رعد و برق با هواپیما چه می کند؟

تماشای برخورد صاعقه به هواپیما در ارتفاع 35 هزار پایی از سطح زمین برای مسافرانی که ترس از پرواز دارند، می تواند وحشت آفرین باشد. اگرچه این موضوع برای خلبان ها، خدمه کابین و بسیاری از کارشناسان هوانوردی امری عادی به نظر می رسد. با اینکه آمارها در کشوری پر صاعقه مانند آمریکا حکایت از این دارند که سالانه 25 میلیون صاعقه در این کشور رخ می دهد و به طور متوسط 49 نفر را به کام مرگ می فرستد، تعداد حوادث ناشی از برخورد رعد و برق به هواپیما در طول تاریخ پروازهای مسافری از تعداد انگشتان یک دست هم کمتر است. ضمن اینکه تولیدکنندگان هواپیما هم تمام تلاش خود را برای پیاده سازی امور ایمنی در هواپیماها در هنگام مواجهه با صاعقه به کار بسته اند. با این وجود ممکن است برای شما جالب باشد که بخواهید بدانید در هنگام برخورد صاعقه با هواپیما دقیقا چه اتفاقی می افتد. به همین منظور ادامه این مطلب را در قاصدک 24 دنبال کنید.

با برخورد صاعقه به هواپیما چه اتفاقی می افتد؟

تخمین زده می شود که به طور متوسط هر پرواز مسافری در آمریکا سالانه حداقل بیش از یک بار مورد برخورد صاعقه قرار می گیرد. در حقیقت هواپیما در هنگام پرواز از میان یک منطقه پر ابر با بار الکتریکی زیاد، خود موجب ایجاد صاعقه می شود. در چنین مواردی نور صاعقه در هواپیما شکل گرفته و در جهت های مخالف گسترش پیدا می کند. اگرچه سابقه چنین مواردی اندک است، اما هواپیماهای شخصی و تجاری کوچک تر به خاطر اندازه کوچک تر خود و اینکه می توانند از قرار گرفتن در معرض آب و هوای مولد صاعقه اجتناب کنند، کمتر مورد اصابت صاعقه قرار می گیرند.

آخرین مورد حادثه هواپیمای مسافری که در آمریکا در اثر برخورد صاعقه اتفاق افتاد نیز به سال 1967 برمی گردد که در آن صاعقه منجر به یک انفجار بزرگ در باک سوخت هواپیما شد. از آن زمان تا کنون تجربیات زیادی در مورد اینکه صاعقه چگونه می تواند هواپیما را تحت تأثیر قرار دهد، به دست آمده است. در نتیجه این تجربیات، تکنیک های محافظتی بهبود یافته اند. امروزه هواپیماها مجموعه کاملی از تست های مربوط به صاعقه را پشت سر می گذارند تا ایمنی آنها به تأیید برسد.

کدام بخش های هواپیما در مقابل صاعقه آسیب پذیر هستند؟

هر چند که مسافران و خدمه در هنگام برخورد صاعقه به هواپیما، نوری را می بینند و صدایی هم به گوش می رسد، به واسطه اقدامات حفاظتی و نیز بخش های حساس هواپیما، اتفاق جدی برای آن رخ نمی دهد. در مرحله اول صاعقه به یک قسمت انتهایی از هواپیما مانند دماغه یا نوک بال برخورد می کند. سپس هواپیما از میان نور صاعقه پرواز می کند. در این حالت و در حالی که هواپیما در مدار الکتریکی بین مناطق ابری از قطب های مخالف است، صاعقه به بدنه هواپیما برخورد می کند. این جریان از طریق پوسته و ساختارهای بیرونی هواپیما عبور کرده و از دیگر نقاط انتهایی آن مانند دُم خارج می شود. در چنین شرایطی خلبان ها گاهی یک سوسوی نور موقت یا تداخل کوتاه مدت در تجهیزات هواپیما را تجربه می کنند.

