Abstrakt vědeckého článku o fyzice, autor vědecké práce – Kamzolov Sergey Konstantinovich, Samokhin Alexey Vasilievich
Článek představuje verze dvou leteckých neštěstí, které souvisejí nebo mohou souviset se zásahem letadla bleskem. Zvažují se hlavní škodlivé faktory při úderu blesku do letadla.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
Podobná témata vědecké práce ve fyzice, autor vědecké práce – Kamzolov Sergey Konstantinovich, Samokhin Alexey Vasilievich
Snížení dopadu nepříznivých vnějších podmínek na místních letištích
Elektromechanické účinky blesku na upevňovací jednotky pláště letadla
Zohlednění heterogenity kanálu blesku v modelu jeho elektromechanického dopadu při nárazu do pláště letadla
Zohlednění pinch efektu při výpočtu ponderomotorického tlaku vysokoproudého elektrického výboje na vodivé desce v oblasti elektrodového bodu
Zbytková pevnost a schopnost přežití základních konstrukčních prvků letadla po poškození výboji podobnými blesku
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.
i Už vás nebaví bannery? Reklamu můžete vždy vypnout.
O NEBEZPEČÍ LETŮ V BOUŘCE (VERZE DVOU KATASTROF)
Článek pojednává o verzi dvou leteckých havárií, které (možná) souvisí s úderem blesku. Jsou uvažovány hlavní destruktivní účinky blesku při zasažení letadla.
Text vědecké práce na téma „O nebezpečí létání v bouřce (verze dvou katastrof)“
O RIZIKOCH LETU V BOUŘCE (VERZE DVOU KATASTROFA)
S.K. KAMZOLOV, A.V. SAMOCHIN
Článek představuje verze dvou leteckých neštěstí, které souvisejí nebo mohou souviset se zásahem letadla bleskem. Zvažují se hlavní škodlivé faktory při úderu blesku do letadla.
Klíčová slova: havárie letadla, blesk, škodlivé faktory.
O důvodech smrti Airbusu A-330 nad Atlantikem létajícího na letu AirFrance 447 z Rio de Janeira do Paříže se stále po celém světě diskutuje především mezi specialisty. Dekódování záznamníků během první studie nepotvrdilo hlavní primární verzi katastrofy – letadlo zasáhl blesk, i když se letadlo nemohlo vyhnout frontě bouřky, která se pak táhla přes celou šířku oceánu – od jihu Ameriky do severní Afriky. (Zatím je hlavním důvodem výpadek měřičů rychlosti kvůli námraze pitotových trubic a z toho plynoucí neadekvátní jednání posádky.) Ovšem i samotná verze bleskové účasti na tragédii opět prudce zvýšila pozornost světa k problému nebezpečí létání v zónách elektrické aktivity atmosféry.
Všichni odborníci jednomyslně tvrdí, že každé moderní letadlo je chráněno – bleskové „kousnutí“ se nemůže stát osudným. Například krátce před tímto incidentem zasáhl blesk Voet§-747 při startu na letišti v Hongkongu. Let ale bezpečně pokračoval. Cestující ani netuší, že téměř každé letadlo je během roku zasaženo bleskem. A to v naprosté většině případů nevede ke katastrofě. K tomu však dochází.
Pilot 1. třídy D. Barilov při diskuzi „na paty“ zmíněné tragédie nad Atlantikem v jednom z pořadů „Zprávy týdne“ na televizním kanálu Rossija řekl, že „asi před 20 lety v Sovětském svazu, cvičný letoun Tu-134 se nad Luganskem zřítil do středu bouřkového mraku. A oblak byl velmi silný. A letadlo odtamtud vyletělo po částech, to znamená, že se rozpadlo.“
Zkusme na to přijít a formulovat verze tohoto typu katastrofy. A zároveň ukážeme, že důvodem selhání měřičů rychlosti na palubě 447 nad Atlantikem mohl být úder blesku.
V tomto ohledu se podívejme na hlavní škodlivé faktory blesku.
Elektrotermický účinek blesku na kovové konstrukční prvky způsobuje vizuálně pozorovatelná poškození jako je roztavení, eroze v oblasti zasažené výbojem, popáleniny atd. Výzkumy ukazují, že vysokoproudá (s amplitudou proudu desítky až stovky kiloampérů), ale krátká (desítky mikrosekund) složka bleskového proudu nezpůsobuje silnou erozi materiálu. Například na povrchu letadla nepřesahuje hloubka erozní kráteru 1 mm [2]. Působení stejnosměrné složky bleskového proudu (síla proudu – stovky ampér, doba trvání – do 1 sekundy) vede především ke strukturálním změnám materiálu konstrukce v tepelně ovlivněné zóně, které výrazně ovlivňují její životnost. V zóně kráteru se nachází porézní struktura s extrémně nízkými pevnostními vlastnostmi a také síť trhlin, jejichž délka může dosáhnout 5-6 mm. Měření mikrotvrdosti materiálu D16AT mimo zónu tavení ukazuje, že v hloubce do 1,5 mm od hranice taveniny klesá pevnost materiálu až o 30 % původní [4]. Hlavním nebezpečím je zde možnost výbuchu palivových par při nárazu do palivové nádrže [2].
