menghadapi sambaran petir (yang sering dipicu oleh pesawat itu sendiri), hal itu dapat menyebabkan kilatan dan ledakan yang mengkhawatirkan, tetapi sangat sedikit kerusakan yang biasanya terjadi. Faktanya, kecelakaan pesawat terakhir di Amerika Serikat akibat petir terjadi pada tahun 1967 ketika sebuah serangan menyebabkan ledakan bahan bakar yang dahsyat.

Alasan petir menyambar, meski dramatis, menyebabkan kerusakan kecil karena pesawat konvensional dengan lambung paduan aluminium pada dasarnya adalah sangkar Faraday terbang. Yaitu, silinder logam berongga yang tahan terhadap medan listrik statis.

Ketika sebuah pesawat berada di sekitar badai listrik, lambungnya mengembangkan muatan listrik, yang mempolarisasinya. Salah satu ujung pesawat mengembangkan muatan negatif dan muatan positif lainnya. Ketika muatan ini menjadi cukup kuat, itu menghasilkan pemimpin positif. Yaitu, aliran plasma yang sangat konduktif, yang merupakan tahap sebelumnya untuk sambaran petir. Para pemimpin ini dapat menutup sirkuit antara awan bermuatan listrik dan tanah, dan seberkas penerangan melewati pesawat membawa hingga 300.000 amps pada satu miliar volt.

Biasanya, ini tidak menyebabkan kerusakan apa pun karena efek Faraday, tetapi lambung pesawat tidak seragam dan ada segala macam antena, kabel dan struktur lain yang dapat menyebabkan arus listrik petir masuk. Panel interior juga bisa dikenakan biaya, yang kemudian dapat melengkung dan merusak peralatan listrik yang sensitif. Selain itu, banyak pesawat saat ini menggabungkan material komposit, yang kurang konduktif daripada aluminium.

Selama beberapa dekade, para insinyur telah melindungi pesawat terhadap petir dengan memasang pelindung, landasan, penekan lonjakan, dan tindakan lainnya. Ini terutama terjadi pada tangki bahan bakar. Selain itu, pesawat yang terbuat dari komposit memiliki jaring metalik halus yang dimasukkan di dalamnya untuk bertindak sebagai sangkar Faraday.

Namun, meskipun pesawat modern dapat bertahan dari sambaran petir dengan kerusakan yang relatif kecil, insiden semacam itu dapat berarti perbaikan yang sangat mahal untuk komposit atau, setidaknya, pemeriksaan yang teliti dari setiap jengkal pesawat untuk memastikannya ' Masih layak terbang. Ini menyebabkan penundaan dan biaya uang dalam industri yang sudah memiliki margin keuntungan sangat tipis, sehingga apa pun yang dapat menghindari situasi seperti itu disambut baik.

Ide MIT adalah untuk menghindari sambaran petir dengan meletakkan muatan listrik negatif sementara di pesawat sebagai cara meredam setiap muatan positif. Ini mencegah muatan keseluruhan mencapai tingkat kritis dan memulai sambaran petir. Ini akan dilakukan melalui sistem sensor dan aktuator otomatis yang diberi pasokan listrik kecil. Sensor akan mendeteksi setiap penumpukan muatan listrik dan aktuator akan mengirimkan muatan balasan yang tidak jauh lebih kuat daripada yang dibutuhkan untuk menyalakan bola lampu.

Para peneliti MIT mengembangkan model matematika dari pemogokan petir yang dipicu oleh pesawat yang menunjukkan bagaimana para pemimpin muncul di titik-titik yang berlawanan di pesawat dan bagaimana hal ini berevolusi menjadi sambaran petir. Mereka menemukan bahwa dengan mengisi pesawat, medan listrik ambien harus 50 persen lebih kuat untuk menghasilkan seorang pemimpin - sangat mengurangi kemungkinan pemogokan.

"Kami berusaha membuat pesawat tidak terlihat oleh petir, " kata Jaime Peraire, kepala Departemen Aeronautika dan Astronautika MIT. "Selain solusi teknologi ini, kami sedang mengerjakan pemodelan fisika di belakang proses. Ini adalah bidang di mana ada sedikit pemahaman, dan ini benar-benar merupakan upaya untuk menciptakan beberapa pemahaman tentang sambaran petir yang dipicu oleh pesawat, dari bawah ke atas . "

Tim saat ini sedang mencari bagaimana layaknya gagasan itu dalam praktik. Mahasiswa pascasarjana Theodore Mouratidis sedang melakukan tes pada bola logam di Wright Brothers Wind Tunnel MIT, dan harapannya adalah segera melanjutkan ke eksperimen yang lebih realistis dengan menerbangkan drone melalui badai petir yang sebenarnya. Salah satu kendala adalah bagaimana membuat sistem merespon cukup cepat dalam kondisi badai.

"Skenario yang bisa kita atasi terbang ke area di mana ada awan badai, dan awan badai menghasilkan intensifikasi medan listrik di atmosfer, " kata Emeritus Professor Manuel Martinez-Sanchez. "Itu bisa dirasakan dan diukur di atas kapal, dan kami dapat mengklaim bahwa untuk acara yang relatif lambat-berkembang, Anda dapat mengisi pesawat dan beradaptasi secara real time. Itu cukup layak."

Penelitian ini dipublikasikan di American Institute of Aeronautics and Astronautics Journal .

Sumber: MIT

Tes laboratorium petir pada pesawat model (Kredit: MIT / Joan Montanya / Politeknik Universitas Catalonia)

Direkomendasikan Pilihan Editor