این را باید اضافه کرد که بدنه بیشتر هواپیماها به طور عمده از آلومینیوم تشکیل شده که رسانای بسیار خوبی برای جریان الکتریسیته است. مهندس هواپیما با اطمینان از این موضوع که هیچ خللی در این مسیر هدایت کننده وجود نخواهد داشت، می تواند مطمئن شود که بخش اعظمی از جریان صاعقه در قسمت بیرونی هواپیما باقی خواهد ماند. البته برخی از هواپیماهای مدرن مانند بوئینگ 787 و ایرباس ای 350 از مواد کامپوزیت پیشرفته ساخته شده اند که خود به طرز چشمگیری در مقایسه با آلومینیوم کمتر رسانا هستند.

در حقیقت کامپوزیت از یک لایه ثابت از فیبرها یا صفحات رسانا تشکیل شده تا جریان صاعقه را از خود عبور دهد. جت های مسافری جدید چندین متر سیم و تعداد زیادی کامپیوتر و دیگر تجهیزات دارند که همه چیز را از موتور تا هدست مسافران کنترل می کند. این کامپیوترها مانند تمام کامپیوترها گاهی اوقات نسبت به فشارهای برق حساس هستند.

مهندس پرواز که مسئولیت محافظت از هواپیما در مقابل صاعقه را بر عهده دارد، علاوه بر محافظت از بخش بیرونی هواپیما باید اطمینان حاصل کند که هیچ تغییرات و صدمه مخربی به تجهیزات حساس داخل هواپیما راه پیدا نکند. صاعقه ای که از پوسته بیرونی یک هواپیما عبور می کند، این قابلیت را دارد که ولتاژ برق را به سیم ها یا تجهیزات زیر پوسته هواپیما انتقال دهد. این جریان های برق را تأثیرات غیر مستقیم صاعقه می نامند. در نتیجه محافظت دقیق و کاربرد دستگاه های مقابله با فشار، مانع تأثیرات نامطلوب صاعقه در کابل ها و تجهیزات در صورت لزوم می شود.

ذکر این نکته لازم است که هر گونه مدار الکتریکی و تجهیزاتی که برای یک پرواز و فرود ایمن لازم و حیاتی هستند، باید توسط تولیدکنندگان به تأیید برسند که در مقابل صاعقه محافظت شده هستند. این تأییدیه باید توسط اداره هوانوردی فدرال یا هر نهاد مشابه دیگری در کشورهای دیگر صادر شود.

بخش دیگری از هواپیما که در معرض خطر قرار دارد، سیستم سوخت آن است که حتی یک جرقه هم می تواند در آن فاجعه آفرین باشد. بنابراین مهندسان اقدامات احتیاطی بسیاری را در پیش می گیرند تا مطمئن شوند که جریان های صاعقه در هیچ کدام از قسمت های سیستم سوخت هواپیما موجب ایجاد جرقه نمی شوند. از این رو پوسته دور مخازن سوخت در هواپیما باید به اندازه کافی ضخیم بوده تا در مقابل سوختگی مقاوم باشند. تمام بست ها و اتصالات ساختاری هواپیما نیز باید به شکلی محکم طراحی شده باشند تا مانع جرقه شوند، چرا که جریان صاعقه از یک بخش به بخش دیگر عبور می کند.

علاوه بر موارد بالا درهای دسترسی در هواپیما، کلاهک های پر کننده سوخت و تمام دریچه های مربوط به آن باید به گونه ای طراحی و مورد آزمایش قرار بگیرند که در مقابل صاعقه مقاوم باشند. تمام لوله ها و خطوط سوخت که آن را به موتورها می رسانند و نیز خود موتورها هم باید در مقابل صاعقه مقاوم سازی شده باشند. ضمن اینکه سوخت های جدید که بخارهای انفجاری کمتری تولید می کنند، امروزه به وفور مورد استفاده قرار می گیرند.

