Прогуливаясь вдоль линии электропередач в сырую, туманную погоду, можно услышать, как шепчутся между собой провода.

И тут возможны два варианта: либо вы окончательно поехали головой (времена такие нынче, понимаем), либо стали свидетелем коронного разряда – вестника невидимой войны воздуха и электричества. Это он тревожно шипит и потрескивает, а иногда даже светится - не менее тревожным фиолетовым цветом. Не живи мы в век технологий и просвещения, тут могла бы получиться красивая и страшная легенда… Ну да ладно.

Давайте быстро про то, что вообще подразумевается под словом разряд, и почему он п̶о̶х̶о̶р̶о̶н̶н̶ы̶й̶ коронный. Значицца, есть два стула – проводник и «непроводник» id est диэлектрик (есть еще третий стул - полупроводник, но мы таких товарищей игнорируем, когда говорим про газы). Если для некоторого электрического поля проложена удобная «дорожка» в виде проводника, он растекается по нему током и никого не трогает. Если же среда для него неблагоприятная и сопротивляется, эл поле либо сдается в попытках прогнать ток через нее, либо все же продирается. Сквозь кровь, пот, слезы и… разряды.

Их бывает несколько видов, в зависимости от их «настроя». Например, тлеющий разряд – чилловый гай, ленивый и не особо агрессивный, со сравнительно низкой плотностью тока. Или есть его противоположность – искровой разряд, та еще истеричка, знакомая нам чаще по мгновенным и мощным вспышкам молнии. Есть еще суровый работяга – дуговой разряд.

Но вернемся к «коронному» номеру программы.

Воздух в нормальном состоянии электричество не проводит, являясь диэлектриком. Что не мешает электрическому полю искать пути его «пробития», а делает оно это очень изощренно. Электрическое поле вокруг опор и проводов «стекает» на острые углы и выступы и концентрируется там, создавая «точки силы», места, где напряженность поля выше. Там оно разрывает молекулы воздуха на ионы (т.е. ионизирует) и таким образом насильно создает проводящую среду, по которой потихоньку стравливается, издавая шипение и светясь оттенками синего и фиолетового.

Но человек не был бы человеком, если бы даже строптивые газовые разряды не придумал, как применить в жизни. Тлеющего флегматика он засунул в неоновые лампы вывесок ночных клубов и баров, трудоголика в виде дуги - приспособил для сварки и плавки металла, а искрового холерика - заставил работать в свечах зажигания. И разумеется, для меланхоличного коронного разряда тоже нашлось место, например, в очистке воздуха на предприятиях. Но, как мне кажется, гораздо прикольнее значение коронного разряда в авиации, где контролируемое стравливание напряжения хранит безопасность полетов. Итак, пришло время для истории по мотивам архивов NTSB.

24 декабря 1971 года самолет Lockheed Electra перуанской авиакомпании LANSA, вопреки предупреждениям о сильной грозе, взял курс из Лимы в Пукальпу. На высоте около 6400 метров лайнер закономерно влетел в эпицентр мощного фронта. Если вам кажется, что события развивались по сценарию «нарушаем все, что можно - пронесет», вовсе нет. Ребята ничего не нарушали, просто еще раз взгляните на дату событий и осознайте: тогда молний не особо боялись, так же как когда-то не боялись обледенения.

Самолет считался надежной клеткой Фарадея - металлическим пустотелым проводником, через который разряд побежит и никого внутри не тронет. Ну, иногда локально поджарит корпусню - ничего страшного. И разумеется, на этот раз все произошло ровно наоборот.

В зону стыка левого крыла и фюзеляжа, прямо рядом с топливным баком, ударила молния. Причем не просто ударила, а мощно так бахнула, усиленная накопленным на поверхности самолета зарядом. Дело в том, что каждый самолет в полете – жертва для электричества не только в виде молний, но и статики. Когда корпус лайнера, особенно его нос и кромки крыльев, с огромной скоростью рассекают воздух, сталкиваясь с каплями дождя и частицами пыли, возникает трибоэлектрический эффект.