Skryté defekty v zóně erozních kráterů jsou hlavním důvodem poklesu zbytkové pevnosti konstrukčních prvků. Zbytková statická pevnost vzorků leteckého kovového pláště po vystavení výboji, který reprodukuje pulzní složku bleskového proudu, je 80-85% jmenovité hodnoty a po vystavení konstantní složce – pouze 60-70%. Síť trhlin v zóně erozních kráterů výrazně snižuje cyklus
osobní pevnost a únavová životnost materiálu bleskem poškozených konstrukčních prvků. Například, když jsou prutové prvky konstrukce o průměru 8-10 mm poškozeny výbojem, rezerva únavové pevnosti se sníží 1,5-1,7krát a životnost se sníží 50-70krát po vystavení pulzní složka blesku. U vzorků opláštění byl zjištěn pokles životnosti 4,5-5x při vystavení pulzní složce blesku a 10-20x při vystavení konstantní složce (v závislosti na velikosti uniklé nálože). V praxi je však měření množství náboje, které proteklo, obtížné. Ale tato hodnota souvisí s velikostí zóny tání. Zbytková životnost (N je počet cyklů) po poškození konstantní složky pro opláštění z materiálu D16AT o tloušťce 2 mm je spojena s velikostí zóny tavení d (m) a maximálním napětím od nulového cyklu om3X (Pa) následujícím vztahem [2]
N = 1,8 • 105 -s“3 85 • d_3’5.
Když je letadlo zasaženo bleskem, téměř vždy je pozorováno roztavení hlav nýtů, což způsobí, že ztratí své provozní vlastnosti. Kromě přímého dopadu výboje blesku dochází k přehřívání v oblasti styčných ploch nýtu a konstrukčního prvku.
Elektromechanický účinek blesku, který má za následek vznik promáčklin na plášti, ohýbání konzolových prvků (známé jsou případy ohýbání listů vrtule vysokotlakého motoru) atd. deformace jsou způsobeny působením podromotorických sil vznikajících interakcí proudu v kanálu výboje blesku s proudy šířícími se kovovými konstrukcemi letadla. Hlavní roli v mechanismu poškození hraje pulzní složka a stupeň poškození je určen amplitudou bleskového proudu 1o. Existuje kritérium odolnosti konstrukčních prvků proti vzniku deformací [1]
kde b je charakteristická velikost konstrukčního prvku; flo – magnetická konstanta; [a] je mezní napětí (například mez kluzu materiálu). Vypočtená kritická hodnota kritéria pro plošné prvky konstrukce je Kacr ~ 3,3, což je v souladu s experimentem.
Rázová vlna od blesku má také mechanický účinek na konstrukční prvky: ve vzdálenosti 1 m může pokles tlaku na čele vlny dosáhnout několika stovek atmosfér [2].
Velmi nebezpečné jak pod elektromechanickým vlivem, tak pod vlivem rázové vlny jsou přetížení nýtů a jejich trhání v důsledku mechanických napěťových vln vznikajících v plášti při úderu blesku. Neidentifikovaná poškození tohoto druhu se projevují při následném provozu letounu v podobě poruch až po oddělení potahových prvků [2].
K výraznému zvýšení mechanického dopadu na plášť dochází, když je na něm vlhkost a zejména led. Experimentální studie ukazují [2], že hloubka promáčklin k na vzorcích opláštění z materiálu D16AT o tloušťce 1,4 mm při vystavení výboji s amplitudou proudu 60 kA v závislosti na tloušťce ledu 3 je hodnota
V přítomnosti vody je hloubka důlku 2-3krát menší než u ledu. S přihlédnutím k elastické složce může deformace kůže dosáhnout hodnoty, která je nebezpečná nejen pro samotnou kůži a její upevňovací prvky, ale také pro zařízení a komunikace umístěné přímo pod kůží.
