Почему молнии не вредят самолетам?

Недавно одному работнику аэропорта удалось сделать невероятный снимок – запечатлеть самолет в тот самый момент, когда в него ударила молния. Халльдор Гудмундссон увидел гигантский электрический искровой разряд молнии из окна своего офиса, который находится к северо-западу от международного аэропорта Кефлавик в Исландии. Он включил камеру на своем телефоне и начал снимать, надеясь поймать момент, когда мощный разряд еще раз пронзит небо. Внезапно в момент съемки на экране появился самолет, который только что оторвался от взлетной полосы аэропорта – и почти тут же в него ударила молния.

Это было необыкновенное зрелище, но, как ни в чем не бывало, самолет продолжал набирать высоту, шел сильный дождь. «Было очень интересно наблюдать, но в то же время и немного страшно,» говорит Гудмундссон, которому удалось заснять такой невероятный момент.

Этот рейс из столицы Исландии Рейкьявика в Париж 3 октября завершился благополучно, и авиакомпания заверила канал BBC, что самолет не получил никаких повреждений. Представитель авиакомпании указал на то, что молния довольно часто попадает в самолеты. Как, в таком случае, удается избежать пострадавших среди людей и поломок самолета, если сила удара молнии около 1 млрд. джоулей – это четверть тонны в тротиловом эквиваленте?

За последние 40 лет из-за удара молнии разбились только 3 самолета. Хотя мировая статистика говорит, что за 15 лет использования каждого авиалайнера, регулярно совершающего полеты, молния попадает в него не менее 15 раз. Впрочем, такая статистика учитывает попадание в авиамашину не только во время полета, но и во время руления по взлетной полосе или стоянки. Если такие ситуации и приводят к поломкам, чаще всего они ограничиваются порчей радио и электрооборудования, которые на каждом борту всегда дублируются.

Удар молнии по самолету старой конструкции, в составе которой не предусмотрено защиты от сильных электрических разрядов, может привести к пожару на борту, повреждению обшивки и даже к разрушению или падению самолета. В таких машинах возможен также выход из строя бортовых электронных систем и навигационного оборудования. Попадание молнии прямо в топливный бак самолетов старой конструкции может вообще закончится для них катастрофой.

Однако в современной гражданской авиации (по крайней мере принадлежащей развитым странам, в том числе и России) самолеты, не имеющие защиту от небесного электричества, уже не эксплуатируются.

Разряд молнии выбирает путь наименьшего сопротивления. Поэтому если на пути встречается самолет, он проходит по его металлической обшивке, не проникая внутрь и не задевая важные устройства. Обшивка защищает экипаж, пассажиров и бортовые системы, объясняет Крис Хаммонд, бывший пилот и член Британской ассоциации лётчиков авиатранспортных компаний.

«В обшивке самолета есть металлическая сетка,» говорит он, «это своего рода марля, защищающая от сильного электромагнитного излучения, возникающего при ударе молнии».

Кроме того, бортовая электроника и соединения с топливным баком, например, экранированы медными сетками для их защиты от внешних электрических разрядов. Безопасность тщательно проверяется перед тем, как самолет поступает в эксплуатацию, в процессе проверки также имитируют удары молнии, чтобы убедиться –обшивка и внутренние экраны эти мощные разряды выдержат.

Фотография Гудмундссона, отмечает Хаммонд, является наглядной иллюстрацией того, что все работает точно так, как надо. Видно, что молния бьет в нос самолета, а затем выходит через хвост и край крыла. Самолет — словно летающая клетка Фарадея, на его борту все защищено.

Тем не менее, удар молнии вероятнее всего будет замечен людьми на борту. Например, как рассказывают пассажиры двух рейсов, пролетая над западной частью Лондона в апреле, при попадании молнии в самолет они слышали громкие хлопки, похожие на выстрелы.

Несколько лет назад, самолеты были не так хорошо защищены от ударов молнии. Хаммонд вспоминает, как однажды много лет назад он пилотировал самолет и ожидал, когда ему разрешат посадку в Сан-Франциско. После одной особенно сильной вспышки молнии, вспоминает он, «все экраны погасли». К счастью, самолет в то время был оснащен аналоговыми приборами и ему удалось сохранить контроль над самолетом в воздухе. Постепенно бортовые компьютеры вернулись к жизни, и самолет смог благополучно приземлиться.

Давайте еще раз повторим основные конструкторские решения, защищающие летательный аппарат. Вот самые основные.

1. Разряд молнии выбирает путь наименьшего сопротивления. Поэтому если на пути встречается самолет, он проходит по его металлической обшивке, не проникая внутрь и не задевая важные устройства. Для этого листы обшивки должны быть плотно подогнаны друг к другу. В случае же использования композитных материалов, их покрывают слоем проводящей сетки из медной фольги. Если вы находитесь внутри металлического предмета, никакие молнии вам не страшны!

2. Для защиты от сильного электромагнитного излучения, возникающего при ударе молнии, бортовые системы экранируют медными сетками.

3. Чтобы исключить воспламенение паров топлива в баках при попадании молнии, по мере выработки горючего они заполняются инертным газом.

4. Наконец, для того чтобы снизить вероятность встречи с небесным электричеством, на концах крыльев устанавливаются электростатические разрядники, с которых статический заряд стекает в воздух. Благодаря этому корпус самолета всегда остается нейтрально заряженным и не привлекает "внимания" молнии. Если она и попадает в него, то, скорее всего, выйдет из корпуса именно с разрядника.