قسمت دیگری در هواپیما که ممکن است در اثر برخورد صاعقه آسیب ببیند، پوشش پلاستیکی آنتن رادار در هواپیما است که شامل رادار و دیگر تجهیزات پروازی می شود. این نکته را باید اضافه کرد که رادار برای عمل کردن نمی تواند پوشش رسانا داشته باشد. در عوض نوارهای منحرف کننده (diverter strips) جریان صاعقه که در امتداد سطح بیرونی این پوشش پلاستیکی قرار گرفته اند، از این ناحیه محافظت به عمل می آورند.

گفتنی است که این نوارها ممکن است از میله های فلزی سخت یا دگمه هایی از مواد رسانا تشکیل شده باشند که به فاصله نزدیک از یکدیگر قرار گرفته و به یک نوار پلاستیکی متصل شده باشند که به پوشش پلاستیکی (radome) چسبیده اند. نوارهای منحرف کننده به چندین شیوه، درست مانند یک میله صاعقه گیر روی ساختمان عمل می کنند.

پیشتر در مطلب آیا هواپیما در شرایط بد جوی پرواز می کند، اشاره کردیم که هواپیماهای خصوصی باید از پرواز در مسیر یا نزدیکی طوفان خودداری کنند. تکان های شدید موجود در ذرات طوفانی خود به تنهایی می توانند دردسرهای زیادی را برای خلبان یک هواپیمای کوچک ایجاد کنند. در این زمینه اداره هوانوردی فدرال آمریکا مجموعه ای جداگانه از ضوابطی دارد که در مورد محافظت از هواپیماهای شخصی در مقابل صاعقه صدق می کند که به جابجایی مسافر نمی پردازند.

یک سطح اولیه و ابتدایی از محافظت برای بدنه هواپیما، سیستم سوخت و موتورها در نظر گرفته شده است. به لحاظ سنتی بیشتر هواپیماهای کوچک تجاری از روکش آلومینیوم ساخته شده ، کنترل پروازی و موتور کامپیوتری ندارند و بنابراین کمتر در مقابل صاعقه آسیب پذیر هستند. با این وجود گزارش های متعددی از خسارت های اندک به نوک بال ها، پروانه ها و چراغ های ناوبری به ثبت رسیده است.

جمع بندی

در پایان باید افزود که افزایش استفاده از هواپیماهای ساخته شده از کامپوزیت نگرانی هایی را به وجود آورده است. از آنجایی که اداره هوانوردی فدرال اینگونه هواپیماها را آزمایشی تلقی می کند، مشمول قوانین محافظت در مقابل صاعقه نمی شوند. در حقیقت بسیاری از این هواپیماها از فایبرگلاس یا کامپوزیت تقویت شده ساخته شده اند. در آزمایشگاه ها پنل های فایبرگلاس و کامپوزیت محافظت شده به طور مداوم با شبیه سازی جریان های صاعقه مورد آزمون قرار می گیرند. نتایج این آزمون ها نشان می دهند که صاعقه می تواند به کامپوزیت هایی که به خوبی محافظت نشده اند، آسیب وارد کند.

از این رو خلبان های هواپیماهای کامپوزیت یا فایبرگلاس محافظت نشده نباید در نزدیکی طوفان رعد و برق یا دیگر اشکال توده ابر پرواز کنند؛ چرا که توده های ابری غیرطوفان زا ممکن است دربرگیرنده بار الکتریکی کافی برای ایجاد صاعقه باشند. به طور خلاصه می توان گفت که برخورد رعد و برق با هواپیما به هیچ وجه مشکل جدی برای آن به شمار نمی آید و مسافران نیز نباید نگرانی بابت این موضوع داشته باشند. هواپیماها نیز در بیشتر موارد پس از برخورد صاعقه به آن، به محض فرود آمدن مورد بررسی قرار می گیرند تا تمام تدابیر ایمنی به انجام رسیده باشد.

سوالات متداول درباره رعد و برق با هواپیما چه می کند؟