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科學研究：給飛機施加負電荷

來源：環球科學

發布時間：2021-06-29

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科學研究：給飛機施加負電荷

圖片來源：Pixabay
如果你正在一架飛機上，突然間聽到一聲巨響或是看到窗外劃過一陣閃光，你所在的飛機可能被閃電擊中了。在這種情況下，飛行員應當盡快降落，檢查雷擊對飛機外殼、結構以及電子器件的潛在傷害。這是至關重要的安全操作，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，帶正電和負電的顆粒（也就是離子）會在飛行器表麵堆積，尤其是在外形比較尖銳的地方，比如機頭、尾翼以及機翼尖端等。如果在飛機進入大氣層中的帶電區域之前，機身出現了大的電荷差或者極化現象，帶電離子更有可能沿著飛行器流動，並與雲層形成完整的電回路，這樣就會導致大幅放電形成閃電。2018年，麻省理工學院的航空工程師卡門·瓜拉-加西亞（Carmen Guerra-Garcia）和同實驗室的研究生科林·帕萬（Colin Pavan）做了一項計算機模擬，找出了一種可能解決帶電離子堆積的方法：在飛行器上施加負電荷。
去年，瓜拉-加西亞和帕萬利用一台10米高的電場發生器測試了模型飛機，記錄了在不同條件下飛機表麵的電荷是如何累積和消散的。相關數據發表在《地球物理研究：大氣層》（Journal of Geophysical Research: Atmospheres）雜誌上。數據證實，是沿機身的離子流（相當於“導火索”）觸發了閃電。因此，對飛機表麵施加負電荷或許有助於防止放電現象。目前，該團隊正在研究如何在飛機表麵施加離子，以此減弱極化效應。
“給飛機充電聽起來很瘋狂，但是負電荷卻可以阻礙機身表麵正電荷的累積，從而阻斷誘發閃電的導火索。”挪威卑爾根大學的航空工程師帕羅夫·柯奇金（Pavlo Kochkin，並未參與這項研究）指出。柯奇金在自己的研究中記錄了新飛機試航中遭遇閃電的次數。受這項成果的啟發，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境。
撰文：馬克·菲謝蒂（Mark Fischetti）
翻譯：董子晨曦
文章來源：環球科學

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