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        探索閃電

        2018-12-29 08:58:50駱昌琴
        下一代英才 2018年10期
        關鍵詞:云際金屬網航天局

        駱昌琴

        狂風暴雨伴著閃電,總是令人膽戰(zhàn)心驚。閃電的威力是巨大的,在一次雷雨閃電中,閃電剛放電時的電壓約等于5億伏。那么如此惡劣的天氣,對于正在空中飛行的飛機來說,有沒有影響呢?

        美國空運界日益感到研究閃電對飛機影響的必要,他們將此事委托給美國航空航天局。20世紀中期,他們在弗吉尼亞州成立了一個雷暴公害研究中心。專家認為,要揭開閃電的秘密,最好的辦法是深入閃電現場。

        航天局選用了一架F—106B戰(zhàn)斗機作為工具,實際上,這是一間飛行的閃電實驗室,艙內布滿了各種儀器、儀表,它們都是觀察閃電的耳目。一旦碰上雷電,即能記錄它的頻率、幅度、電流、電壓和它持續(xù)的時間等。

        夏天的一個早晨,只見天空烏云密布,該機駕駛員布朗顯得既興奮又緊張,立即拉起機頭直插云霄,迅速進入雷暴區(qū)域?!八褚粭l無頭無尾的蛇,快得難以置信,彎彎曲曲地向飛機奔來。開始像是在我前方發(fā)生了一次爆炸,一條非常明亮的曲線一下裂成許多細絲,并立刻包住了機身前部,隨即一聲巨響,在艙內能清楚的聽到和感到?!辈祭适潞蠡貞浀?。

        該機自投入工作以來,進入雷壓采樣近1400次,被雷擊中近700次,對閃電有了較多的了解。每次飛行歸來,機身總是布滿燒焦的斑跡,那是閃電給它留下的紀念。它平均每年飛行50次,通常在雷暴區(qū)飛行2~3分鐘。有時它在地面雷達指揮下,進入電荷密布的云層,去觸發(fā)閃電。此時的情況與上述迥然有異:閃電好似一分為二,剖成上、下兩個層面,像是兩段橡皮帶,披在機身之上,可長達200米。精巧的儀器為我們揭開了許多閃電的秘密。例如,我們通??吹降囊粋€閃電,其實并非一個,而是由多達20多個的組成物,其電流可達20萬安培,而總的能量,要比人們想象的小得多,僅相當于美國一個家庭一年的耗用電能。由于閃電放電時間短促——1/200萬秒,所以功率很大。

        雷電一般總是在惡劣氣象中形成的;但有時,在晴朗天氣也會出現這一過程。此時,空氣中的原子有許多被電離成陰、陽離子,它們具有較高的能量,當其相互接觸時,就放電或閃電,被稱作云際閃電。另外一種是云地霹靂閃電,我們對它了解甚少,只知一股看不見的電流(陰離子)從云霄直向地面奔來,近地面時,另一股電流(陽離子)從地面迎頭竄上,相遇即行放電,形成了明亮的樹枝形放電通道。此時雷電使周圍的空氣溫度,一下升至3萬度左右,這也是霹靂發(fā)出巨響的原因。它比云際閃電所含的能量大得多,可選2×10 千瓦,相當于一個大型發(fā)電站的發(fā)電量。

        一般來說,閃電對飛機的危害很小。因為金屬的機身就像一根避雷針,絕大部分電流都在機身表面通過。電流的“集膚效應”,使得機內的人和物都安然無恙。

        如此說來。航天局的研究是否沒有什么價值呢?不,得出上述“避雷針”的結論正是時候。因為進入21世紀,為使飛機變得更輕更堅韌、速度更快,機身都采用鋁合金和樹脂纖維的混合材料。這樣失去了全金屬機身的屏蔽飛機,一旦遇上閃電,機內電子系統將產生明顯的影響,增加了危險,那么遇到這種情況該怎么辦?為此有關專家在飛機的外殼中植入了一個類似紗布的金屬網,而這層金屬網遍布整個外殼,這層金屬皮膚僅在飛機外部導電,電流是無法進入內部的,當然連接燃料箱的電子器件都被嚴格屏蔽,不會受到外部脈沖干擾,這樣飛機即使在電閃雷鳴的惡劣天氣中飛行,也不會受到影響。

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