¿Cómo proteger los aviones de los rayos?
Los sistemas de protección contra rayos de las aeronaves se pueden dividir en dos categorías. El primer tipo se configura y se utiliza al estacionar, es decir, se instala un cinturón de protección contra rayos en el fuselaje del avión y se conecta al suelo. El segundo tipo se utiliza cuando el avión está volando. La configuración incluye un sistema de pronóstico de tormentas, que puede notificar al piloto sobre los cambios climáticos con anticipación, lo que le permite tener tiempo suficiente para tomar precauciones o mantenerse alejado de las nubes de tormenta. El propio avión también está equipado con dispositivos de protección contra minas.
A veces, en circunstancias inevitables, los aviones pueden desviar corrientes de rayos peligrosas hacia el exterior del fuselaje y alejarlas del fuselaje para evitar daños a los tanques de combustible y a los equipos de comunicación y control a bordo, garantizando la seguridad de los pasajeros. a bordo y la propia aeronave.
Caso de desastre por rayo
Fecha del evento
El vidrio de la nariz (aire) de Cathay Pacific fue destrozado tres veces por un rayo 2006 54 38 0 9 de mayo (miércoles)
Hubo una tormenta local en el aeropuerto (domingo 6 de julio de 2002, 5438 04)
Cinco personas fueron electrocutadas por dos rayos mientras reparaban el avión. 15 de julio de 2002 (lunes)
Tabla 243.1 Accidentes causados por tormentas en el Aeropuerto Internacional de Hong Kong en los últimos años
El objetivo principal de la protección contra rayos de las aeronaves
I Reduzca las sobretensiones para soportar los niveles de voltaje y evitar lesiones personales y daños a los equipos electrónicos.
Dos. Mejorar la corriente de capacitancia y el voltaje de los instrumentos electrónicos contra sobretensiones
La formación de sobretensiones (LEMP)
Cuando un rayo cae sobre el fuselaje de un avión, es extremadamente destructivo. La corriente del rayo fluye hacia varios piezas a través de los conductores del fuselaje, como se muestra en la figura anterior. Aunque no existe un punto de conexión directa entre los instrumentos electrónicos del barco y el chasis, los cambios en la corriente del rayo pueden producir ondas de radio destructivas e inducir sobretensión, es decir, sobretensión (LEMP).
Análisis de sistema de protección contra rayos de aeronaves (2)
Pasos de diseño de protección contra rayos: (boceto)
a) Determinar el área de impacto del rayo en el fuselaje de la aeronave.
b) Establecer el entorno de cada zona de impacto de rayo fuera de la aeronave
c) Establecer el entorno dentro de la aeronave
d) Confirmar los sistemas de emergencia o necesarios y sistemas para medidores de vuelo de aeronaves.
e) Establecer el nivel de control de sobretensión (TCL) y el diseño de sobretensión del instrumento (ETDL).
f) Diseñar el sistema de protección contra rayos.
g) Revisar el sistema defectuoso.
a) Zona de impacto del rayo en el fuselaje de la aeronave.
El primer paso en el diseño de protección contra rayos de un avión es dividir el fuselaje en cinco zonas de impacto de rayos. Debido al establecimiento de áreas de impacto de rayos, se determina que los instrumentos electrónicos en las aeronaves son adecuados para su instalación lejos de fuentes de sobretensión por rayos. Las cinco áreas de impacto de rayos son las siguientes:
1) Área 1A; punto de unión inicial del rayo y baja probabilidad de enredamiento del rayo
2) Área 1B; y alta probabilidad de enredo de rayos
3) Área 2A; las áreas barridas por un rayo tienen una baja probabilidad de enredo de rayos
4) Área 2B: Los puntos de conexión dentro del área barrida por un rayo tienen una alta probabilidad de que un rayo se enrede.
5) Zona 3; Esta parte del fuselaje está ubicada entre la Zona 1 y la Zona 2, y actúa como conductor de la corriente del rayo entre zonas durante el impacto directo de minas o la remoción de minas. La definición de una zona de impacto de rayos para cada aeronave varía según la aeronave y los factores operativos y requiere una evaluación de cada aeronave individual.
