Door een vliegtuigromp van een kleine elektrische spanning te voorzien, zou de bliksem minder snel inslaan op het toestel.
Het gebeurt nog regelmatig dat een vliegtuig tijdens zijn vlucht wordt getroffen door de bliksem. Op zich niet heel gevaarlijk, want het voertuig – dat een romp van aluminiumlegering heeft – is principe een vliegende kooi van Faraday.
Toch lopen vliegtuigen her en der wat schade op wanneer ze zijn getroffen en dus moeten ze eerst worden gecheckt en eventueel gerepareerd voordat ze weer opstijgen. En dat kost tijd en geld. Wetenschappers zijn daarom op zoek naar manieren om de kans op blikseminslagen te verkleinen. MIT-onderzoekers denken een oplossing te hebben gevonden: het vliegtuig een tijdelijke spanning geven.
Plasmastroom
Wanneer een vliegtuig door een onweerswolk vliegt, krijgt zijn romp een elektrische lading die hem polariseert. Zo krijgt de voorkant van de romp een negatieve lading en de achterkant een positieve lading (of andersom). Als deze polarisatie sterk genoeg wordt, genereert hij een zogenoemde leader: een sterk geleidende stroom van plasma, wat het voorafgaande stadium is van blikseminslag.
In principe lijdt een vliegtuig niet onder een inslag, maar een vliegtuigromp is niet uniform: er zitten allerlei antennes, draden en andere structuren op waar bliksem een elektrische stroom in kan opwekken. Bovendien kunnen binnenpanelen (waaronder deuren) worden opgeladen, die vervolgens gaan branden en zo gevoelige elektrische apparatuur beschadigen.
Een ander nadeel is dat veel vliegtuigen tegenwoordig voor zeker vijftig procent uit composietmaterialen bestaan, wat betekent dat er ook glas- of koolstofvezels in zitten verwerkt. Deze materialen zijn minder geleidend dan aluminium, waardoor ze meer lading opbouwen.
Tegengestelde spanning
De oplossing van de MIT’ers om de kans op blikseminslag te verkleinen, is daarom meer dan welkom. Het idee is om een vliegtuig een kleine, tijdelijke lading te geven die tegengesteld is aan de spanning die op de romp staat, om hem zo op te heffen.
De wetenschappers ontwikkelden een wiskundig model van een blikseminslag dat laat zien hoe de leaders (plasmastromen) verschijnen op tegenovergestelde punten in het vliegtuig en hoe deze evolueren naar een blikseminslag.
Ze ontdekten dat door het vliegtuig een tegenstelde spanning te geven het elektrische veld in de omgeving 50 procent sterker moest zijn om een leader te produceren – oftewel: de kans op blikseminslag kan aanzienlijk worden verkleind door op het juiste moment de juiste spanning te leveren.
Sensors
In de toekomst ziet het team een vliegtuig voor zich dat is uitgerust met een geautomatiseerd controlesysteem dat bestaat uit sensors die het omringende elektrische veld controleren op tekenen van plasmaformatie. Als reactie kan dan een kleine spanning worden uitgezonden die de spanning op de romp dus neutraliseert.
Maar hoe haalbaar is dit idee in de praktijk? Dat zijn de MIT’ers nu aan het onderzoeken door tests uit te voeren op een metalen bol in de Wright Brothers Wind Tunnel. De volgende stap is een drone door echte onweersbuien te laten vliegen. Het zal dus nog wel even duren voordat de oplossing echt kan worden toegepast op (passagiers)vliegtuigen.
Het onderzoek werd overigens gesponsord door Boeing, een bedrijf dat natuurlijk veel baat heeft bij het idee van MIT.
Bronnen: MIT, New Atlas, De Ingenieur
Beeld: Hannu Viitanen
Lees ook:
Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!