¿Qué pasaría con un avión moderno (un A320 por ejemplo) que fue alcanzado por un rayo que superó su sistema de protección contra rayos?

Answer 1

Esto está un poco fuera de mi área habitual de especialización (pero en realidad, he tenido que aprender algo nuevo para cada investigación en la que he participado). Entonces, tiendo a buscar material fuente para ser más inteligente.

El Manual en este enlace (Página en www.dtic.mil) parece ser una buena guía sobre el tema de la protección contra rayos de los aviones en general. Pensando en varios accidentes e incidentes relacionados con el clima con los que me he familiarizado con el tiempo, mi inclinación sería esperar más “efectos indirectos” (discusión que comienza en la página 84) como resultado de un ataque realmente poderoso. Los autores del manual parecen anticipar tanto al señalar cuatro tendencias que vieron, en 1989, como probablemente conducir en esta dirección:

1. Uso creciente de estructuras compuestas en lugar de aluminio.
2. Mayor miniaturización de la electrónica de estado sólido.
3. Mayor dependencia de la electrónica para realizar funciones críticas de vuelo.
4. Mayor congestión en las vías aéreas terminales, que requiere un vuelo más frecuente a través de condiciones climáticas adversas en altitudes donde ocurren con frecuencia rayos.

En mi investigación limitada sobre este tema, no he encontrado nada tan completo como la publicación vinculada que también es lo suficientemente reciente como para abordar explícitamente la aviónica digital moderna o los sistemas de control de vuelo, pero hay algunas buenas fuentes de información general disponibles; por ejemplo, mire la presentación suiza en Page en serec.ethz.ch. Airbus en sí tampoco ha rehuido el problema: vaya a Publicaciones | Airbus, un fabricante líder de aviones, selecciona “Número 22” y ve a la página 25 para leer un artículo que publicaron en su resumen técnico de Airbus de marzo de 1998.

Creo que han pasado más de 50 años desde que un avión en los EE. UU. Fue derribado únicamente por un rayo, y los aviones voladores como el A320 tienen una larga historia operativa que sugiere que no tienen ninguna vulnerabilidad particular. En resumen, los estándares de certificación actuales para la protección contra rayos parecen estar haciendo su trabajo, incluso cuando la cantidad de sistemas sensibles a bordo se ha expandido con los avances tecnológicos.

Answer 2

Hace años, cuando hice la transición a los aviones Airbus, con su gran cantidad de computadoras y controles de vuelo de vuelo por cable, admitiré que tenía cierta preocupación por ser alcanzado por un rayo. Sin embargo, después de varios miles de horas volando y haber sido golpeado por un rayo varias veces, supe que mis preocupaciones estaban fuera de lugar.

El último avión que se estrelló debido a un rayo fue hace 50 años. [Creo que al que usted hizo referencia]. Desde entonces, los fabricantes de aviones han hecho grandes avances para garantizar que sus aviones no se vean afectados negativamente por los rayos.

El problema con el planeador es que, a diferencia de los aviones, no tenía protección, al igual que muchos aviones ligeros experimentales civiles. El riesgo de explosión del tanque de combustible que usted menciona ha sido resuelto mediante una estructura y blindaje mejorados del tanque de combustible, junto con los tanques presurizados por gas inerte.

Hoy en día, las computadoras están protegidas contra sobretensiones y picos resultantes del aligeramiento y el cableado de la aeronave está fuertemente protegido. Afortunadamente, dado que el cuerpo del avión está hecho de aluminio altamente conductor, actúa como una jaula de Faraday. El rayo entra en un extremo del avión y sale por otro. Toda la energía eléctrica viaja a lo largo de la estructura de aluminio y pasa alrededor y fuera del interior, manteniendo a los pasajeros seguros. En el caso de aviones compuestos más nuevos, están incrustados con fibras conductoras o pantallas que toman el lugar de la piel de aluminio. Todos los aviones comerciales se prueban antes de la entrega para asegurarse de que mantendrán la iluminación. Un método es usar inyección de baja corriente, luego extrapolar a la amenaza real de 200,000 A.

Se estima que cada avión que vuela hoy es alcanzado por un rayo en promedio una vez al año. No conozco ninguno donde se hayan superado sus sistemas de protección.

Answer 3

John, Tom y otros le han dado excelentes explicaciones, así como enlaces a material adicional para consultar sobre el tema. No pude mejorar estos esfuerzos, así que lo que haré es mirarlo desde el punto de vista de lo que el rayo tendría que superar y cómo eso podría afectar a los sistemas susceptibles.

Al diseñar instalaciones de sistemas eléctricos, observamos principalmente los efectos de EMI (interferencia electromagnética), HIRF (radiofrecuencia de alta intensidad), rayo (concentración muy alta de energía eléctrica), acumulación de carga estática (precipitación estática).

Todo esto puede hacer que las corrientes fluyan a través de elementos conductores a lo largo de un camino de menor resistencia. Por lo tanto, hacemos todo lo posible para garantizar que el camino que creamos para que esta carga fluya no conduzca de regreso a los componentes electrónicos sensibles dentro de la instrumentación o los sistemas.

