Прогноз молний для самолетов будущего: новая система защиты

Ежедневно молнии поражают более 70 воздушных судов. К счастью, благодаря встроенным системам защиты, пассажиры редко ощущают эти удары. Эти системы эффективно работают для самолетов с классической конструкцией "труба-крыло", но будущие авиационные проекты, такие как летающие крылья или самолеты с ферменными крыльями, могут изменить привычные представления.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый подход, основанный на физических принципах, для предсказания поведения молнии применительно к самолетам любой конструкции. Этот инструмент создает карту зон, указывающих, какие участки самолета наиболее подвержены ударам и требуют различной степени защиты.

"Сейчас появляются самолеты совершенно нового дизайна, и мы не можем опираться на прежние данные, потому что они слишком отличаются", – отмечает Кармен Герра-Гарсия, профессор аэронавтики и астронавтики в MIT. "Физические методы универсальны и не зависят от геометрии или типа летательного аппарата. Это путь к созданию системы зонирования и защиты будущих самолетов".

Первый автор исследования, аспирант MIT Натанаэль Дженкинс, подчеркивает: "Защита самолетов от молний – это дополнительный вес. Если бы мы обеспечивали максимальный уровень защиты всей поверхности самолета, он бы стал слишком тяжелым. Поэтому зонирование – это попытка оптимизировать вес системы, сохраняя при этом максимальную безопасность".

Система предсказывает, куда молния, достигнув самолета, вероятно, распространится по его поверхности, создавая зоны различной уязвимости. Разработчики уже успешно применили метод к традиционной конструкции "труба-крыло", показав, что полученные карты зон соответствуют данным, накопленным авиационной промышленностью за десятилетия.

"Теперь у нас есть инструмент, основанный на физике, который предоставляет такие метрики, как вероятность первого контакта молнии и время ее пребывания", – поясняет Герра-Гарсия. "Эти метрики мы преобразуем в карты зонирования, чтобы понять, какие области требуют усиленной защиты".

Команда уже приступила к применению подхода к новым геометриям, включая летающие крылья и конструкции с ферменными крыльями. Разработчики видят в этом инструменте возможность для дизайнеров безопасно и эффективно интегрировать системы защиты от молний на ранних этапах проектирования.

"Молнии – это одновременно удивительное и пугающее явление, но я полностью уверен в безопасности современных полетов", – говорит Дженкинс. "Я хочу сохранить эту уверенность и через 20 лет, поэтому нам нужен новый подход к зонированию самолетов".

Кроме самолетов, Герра-Гарсия рассматривает возможность адаптации модели защиты от молний для других технологий, например, для ветрогенераторов, значительная часть поломок которых вызвана ударами молний.