Τι συμβαίνει σε ένα αεροπλάνο όταν χτυπηθεί από κεραυνό - Επιστήμονας εξηγεί

Υπολογίζεται ότι κατά μέσο όρο κάθε αεροπλάνο του εμπορικού στόλου της Αμερικής δέχεται «επίθεση» από κεραυνό, πάνω από μία φορά τον χρόνο. Ο Edward J. Rupke, ανώτερος μηχανικός της Lightning Technologies, Inc. (LTI) στο Πανεπιστήμιο Pittsfield της Μασαχουσέτης, δίνει την επιστημονική εξήγηση για το φαινόμενο αυτό:

Στην πραγματικότητα, τα αεροσκάφη είναι αυτά που συχνά πυροδοτούν τους κεραυνούς όταν περνούν μέσα από μια έντονα φορτισμένη περιοχή ενός σύννεφου. Σε αυτές τις περιπτώσεις η αστραπή προέρχεται από το ίδιο το αεροπλάνο και εκτείνεται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Αν και η τήρηση των στοιχείων είναι ανεπαρκής, τα μικρότερα αεροπλάνα πλήττονται λιγότερο συχνά λόγω του μικρού τους μεγέθους και επειδή είναι ευκολότερο να αποφύγουν τις καιρικές συνθήκες που ευνοούν τα χτυπήματα των κεραυνών. 

Πότε ήταν η τελευταία πτώση αεροπλάνου από κεραυνό

Η τελευταία επιβεβαιωμένη συντριβή εμπορικού αεροπλάνου στις ΗΠΑ, που αποδόθηκε άμεσα σε κεραυνό, σημειώθηκε το 1967 και προκλήθηκε από την έκρηξη της δεξαμενής καυσίμων η οποία αποδείχτηκε καταστροφική. Έκτοτε, έχουμε μάθει πολλά για το πως οι κεραυνοί μπορούν να επηρεάσουν την πορεία των αεροσκαφών, με αποτέλεσμα οι τεχνικές προστασίας να είναι βελτιωμένες. Σήμερα πλέον, οι δοκιμές είναι αυστηρότερες με σκοπό τον καλύτερο έλεγχο της ασφάλειας.

Τι γίνεται όταν ο κεραυνός χτυπά το αεροπλάνο

Παρόλο που οι επιβάτες και το πλήρωμα μπορεί να δουν μια λάμψη και να ακούσουν έναν δυνατό θόρυβο όταν ο κεραυνός χτυπήσει το αεροπλάνο τους, δεν αναμένεται να συμβεί κάτι σοβαρό λόγω της προσεκτικής αντικεραυνικής προστασίας που έχει σχεδιαστεί στο αεροσκάφος και στα ευαίσθητα εξαρτήματά του.

Αρχικά, ο κεραυνός θα «προσκολληθεί» σε ένα άκρο, στο ρύγχος ή στο πτερύγιο. Το αεροπλάνο θα συνεχίσει να πετάει μέσα στην αστραπή, η οποία θα μεταφερθεί στην άτρακτο και σε άλλα σημεία. Το αεροπλάνο βρίσκεται πια μέσα στο ηλεκτρικό «κύκλωμα» μεταξύ περιοχών αντίθετης πολικότητας, της αστραπής και των σύννεφων. Το ρεύμα θα περάσει μέσα από το αγώγιμα υλικά και τις δομές του αεροσκάφους και θα εξέλθει από κάποιο άλλο άκρο, όπως η ουρά. Οι πιλότοι περιστασιακά κάνουν αναφορές για ένα προσωρινό τρεμόπαιγμα στα φώτα ή μικρής διάρκειας παρεμβολές στα όργανα.

Πως το αεροπλάνο απομακρύνει τον κεραυνό

Το εξωτερικό περίβλημα του αεροπλάνου αποτελείται κυρίως από αλουμίνιο, το οποίο είναι πολύ καλός αγωγός του ηλεκτρισμού. Βεβαιώνοντας ότι δεν υπάρχουν κενά σε αυτό το αγώγιμο μονοπάτι, οι μηχανικοί διασφαλίζουν ότι το μεγαλύτερο μέρος του ρεύματος που προέρχεται από τον κεραυνό θα παραμείνει στο εξωτερικό μέρος του αεροσκάφους.

Τα σύγχρονα επιβατικά αεροπλάνα διαθέτουν χιλιόμετρα καλωδίων, δεκάδες υπολογιστές και όργανα που ελέγχουν τα πάντα, από τους κινητήρες μέχρι τα ακουστικά των επιβατών. Αυτοί οι υπολογιστές είναι μερικές φορές ευάλωτοι σε διαταραχές στην απότομη μεταβολή της τάσης του ρεύματος. Έτσι, εκτός από τον εξωτερικό χώρο του αεροσκάφους, ένας μηχανικός που είναι υπεύθυνος για την προστασία ενάντια στους κεραυνούς, πρέπει να διασφαλίσει ότι όλα τα παραπάνω όργανα θα παραμείνουν ανέγγιχτα.

Ο κεραυνός που ταξιδεύει στο εξωτερικό κέλυφος έχει τη δυνατότητα να προκαλέσει μεταβολές στην τάση σε καλώδια ή εξοπλισμό κάτω από αυτό. Τέτοιου είδους μεταβατικά φαινόμενα ονομάζονται «έμμεσες επιδράσεις» του κεραυνού. Η προσεκτική θωράκιση, η γείωση και η εφαρμογή συσκευών καταστολής υπερτάσεων αποτρέπουν τα προβλήματα που προκαλούνται από έμμεσες επιδράσεις σε καλώδια και εξοπλισμό, όταν είναι απαραίτητο. Κάθε κύκλωμα και τμήμα εξοπλισμού που είναι κρίσιμο ή απαραίτητο για την ασφαλή πτήση και προσγείωση ενός αεροσκάφους πρέπει να ελέγχεται από τους κατασκευαστές σε ό,τι αφορά χτυπήματα από κεραυνούς, σύμφωνα με τους κανονισμούς που έχουν τεθεί από την Ομοσπονδιακή Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας (FAA) ή από παρόμοια αρχή στη χώρα προέλευσης του αεροσκάφους.