Mezi nejnebezpečnější důsledky dopadu blesku na letadla patří narušení chodu jejich motorů včetně poruchy. Podle tuzemských údajů je až 6 % případů poškození letadel bleskem doprovázeno porušením plynodynamické stability motorů a 11 z 12 takových případů se vyskytuje u motorů umístěných v zadní části trupu. Ve čtvrtině z těchto případů dochází k nejnebezpečnějšímu jevu – k přepětí. Jak bylo uvedeno výše, nadbytek
přesný tlak na čele rázové vlny může dosahovat stovek atmosfér s amplitudou bleskového proudu 200 kA, což je nebezpečné v kombinaci s relativně dlouhou dobou trvání pulzu. Pravděpodobnost, že se letadlo setká s takovým bleskem, však nepřesahuje 10 %. Výsledky srovnání jsou v souladu s výše uvedenou statistikou poruch motoru při zasažení letadla bleskem [3].
Pro letadlo nasycené elektronikou a výpočetní technikou je přepětí extrémně nebezpečné. V nechráněných sítích může úroveň rušení výbojem blesku dosáhnout několika kilovoltů [2].
Jedním z vážných škodlivých faktorů blesku je zbytková magnetizace konstrukčních prvků letadel, která často znefunkční celé navigační systémy. Existují případy, kdy kvůli nemožnosti eliminovat magnetizaci došlo k odpisu letadla.
Uvedená verze klasifikace prakticky vyčerpává hlavní škodlivé činitele blesku při zásahu letadla (s výjimkou dopadu na posádku a cestující).
Pojďme tedy nyní formulovat naši verzi procesu ničení letounu Tu-134 poblíž Lugansku, když vstoupí do silné bouřkové zóny. Samotný úder blesku samozřejmě nemůže zničit konstrukci letadla, pokud nezasáhne palivovou nádrž (a i tak je pravděpodobnost výbuchu palivových par při takovém zásahu malá). Bouřka je ale také zónou silných turbulencí. Právě ta hraje hlavní roli přímo v procesu ničení. Letadlo však bez blesku muselo odolat přetížení spojenému se silnou hrbolatostí: k tomu bylo navrženo. Letadlo ale nemusí odolat kombinovaným účinkům úderů blesku a turbulencí. Plus je zde také možnost vody na jeho povrchu a vysoká pravděpodobnost námrazy.
Představme si řetězec negativních událostí v této situaci: silový prvek pod vlivem silného poryvu těžkého vlhkého vzduchu zažije kolosální přetížení a v tu chvíli zasáhne stejnou zónu silný výboj, který vytvoří další impulsní zatížení spojené jak s ponderomotorickými silami ve vodivých prvcích konstrukce, tak s rázovou vlnou. Plus vlna ohybových napětí způsobená výbojem, který při dosažení řady nýtů ji může snadno odříznout. (Je znám případ poškození letounu Tu-154 u Jerevanu, který po zásahu bleskem s obtížemi přistál bez celého potahového panelu na křídle. Je zcela zřejmé, že upevnění panelu bylo zničeno, resp. Přítomnost vody na povrchu draku letadla a ještě hůř, námraza, jak je ukázáno výše, může značně zvýšit zátěž přímo z úderu blesku.
Ale i kdyby letoun vydržel takový jediný kombinovaný náraz blesku a turbulence, vyšel z takového útoku zřetelně oslabený: jak již bylo zmíněno výše, v důsledku mechanických a zejména tepelných vlivů se výrazně snižuje zbytková životnost poškozených konstrukčních prvků.
Pro potvrzení této teoreticky zřejmé skutečnosti jeden z autorů najednou analyzoval několik tisíc karet všech zaznamenaných poruch prvků draku letounu Tu-154 v celé flotile Aeroflotu za jeden rok [5]. Ukázalo se, že poruchovost konstrukčních prvků draku letadel dříve zasažených bleskem je trvale vyšší než poruchovost nepostižených letounů (celý drak o 24 %, trup + ocasní plochy o 43 %, křídlo o 15 %). Skutečnost, že relativní poruchovost křídla je nižší než relativní poruchovost zbytku konstrukce, je v souladu se známými údaji Státního výzkumného ústavu civilního letectví, podle nichž je pravděpodobnost zasažení křídla poloviční. blesk jako zbytek draku letadla.
A je dobře, že pokud dojde pouze k jednomu bleskovému útoku v podmínkách silné turbulence, letadlo opustí nebezpečnou zónu a může bezpečně dokončit let. Co kdyby letadlo v bouřce „osleplo“ a vlezlo do samotného jádra? On, oslabený, bude s největší pravděpodobností znovu a znovu napaden.
