صاعقه‌زدگی و نقش آن در امنیت پرواز

بر اثر برخورد ابرهای دارای بارهای غیرهمنام، واکنش الکتریکی شدیدی به صورت نور و صدای شدید به نام صاعقه یا رعد و برق تولید می‌گردد که از جریان الکتریکی بسیار بالایی برخوردار است. لیکن مدت آن کم بوده ولی قدرت آن زیاد است.

براساس مطالعات و بررسی‌های به عمل آمده توسط متخصصان، تعداد رعد و برق در هر لحظه ۱۵۰۰ تا ۲۰۰۰ بار است. شدت جریان الکتریکی در رعد و برق ممکن است بین ۱۰ هزار تا ۴۰ هزار آمپر باشد. هوایی که نور برق از میان آن می‌گذرد، به شدت گرم می‌شود و میزان حرارت هوا را در کانالی که برق از آن عبور می‌کند، برای مدت یک میلی‌ ثانیه از ۳۰ هزار درجه سانتی‌گراد بالاتر می‌رود. توده هوایی که به طور ناگهانی به میزان ذکر شده گرم می‌شود به سرعت منبسط شده و ضربه‌هایی به هوای اطراف می‌زند و امواجی را با فشار بین ۱۰ تا ۳۰ اتمسفر به وجود می‌آورد.

صاعقه‌زدگی و نقش آن در سامانه‌های هوانوردی
گرچه امروزه پدیده صاعقه‌زدگی هنگام پرواز برای متخصصان از پیچیدگی خاصی برخوردار نیست اما آنها در پی به دست آوردن روش‌های جدیدی برای خنثی ساختن این پدیده هستند که گاه هواپیماها را مورد هدف قرار می‌دهد. حتی سایت‌های الکترونیک هواپیمایی، دکل‌های مخابراتی و راداری در معرض خطر صاعقه قرار می‌گیرند که می‌تواند لطمات جبران ناپذیری را همراه داشته باشد. لذا به منظور پیشگیری از خسارت احتمالی اقدام به نسب سیستم ارت (برقگیر) در ایستگاه و سایت‌ها اقدام می‌شود. باتوجه به میزان خطرزایی این پدیده برای تجهیزات الکترونیکی و حساسیت آنها از سه نوع کلاس حفاظتی استفاده می‌گردد.
۱) کلاس B: برای حذف شوک‌های با شکل موج usec 10.350 و رساندن آن به مقدار مناسب.

۲) کلاس C: برای حذف شوک‌های الکترونیکی با شکل موج usec 8.20

۳) کلاس D: حفاظت سطح ثانیه: برای تجهیزات حساس یا کنترل از راه دور مورد استفاده قرار می‌گیرد. (درصورت نصب دو سیستم فوق، تجهیزات در مقابل صاعقه و اثرات مخرب آن محافظت می‌گردند. مشروط به اینکه سیستم ارت و هم‌پتانسیل‌سازی به طور کامل اجرا شود.)