Para lograr esto, el equipo instalado está conectado eléctricamente (buen contacto metal con metal) para permitir que la carcasa tenga el mismo potencial eléctrico que la estructura a la que está unida o conectada a tierra para garantizar que haya una ruta para que la corriente fluir. Los componentes eléctricos sensibles o susceptibles dentro de la carcasa mecánica generalmente se aíslan de la carcasa o, cuando es necesario, también se conectan a tierra donde existen disposiciones para un gran flujo de corriente en una sola dirección (lejos del componente).

Los rayos generalmente golpean el exterior del fuselaje del avión y la carga viaja a lo largo del camino de menor resistencia en o cerca de la superficie a través del metal o la malla metálica fina incrustada en las estructuras compuestas exteriores, hasta que sale del avión y continúa hacia el suelo para esencialmente completa el circuito.

Por lo tanto, si por algún motivo el camino de menor resistencia condujera de regreso a la carcasa de un componente y luego al controlador de microchip electrónico real u otro componente de Circuito Integrado, ese componente probablemente sería superado (calentado por la energía de la corriente) e inutilizado .

Dado que el revestimiento metálico del avión o su malla de alambre incrustada, como es el caso de las estructuras compuestas, es tan grande en términos de volumen, su resistencia al flujo de carga es baja y, por lo tanto, la acumulación de carga o baja densidad de carga.

Sin embargo, si la densidad de carga es muy alta, como en el caso de un rayo muy poderoso o un golpe en un área del avión donde su geometría y configuración permiten la existencia de una alta densidad de carga (energía concentrada), podría haber ocurre lo siguiente: –

http://www.aircraftnews.net/wp-c …
(TENGA EN CUENTA QUE LO ANTERIOR NO ES DEBIDO A UNA HUELGA DE ILUMINACIÓN)
* * * Mi agradecimiento a Denis Oakley por llamar la atención sobre el error * * *
http://img.scoop.co.nz/stories/i …
(Sin embargo, esta foto muestra el daño que puede ocurrir)

Por lo tanto, podría incurrir en daños a la estructura o los sistemas si el rayo desatara suficiente energía para superar las protecciones que se han diseñado en la Aeronave a través de la configuración de su estructura y sistemas, pero eso sería un hecho muy improbable porque tenemos Una muy buena idea de la magnitud máxima posible (probable) de descargas de rayos y aplicamos un factor de seguridad para mitigarlas.

Sin embargo, donde pueden surgir problemas es en la fabricación de una aeronave o por un mantenimiento deficiente, en ese mal contacto entre las estructuras metálicas durante la construcción o debido a la corrosión con el tiempo, el camino de menor resistencia ya no está donde está diseñado para estar .

En resumen, Lightning puede causar temporalmente interrupciones de radiofrecuencia, posiblemente causar sobrecarga de corriente en algunos circuitos eléctricos de retorno a tierra (los interruptores de circuito sin embargo deben proteger los equipos sensibles en tales eventos), dañar el metal o la estructura compuesta donde una alta densidad de carga en un área de alta La resistencia al flujo de carga puede conducir a un calentamiento excesivo de la estructura metálica o compuesta y su posterior falla.

Sin embargo, tal como se diseñó y si se mantiene bien, no es probable que las aeronaves sucumban a los efectos de un solo rayo debido a su naturaleza robusta y la redundancia incorporada en sus sistemas.

Answer 4

Pasé media década trabajando en el centro de control de operaciones de una aerolínea y he visto una buena cantidad de rayos. En su mayor parte, cada rayo que vi mostró daños en un punto de entrada y salida (tienden a estar en los remaches y esquinas (puntas de las alas, parte superior de la cola) pero también los he visto entrar en el parabrisas y salir por el parabrisas. radomo (domo en la punta de la aeronave que alberga el equipo de radar, domo de radar)

Parece que los aviones en realidad están diseñados con vías internas para que el Rayo fluya y no afecte a la electrónica en sí misma, o todo el sistema electrónico está aislado en cada punto, porque he visto un rayo que destruye absolutamente el compuesto con una delaminación severa, justo en el radomo en sí, pero no causa daños eléctricos / aviónicos funcionales.

Answer 5

Su pregunta sugiere que tiene mucho más conocimiento técnico en esto que la mayoría de las personas. No tengo ese nivel de conocimiento sobre los rayos para responderlo correctamente.

Sin embargo, sí recuerdo un incidente con un helicóptero en el Mar del Norte, donde un rayo golpeó el rotor de cola hecho de compuestos:
Bristow Flight 56C

Es bastante común que la industria descarte el peligro hasta que, por supuesto, un día ocurra un accidente como este.

Si se refiere al reciente accidente de Air Asia, personalmente no creo que esto lo haya causado porque hay otros escenarios más probables. Solo la investigación final revelará lo que realmente sucedió allí.