Myslíme si, čtenáři, že si nyní dokážete představit, co se mohlo stát Tu-134 poblíž Lugansku. Proto Letová provozní příručka vyžaduje, aby pilot obešel zónu bouřky ve vzdálenosti nejméně 15 kilometrů od zdroje. A když jsou dvě ohniska, může to projít
do „okna“ mezi nimi, pokud je vzdálenost mezi ohnisky alespoň 50 kilometrů. V opačném případě přejděte na náhradní letiště. Zdálo se, že A-330, let 447, má „okno“, protože 15 minut před ním zcela bezpečně minulo frontu jiné dopravní letadlo, Lufthansa. Ale očividně se přímo před 447. „zabouchlo okno“.
Proč selhaly měřiče rychlosti A-330? Oficiální verze, jak již bylo zmíněno, je poleva z pitotových trubic. Ale i naše verze má právo na život: letadlo přece neuniklo úderu blesku a buď kvůli jeho rušení došlo k poškození elektronické části měřiče, nebo kvůli zbytkové magnetizaci feromagnetických částí umístěn v blízkosti elektrických obvodů měřiče, začal „lehat.“ “, jako lodní kompas Julese Verna se sekerou pod ním. To, že mohla selhat elektronika airbusu, naznačují automatické signály, které letadlo před smrtí vyslalo. Piloti každopádně neměli spolehlivé informace o rychlosti letadla. Ale neučili je, jak se v takové situaci chovat.
Náš závěr: v otázkách zajištění bezpečnosti letu v podmínkách bouřkové aktivity v atmosféře nelze polevit, i když četnost závažných následků se v poslední době poněkud snížila (v minulém století s nevyhnutelnou jasností došlo ve světě k jedné prokázané katastrofě pro z tohoto důvodu jednou za 5 let). Vždyť let 447 vzal životy 228 cestujícím a členům posádky do Atlantiku.
1. Kamzolov S.K. Kritérium odolnosti konstrukcí vůči elektromechanickým účinkům vysokoproudých výbojů // Elektřina. – 1992. – č. 9. – S. 24-26.
2. Kamzolov S.K. Hlavní škodlivé faktory při úderu blesku do letadla // Zajištění bezpečnosti letu za nepříznivých povětrnostních podmínek: meziuniverzita. So. vědecký funguje – M.: MSTU GA. — 1996.
3. Kamzolov S.K. Vývoj přepětí leteckého motoru pod vlivem rázové vlny od blesku // Zajištění bezpečnosti letu za nepříznivých povětrnostních podmínek: meziuniverzita. So. vědecký funguje – M.: MSTU GA. — 1996.
4. Kamzolov S.K., Kurochkin V.A., Novikov S.M., Razumovsky A.N. Studium mikrotvrdosti leteckých materiálů po vystavení silnoproudým elektrickým výbojům // Vědecký bulletin MSTU GA, řada Aeromechanika, pevnost, zachování letové způsobilosti letadla. – 2004. – č. 73(2).
5. Kamzolov S.K. Skryté vady spojené s poškozením letadla bleskem a jejich vývoj během následného provozu // Inženýrské a fyzikální problémy letectví a kosmické techniky: abstrakty mezinárodních zpráv. vědecko-technické conf. – Jegorjevsk, 1995. – 1. díl.
O NEBEZPEČÍ LETŮ V BOUŘCE (VERZE DVOU KATASTROF)
S.K. Kamzolov, A.V. Samokhin
Článek pojednává o verzi dvou leteckých havárií, které (možná) souvisí s úderem blesku. Jsou uvažovány hlavní destruktivní účinky blesku při zasažení letadla.
Klíčová slova: letecká katastrofa, blesk, účinky poškození.
Informace o autorech
Kamzolov Sergej Konstantinovič, narozen v roce 1941, vystudoval Moskevský letecký institut (1964), doktor technických věd, profesor katedry fyziky Moskevské státní technické univerzity civilního letectví, autor více než 140 vědeckých prací, oblast vědeckým zájmem je interakce letadel s atmosférickou elektřinou a jejich ochrana před bleskem.
Samokhin Alexey Vasilievich, narozený v roce 1947, vystudoval Moskevskou státní univerzitu. M.V. Lomonosov (1971), doktor technických věd, profesor katedry vyšší matematiky MSTU GA, autor 39 vědeckých prací, oblast vědeckého zájmu – rovnice matematické fyziky, symetrie, zákony zachování.
