MIT створив систему прогнозу ударів блискавки по літаках

Інженери з Массачусетського технологічного інституту розробили новий фізичний інструмент для прогнозування взаємодії блискавки з конструкціями літаків, який може радикально змінити підхід до авіаційної безпеки. Стаття, опублікована в журналі IEEE Access, описує створення симуляційної системи, що дозволяє інженерам точно визначати ділянки літаків, які потребують різного рівня захисту від електричних розрядів.

Проєкт, частково профінансований компанією Boeing, має на меті зробити системи блискавкозахисту більш гнучкими та ефективними — особливо для нових поколінь авіалайнерів із композитних матеріалів і гібридних конфігурацій. «Люди починають створювати літаки, які кардинально відрізняються від звичних моделей, і ми більше не можемо покладатися лише на історичні дані», — зазначає Кармен Герра-Гарсія, доцент кафедри аеронавтики MIT.

Новий інструмент базується на комбінації обчислювальної гідродинаміки та електростатики. Він моделює тисячі можливих сценаріїв — як блискавка може прикріпитися до літака, переміщатися по його поверхні та виходити назовні. У результаті формується кольорова карта зонування, яка показує ділянки з найвищим ризиком ураження струмом. Це дозволяє розробникам оптимізувати розподіл захисних матеріалів без надлишкової ваги. «Вбудовування металевої сітки в кожну частину корпусу зробить літак занадто важким, тому наше завдання — знайти баланс між безпекою і масою», — пояснює перший автор Натанаель Дженкінс.

Традиційно авіація користується трирівневою системою зон блискавкозахисту, заснованою на десятиліттях спостережень за типовими моделями літаків. Нова ж методика виводить зони безпосередньо з фізичних законів, що робить її придатною навіть для експериментальних конфігурацій, які ще не літали.

Після перевірки моделі на реальних даних команда переконалася у високій точності прогнозів. Наступний етап — адаптація інструменту до футуристичних літаків із фермовими або змішаними крилами, а також до вітрових турбін, які часто зазнають пошкоджень від блискавок. «Вітрові установки стикаються з тими самими викликами — високі конструкції, складні потоки повітря і газу. Ми плануємо застосувати ту саму методологію, щоб підвищити їхню стійкість», — підсумувала Герра-Гарсія.

Таким чином, нова система зонування блискавок не лише відкриває шлях до розумного проєктування літаків майбутнього, але й може стати універсальним інструментом для захисту будь-яких інженерних споруд від руйнівної сили електричних штормів.