Η δεύτερη ανησυχία είναι το σύστημα καυσίμων, όπου ακόμη και ένας μικροσκοπικός σπινθήρας μπορεί να αποβεί καταστροφικός. Συνεπώς, οι μηχανικοί λαμβάνουν ακραίες προφυλάξεις για να διασφαλίσουν ότι δεν θα δημιουργηθούν σπινθήρες σε οποιοδήποτε τμήμα του συστήματος καυσίμων ενός αεροσκάφους. Το περίβλημα γύρω από τις δεξαμενές καυσίμων πρέπει να είναι αρκετά παχύ ώστε να αντέξει σε μια πιθανή διάτρηση. Όλες οι δομικές συνδέσεις πρέπει να είναι στενά σχεδιασμένες ώστε να αποτρέπονται οι σπινθήρες, επειδή το ρεύμα του κεραυνού περνάει από το ένα τμήμα στο άλλο. Οι πόρτες πρόσβασης, τα καπάκια πλήρωσης καυσίμου και τυχόν αεραγωγοί πρέπει να είναι σχεδιασμένα και δοκιμασμένα ώστε να αντέχουν στον κεραυνό. Όλοι οι σωλήνες και οι γραμμές καυσίμου που μεταφέρουν καύσιμα στους κινητήρες, καθώς και οι ίδιοι οι κινητήρες, πρέπει να προστατευτούν από τους κεραυνούς. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται ευρέως νέα καύσιμα που παράγουν λιγότερο εκρηκτικά αέρια. 

Το ραντάρ του αεροσκάφους είναι ένας άλλος τομέας τον οποίο οι μηχανικοί πρέπει να προστατέψουν δίνοντας ιδιαίτερη προσοχή. Για να συνεχίσει το ραντάρ να λειτουργεί απρόσκοπτα, λωρίδες αντικεραυνικής προστασίας τοποθετούνται κατά μήκος της εξωτερικής επιφάνειάς του που το προστατεύουν. Αυτές μπορεί να αποτελούνται από συμπαγείς μεταλλικές ράβδους ή από μια σειρά στενά τοποθετημένων μεταξύ τους κουμπιών από αγώγιμο υλικό που είναι στερεωμένα σε μια πλαστική λωρίδα. Από πολλές απόψεις, οι λωρίδες εκτροπής λειτουργούν όπως ένα αλεξικέραυνο σε ένα κτίριο. 

Τι πρέπει να αποφεύγουν τα αεροπλάνα

Τα πιο μικρά αεροπλάνα θα πρέπει να αποφεύγουν τις πτήσεις μέσα ή κοντά σε καταιγίδες. Οι έντονες αναταράξεις που παρατηρούνται στο εσωτερικό των καταιγίδων θα πρέπει να τραβήξουν την προσοχή των πιλότων. Η FAA έχει μια ξεχωριστή σειρά κανονισμών που διέπουν την αντικεραυνική προστασία των ιδιωτικών αεροσκαφών που δεν μεταφέρουν επιβάτες. Ένα βασικό επίπεδο προστασίας παρέχεται για το πλαίσιο του αεροσκάφους, το σύστημα καυσίμων και τους κινητήρες. Παραδοσιακά, τα περισσότερα μικρά αεροπλάνα εμπορικής κατασκευής έχουν φλοιό αλουμινίου και δεν περιέχουν ηλεκτρονικά συστήματα ελέγχου του κινητήρα και της πτήσης, και επομένως είναι εγγενώς λιγότερο ευαίσθητα στον κεραυνό. Ωστόσο, έχουν καταγραφεί πολυάριθμες αναφορές μη καταστροφικών ζημιών στις άκρες των πτερύγων, στους έλικες και στα φώτα πλοήγησης. 

Ο ολοένα αυξανόμενος αριθμός των αεροσκαφών που κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά δημιουργεί επίσης κάποιες ανησυχίες. Η FAA θεωρεί τα αεροσκάφη που συναρμολογούνται και κατασκευάζονται με «πειραματικά kit», ότι δεν υπόκεινται στους κανονισμούς αντικεραυνικής προστασίας. Πολλά από αυτά είναι κατασκευασμένα από υαλοβάμβακα ή σύνθετα υλικά ενισχυμένα με γραφίτη.

Στην LTI δοκιμάζουμε συστηματικά προστατευμένα πάνελ από υαλοβάμβακα και σύνθετα υλικά με προσομοιωμένα ρεύματα κεραυνών. Τα αποτελέσματα αυτών των δοκιμών δείχνουν ότι ο κεραυνός μπορεί να προκαλέσει ζημιά σε ανεπαρκώς προστατευμένα τέτοια υλικά. Οι πιλότοι μη προστατευμένων αεροσκαφών δεν πρέπει να πετούν οπουδήποτε και ιδιαίτερα όχι κοντά σε καταιγίδες με κεραυνούς ή σε άλλους τύπους σύννεφων, επειδή τα σύννεφα μπορεί να περιέχουν επαρκές ηλεκτρικό φορτίο για την παραγωγή κεραυνού.