تمكن خبراء من تطوير نموذج يمكنه التنبؤ بكيفية إصابة الطائرات بالصواعق، وقد يساعد ذلك أيضاً في تقليل أضرار البرق على توربينات الرياح.

أداة مبتكرة لحماية الطائرات

طور باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) أداة قائمة على الفيزياء تتنبأ بكيفية تفاعل الصواعق مع تصاميم الطائرات المختلفة، ما يمكّن المهندسين من تعزيز الحماية بشكل أفضل للطائرات المستقبلية.
تولد الأداة الجديدة خرائط تقسيمية تُظهر أي أجزاء من الطائرة تحتاج إلى مستويات حماية مختلفة بناءً على احتمال تعرضها للصواعق، وقد تم نشر الدراسة في مجلة IEEE Access.

دعم صناعي لتقنيات مستقبلية

يهدف تمويل جزئي من شركة بوينغ إلى مساعدة تصميمات الطائرات المستقبلية على دمج أنظمة الحماية من الصواعق بكفاءة منذ بداية عملية الهندسة، خاصة مع الاتجاه نحو تصاميم غير تقليدية وخفيفة الوزن تقلل تكاليف الوقود والوزن.

أنظمة حماية أكثر ذكاءً

أوضح كارمن غيرا-غارسيا من جامعة MIT: «الطرق التقليدية لحماية الطائرات لم تعد تناسب التصميمات الجديدة لأنها تختلف تماماً عن النماذج التاريخية».
يتم ضرب أكثر من 70 طائرة بصواعق البرق يومياً، لكن الركاب نادراً ما يلاحظون ذلك، بفضل أنظمة الطائرات الحديثة التي توجه ملايين الفولتات بعيداً عن الركاب والمعدات.

محاكاة دقيقة لحركة الصواعق

الأداة الجديدة تجمع بين ديناميكيات العمليات الحسابية والكهرباء الساكنة لمحاكاة كيفية انطلاق الصاعقة على سطح الطائرة وحركتها باتجاه الطائرة.
تتبع كل محاكاة آلاف الأقواس الكهربائية المحتملة وتحدد المناطق التي تواجه أعلى تيار كهربائي وتحتاج إلى حماية أقوى.

تقسيم الطائرة إلى مناطق حماية

عادةً ما يتم تقسيم الطائرة التقليدية إلى ثلاث مناطق حماية رئيسية تعتمد على خبرة طويلة من الملاحظات الواقعية، لكن النموذج الجديد يستخلص المناطق مباشرة من المبادئ الفيزيائية، ما يجعله قابلاً للتطبيق على هياكل غير تقليدية لم تطِر بعد.

موازنة الحماية والوزن

قال ناثانيل جنكينز، طالب الدراسات العليا في جامعة MIT: «تغطية كل جزء من الطائرة بأقصى مستوى من الحماية ستزيد الوزن بشكل كبير، لذا تهدف الخرائط التقسيمية إلى تحقيق التوازن بين الأمان وخفة الوزن».
يخطط الفريق لتطبيق النموذج على تصميمات مستقبلية مثل الأجنحة المدعمة بالأطر والجسم المدمج للطائرة.
كما يرى الباحثون أن النموذج يمكن أن يفيد توربينات الرياح، التي تتعرض للصواعق وتفقد حتى 60% من شفراتها بسبب الأضرار.
وأكد غيرا-غارسيا على أن التوربينات تواجه نفس تحديات بيئة الغاز المتدفقة، لذلك سيتم تطبيق نفس المنهجية لتحسين موثوقيتها وإطالة عمرها الافتراضي.