Risiko von Blitzeinschlägen in Flugzeuge minimieren

14. März 2018, 10:48 Uhr
Blitzeinschläge. Bild: Edward Aspera / United States Air Force
Blitzeinschläge. Bild: Edward Aspera / United States Air Force
Laut Luftfahrt-Experten wird jedes Verkehrsflugzeug mindestens einmal im Jahr von einem Blitz getroffen. Etwa 90 % dieser Einschläge werden wohl durch das Flugzeug selbst ausgelöst: Bei Gewittern kann die elektrisch leitfähige Hülle eines Flugzeugs wie Blitzableiter wirken und einen Einschlag auslösen, der potentiell auch das Flugzeug sowie dessen Bordelektronik schädigen könnte.

Um die Gefahr von Blitzeinschlägen zu vermeiden, werden Flüge bei Gewittern in wenigerstürmischen Regionen des Himmels umgeleitet. Nun aber schlagen MIT-Ingenieure eine neue Möglichkeit vor, das Risiko von Blitzeinschlägen in ein Flugzeug zu reduzieren: Ein Onboard-System schützt das Flugzeug, indem es elektrisch aufgeladen wird. Das mag auf den ersten Blick paradox wirken, doch in Simulationen konnte gezeigt werden, dass deutlich weniger Blitze einschlagen, wenn das Flugzeug das passende Potential aufweist.

Spannung mit Spannung bekämpfen

Wenn ein Flugzeug durch ein umgebendes elektrisches Feld fliegt, ist sein äußeres Potential normalerweise im Gleichgewicht. Doch wenn ein starkes externes elektrisches Feld das Flugzeug polarisiert, wird ein Ende des Flugzeugs positiver geladen, während sich das Potential des anderen Endes zu negativeren Werten verschiebt. Bei starker Polarisierung kann dann ein hoch leitfähiger Plasmastrom ausgelöst werden, der als triggernde Entladung quasi als Vorstufe eines Blitzschlags wirken kann.

Die Forscher schlagen vor, ein Flugzeug vorübergehend auf ein negatives Niveau zu laden, um das positiver geladene Ende zu dämpfen und so zu verhindern, dass dieses ein kritisches Niveau erreicht und so einen Blitzeinschlag auslöst. Die Forscher haben bei Modellen demonstriert, dass diese Methode zumindest konzeptionell funktioniert.

Prinzip

Das Team um den emeritierten Professor Manuel Martinez-Sanchez und die Assistenzprofessorin Carmen Guerra-Garcia hat nun vor, ein Flugzeug mit einem automatisierten Steuerungssystem auszurüsten, das aus Sensoren und Aktuatoren mit kleinen Stromversorgungen besteht. Die Sensoren würden das umgebende elektrische Feld auf Anzeichen einer möglichen Leitungsbildung überwachen, woraufhin die Aktuatoren das Flugzeug in der geeigneten Richtung laden. Eine solche Aufladung benötigt weniger Leistung als eine konventionelle Glühlampe.

Bevor Missverständnisse entstehen: Blitze sind für die Passagiere selbst ungefährlich, da die Metallhülle des Flugzeugs wie ein Faradayscher Käfig wirkt. Man sieht höchstens einen hellen Blitz bzw. hört einen lauten Knall. Ein vom Blitz getroffenes Flugzeug erfordert jedoch häufig Nach- und Sicherheitskontrollen, die den nächsten Flug verzögern können. Dies und potentielle Schäden können teuer werden, weshalb das Interesse von Luftfahrgesellschaften groß ist.
 
Quelle: MIT News
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