Letadlo během bouřky může být zachyceno bleskem. K tomu obvykle dochází při průletu bouřkovými mraky nebo při startu a přistání. V průměru jsou letadla civilního letectví zasažena bleskem maximálně jednou za 1 2–500 3 letových hodin. Většina zásahů blesku zůstává neodhalena a vede pouze k menším elektronickým poruchám v systému letadla. Existuje řada vládních požadavků na letadla, které určují vhodnost pro let za každého počasí; nazývají se standardy letové způsobilosti. Dnes existuje mnoho metod a technologií používaných k vytvoření spolehlivé ochrany proti úderu blesku.
Typy ochrany před bleskem na letadlech
Existují různé možnosti ochrany letadla před bleskem. Často se na jednom stroji používá více typů a technologií současně. Stojí za zmínku, že hlavním úkolem těchto systémů je:
- odstranění sebemenší jiskry v palivovém systému letadla (to platí zejména pro palivové nádrže umístěné v křídlech);
- kompenzace vnitřního náboje, který se hromadí v důsledku provozu turbín, elektroniky a interakcí těla letadla s náboji mraků (jejich vlastní náboj může způsobit výboje blesku při průletu zhuštěnými mraky, které nesou kladné náboje);
- ochrana elektroniky, posádky a cestujících před poškozením elektrickými výboji;
- stínění motorů a radarových systémů;
- odstranění korunovacího efektu.
Všechny tyto úkoly jsou dosahovány různými metodami a za použití různých technologií.
Odstranění jisker v palivovém systému a nádržích
Aby se zajistilo, že při úderu blesku do letadla nedojde ke vznícení palivového systému, ale nadále stabilně funguje, je volný prostor automaticky naplněn inertními plyny. Výsledkem je, že prostor není naplněn vzduchem, proto je spalování nemožné. Používá se také úplné stínění nádrží a palivových kanálů. Jako zástěna je použita měděná mřížka sloužící jako jakýsi hromosvod.
Kompenzace vnitřního náboje
Je důležité si uvědomit, že letadlo nemůže být během bouřky zcela chráněno před bleskem. Proto se používají systémy, které by kompenzovaly nebo anulovaly všechny příchozí poplatky. V procesu pohybu se letadlo může dostat nejen pod vliv přírodního jevu, který se vyskytuje sám o sobě, ale také samostatně vytvářet nebo způsobit takové výboje.
Příčinou poloumělého blesku může být vlastní náboj letadla, nahromaděný na kůži a těle letadla. K odstranění tohoto jevu se používají kompenzační technologie, jejichž působení je založeno na umělém generování nábojů opačné polarity. Tímto způsobem je dosaženo rovnováhy ve velikosti nábojů a stroj nemá potenciál žádného pólu.
Ochrana letadla před bleskem a poruchou zařízení na letadle zahrnuje také rozmístění součástí. Palivové nádrže jsou instalovány ne blíže než 0,5 metru od okraje křídla, což ponechává dostatek prostoru pro činnost stínícího systému a ochranného zařízení.
Konstrukční prvky letadla nebo jiného letadla jsou spojeny do společné hmoty, což značně zmírňuje možné následky zásahu elektrickým nábojem z blesku. Tělo kabiny a kokpit jsou spolehlivě chráněny zástěnami a nejsou elektricky spojeny s pláštěm. V případě zásahu bleskem tedy cestující a posádka zůstávají nezraněni, i když je možné vidět záblesk nebo slyšet zvuk zvenčí.
Systémy ochrany před bleskem
- Co je ochrana před bleskem?
- bleskosvod
- Bleskosvod
- Bleskosvod
- Spodní vodič
- Základy
- Zařízení na ochranu proti přepětí
- Aktivní systém ochrany před bleskem
- Koncepce ochrany před bleskem zóny
- Systém vyrovnání potenciálu
rozpočet
Naše zařízení
Datové centrum TTC Ostankino Vlastnosti objektu: high-tech datové centrum pro hostování serverů a systémů pro ukládání dat Adresa objektů: Moskva, 1. ulice Ostankino, 1, budova 1 Druh práce: návrh, dodávka zařízení a montáž vnějších, vnitřních hromosvodů a zemnících systémů Komponenty: J. Propster, DEHN+SOHNE, OBO Bettermann (všichni Německo), Nordwerk (Rusko) Provedení: ochrana konstrukcí se provádí pomocí izolovaných hromosvodů, hromosvodů a hromosvodů; jako vodič na střechách budov se používá hliníková tyč Ø10 mm a izolovaný svod značky isCon; vnější uzemnění ve formě ohnisek skládajících se z horizontálních a vertikálních zemnících vodičů
Dodávka a montáž ochrany před bleskem budov firmou OTIS
03 2023 сентября
Byla dokončena poslední etapa prací na instalaci uzemnění a ochrany před bleskem pro komplex 10 budov v závodě MOS OTIS