صاعقه‌زدگی در هواپیماها

روی دماغه هواپیمای در حال پرواز، بارهای منفی الکترونیکی جمع می‌شود. حال باید دید که این بارهای الکترونیکی چه جریانی را ایجاد می‌کنند. البته این بارها در بخش‌هایی از آسمان که از نظر الکتریکی بارهای مخالف دارند، تخلیه می‌شوند. به عنوان مثال: توده ابر متراکم را تیرهایی در نظر بگیرید که سطح زیرین آن از تماس با زمین، دارای بار الکتریکی منفی شده و راس آن که می‌تواند در ناحیه خط استوا به ارتفاع ۱۸ هزار متر برسد، دارای بار مثبت است. هر چه به گوشه‌های این ابر نزدیک شویم، بار مثبت بیشتر خواهد شد. چرا که این گوشه‌ها از ذرات بسیار ریز یخ تشکیل یافته و می‌دانیم که بار الکترونیکی یخ مثبت است. بدین‌ ترتیب اگر هواپیمایی از میان این ابر عبور کند، جرقه‌ای که از قسمت جلوی هواپیما خارج می‌شود، متمایل به قسمت فوقانی ابر خواهد شد. در این شرایط بارهای الکتریکی مثبت و منفی تخلیه می‌شوند و هواپیما از نظر الکتریکی خنثی می‌شود. تنها در عرض چند هزارم ثانیه قبل از این تخلیه الکتریکی بین دو قطب مخالف، کانال یونیزه‌شده‌ای ایجاد می‌شود که جرقه عظیمی از آن عبور می‌کند. به محض ایجاد این کانال بین دو قطب مخالف، اتصالی کوتاه مانند اتصال کوتاه در وسایل خانگی به وجود می‌آید و موجب تخلیه دفعی بارهای الکتریکی می‌شود. تخلیه این بارهای الکتریکی از هواپیما نزدیک به یک ثانیه طول می‌کشد. یعنی زمان متوسطی که ما رعد و برق‌ها را به چشم می‌بینیم. نکته قابل ذکر دیگر این است که جریان‌های دایمی می‌توانند بین هر صاعقه به وجود آیند که روشنایی رعد و برق نیز از همین امر ناشی می‌شود. زمانی که این جریان‌ها بسیار قوی باشند، شدت تراکم بارها نیز بسیار زیاد است و می‌توان آنها را با صاعقه‌هایی با توان بالا مقایسه کرد. در حقیقت شدت جریان‌های ثانویه به ۱۵۰ هزار و یا حتی ۴۰ هزار آمپر می‌رسد.

چگونگی نخلیه الکتریکی در هواپیما و نقاط حساس هواپیما در حین عبور از ابرهای دارای رعد و برق :

حال باید دید زمانی که هواپیما تحت تاثیر این گونه تخلیه‌های الکتریکی قرار می‌گیرد، چه اتفاقی روی می‌دهد. خوشبختانه در این مورد هر چند اثرات آن بسیار خطرناک است، لیکن هواپیماها به خوبی مقاومت می‌کنند.

این اثرات به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند: اثرات مستقیم و اثرات غیرمستقیم

اثرات مستقیم از جریانات دایمی و اثرات غیرمستقیم از جریانات دفعی ناشی می‌شوند. به طور کلی تجهیزات دقیق الکترونیکی کابین خلبان از جریان‌های دفعی و بدنه هواپیما، به خصوص مواد مرکب از جریان‌های دایمی آسیب‌پذیرند.
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که خطر اثرات مستقیم ناشی از رعد و برق و عبور جریان روی بدنه هواپیما از آنچه تا پنج سال پیش تصور می‌شد، بسیار کمتر است. چرا که جریان‌های دایمی بسیار ضعیف‌تر از آن هستند که قبلا تصور می‌شد. در مقابل اثرات غیرمستقیم ناشی از میدان‌های الکترومغناطیسی حاصل از عبور جریان الکتریکی از آنچه پیش‌بینی می‌شود، بسیار خطرناک‌تر است. در حقیقت این میدان‌ها در کابل‌ها و سیم‌های برق هواپیما، جریان‌ها و پارازیت‌هایی را القا می‌کنند که روی سیستم‌های هواپیما تاثیر منفی خواهد داشت. امروزه اقدامات لازم برای مقابله با این پدیده‌ها انجام شده است. پیش‌بینی‌های انجام گرفته مخصوصا در زمینه عایق‌های الکتریکی به گونه‌ای است که تا به حال هیچ حادثه ناگواری در ارتباط با سیستم هدایت الکتریکی هواپیما به ثبت نرسیده است. این سیستم بخشی جدایی‌ناپذیر از هواپیماهای نسل جدید محسوب می‌شود. مهم‌ترین مکان تخریب نقطه برخورد رعد است. مانند ذوب‌شدن بخشی از دریچه رادار در دماغه هواپیما و از بین رفتن پوسته و بخش‌های مختلف آن. دمای مواد ذوب شده به ۲۵ هزار درجه می‌رسد. اما آنچه متخصصان را نگران ساخته، بروز جرقه در مخازن سوخت است. بدون شک این مورد را نمی‌توان به هیچ عنوان نادیده گرفت. چرا که کوچک‌ترین جرقه در این مخازن موجب انفجاری خواهد شد که کل هواپیما را نابود می‌سازد و متاسفانه قبلا چندین فاجعه در زمینه انفجار مخازن سوخت هنگام پرواز مشاهده شده است.