La figura 244.1 define la zona de impacto del rayo en el fuselaje de un avión.
b) Establecer el entorno de cada zona de impacto de rayo fuera de la aeronave
c) Establecer el entorno dentro de la aeronave
Para probar la confiabilidad del sistema de protección contra rayos de aeronaves, Utilice materiales reales de aeronaves para simular el entorno interno y externo de la aeronave:
El experimento inyectará una corriente distribuida de múltiples componentes en la carcasa de la aeronave, algunos de los cuales superan los mil amperios, lo que Puede crear ondas de sobretensión al cambiar el campo electromagnético. La sobretensión hace que las partes metálicas de la carcasa se extiendan y penetren en el interior del avión.
d) Confirmar los sistemas e instrumentos de emergencia o necesarios para el vuelo de la aeronave.
La Administración Federal de Aviación (FAA) de Estados Unidos ha formulado Reglamentos Federales de Aviación (FAR), de los cuales el FAR 25.51 estipula que las aeronaves deben estar protegidas de rayos catastróficos. Los equipos, sistemas e instalaciones de la aeronave deben funcionar en cualquier situación predecible. "Después de la caída de un rayo, no importa si las partes dañadas de la aeronave son equipos eléctricos, instrumentos electrónicos o estructuras, no debe afectar la continuidad del vuelo seguro de la aeronave."
Instrumentos electrónicos bajo protección clave
Instrumentos de parámetros del motor
Sistema antihielo de ala volante
Fuente de alimentación del avión
Medidor de flujo de combustible
Instrumento de aviación
Alimentación de la luz de advertencia
Barrera de entrada en pérdida
Generador de frecuencia de escucha
Sistema de comunicación
Sistema de alarma contra incendios del motor
Sistema de navegación
e) Establecer el nivel de control de sobretensión "Nivel de control transitorio (TCL)" y el nivel de diseño de sobretensión del instrumento "Nivel de diseño transitorio de equipo (ETDL)".
El objetivo final es controlar el nivel de sobretensión real de la aeronave a un nivel bajo de control de sobretensión. Al mismo tiempo, el nivel de aceptación de sobrepresión del instrumento debe ser una cierta distancia mayor que el nivel de control de sobrepresión para resistir daños causados por sobrepresión.
Próximas pruebas se realizarán simulaciones de parámetros en función de los niveles establecidos.
Análisis del sistema de protección contra rayos de aeronaves (3)
f) Diseño del sistema de protección (croquis)
Para evitar sobretensiones causadas por voltaje inducido, las aeronaves instrumentos electrónicos Los conductores, incluidas las líneas de control y comunicación de energía, están blindados y protegidos y funcionan como líneas STP. Cuando se produce un rayo por inducción, el campo eléctrico inducido (flujo magnético) se transmitirá al cable de tierra de la aeronave a través de la malla metálica para evitar sobretensiones en cada cable y daños al instrumento.
Además de las tecnologías de protección contra rayos mencionadas anteriormente, otras aeronaves también utilizan las siguientes tecnologías de protección contra rayos:
Dispositivos electrónicos de protección contra rayos con fuente de alimentación adicional
- Utilice combustible poco inflamable y espese la puerta de combustible.
g) Comprobar el sistema
Después del proceso de diseño, es necesario comprobar todas las operaciones de protección contra el rayo para garantizar el cumplimiento de la normativa establecida previamente.
El siguiente es el procedimiento de inspección:
-Si el nivel de sobretensión real (ATL) del cable de conexión del instrumento de medición excede el nivel de control de sobretensión (TCL) predeterminado
- Mida si cada instrumento puede manejar el nivel de diseño de sobretensión del instrumento (ETDL) especificado sin dañar los componentes.
-Mide si los instrumentos individuales, cuando están interconectados, pueden cumplir con los niveles de diseño de sobretensión del instrumento (ETDL) específicos sin causar daños a los componentes.
Estado
Los aviones estacionados en tierra son en realidad lo mismo que los edificios ordinarios. La mejor manera de protegerse de los rayos es aparcar el coche dentro de una puerta de aparcamiento equipada con un sistema de protección contra rayos. Si debe estacionarse afuera de la puerta de estacionamiento, se debe instalar un cable de conexión a tierra exclusivo para conectar el chasis de la aeronave al suelo.
Área de desvío de rayos
Sin embargo, la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) descubrió que cables de puesta a tierra de aeronaves similares no pueden proteger eficazmente al personal de mantenimiento que trabaja en tormentas eléctricas, y los trabajadores aún sufren lesiones a causa del tiempo. De vez en cuando se producen accidentes con lesiones provocadas por el paso de rayos a través del fuselaje de una aeronave. Por ello, la asociación advierte que no es apropiado realizar ningún trabajo de mantenimiento al aire libre en las aeronaves estacionadas durante las tormentas.