Помним же приколы с расческой или эбонитовой палочкой? Электроны «вырываются» с поверхности материала при трении, столкновении (или наоборот «прилипают» к ним). Самолет, изолированный от земли, превращается в летающий конденсатор, накапливающий мощный электрический потенциал – десятки, а иногда и сотни тысяч вольт.

И чтобы как-то избавляться от него придумали статические разрядники. Вы сто процентов их видели на самолетах - такие тоненькие стержни на задней кромке крыла. Они искусственно создают те самые точки, где электрическое поле становится настолько сильным, что ионизирует окружающий воздух, позволяя лишнему потенциалу медленно «стекать» в атмосферу постоянным коронным разрядом и не давая напряжению достичь опасного уровня.

Ииии... снижая привлекательность летающего куска металла для удара молнии. Правда, это все равно не спасло рейс 508 из Лимы.

Мы там остановились на моменте, где его мощно приложило молнией, а затем мощно от этой молнии разорвало. Самолет рухнул в амазонскую сельву, разрушившись на куски еще в воздухе, и самое удивительное, что это спасло жизнь семнадцатилетней пассажирке Джулиане Кёпке. Ее вместе с креслом выбросило из фюзеляжа и опустило на плотный полог леса, это смягчило падение (насколько это вообще возможно при сложившихся обстоятельствах) и после 11 дней борьбы за выживание в джунглях она сама нашла помощь, дойдя до лагеря лесорубов. Все остальные пассажиры погибли.

Воспоминания Джулианы о яркой вспышке в левом крыле незадолго до катастрофы стали ключом для следователей, а сама девушка, наряду с Весной Вулович и Людмилой Савицкой вошла в список женщин, которые выжили, буквально упав с небес.

В отчетах о катастрофе указывается примерно такой ход событий:

1. Молния ударила в крыло

2. Очень сильно ударила

3. Всякие микроскопические зазоры, следы краски или коррозия создали локальные участки высокого электрического сопротивления

4. В этих зазорах и щелях появились микродуги (привет, дуговой разряд), раскаленные до тысяч градусов

5. Одна из таких дуг возникла в опасной близости от стенки топливного бака и воспламенила насыщенную парами керосина воздушную смесь над топливом

6. Минус крыло

7. Минус самолет

8. Минус 91 человек

Накопленный же перед этим статический заряд усугубил ситуацию: он добавил свою энергию к разряду молнии, значительно увеличив суммарный ток и температуру дуги. (Все это можно было рассказать в духе войны дугового и коронного разрядов, но я подумал об этом слишком поздно).

Что в итоге? В итоге, к списку событий можно добавить пункт 9 - глобальные изменения авиационных норм. Катастрофа LANSA 508 серьезно перекроила отношения авиации и электричества, причем как с точки зрения конструкции, так и с точки зрения закона. Самым кардинальным решением стала система генерации инертного газа (OBIGGS): теперь воздух, отбираемый от двигателей, проходит через специальные фильтры-генераторы, которые снижают концентрацию кислорода. В таких условиях горение паров топлива становится почти невозможным.

Помимо этого, поставили под контроль всякие «неидеальные соединения». Металлические элементы теперь соединяются с корпусом самолета множеством параллельных проводящих путей - металлизации. Ну, правда, выглядит она далеко не так «новучно», как называется, - это просто металлические ленточки, прикрученные повсюду внутри конструкции. Дополнительно, любые детали, где возможно трение или удар, выполняются из искробезопасных материалов, а все остальное зачищается, красится и проверяется сложными процедурами моделирования молний и контролем потенциалов внутри топливных баков.

Авиационные правила США (FAR) и Европы (CS), в частности пункты FAR/CS 25.954 и 25.981, теперь требуют, чтобы топливная система исключала воспламенение паров при любых условиях, включая прямой удар молнии в любую часть самолета, воздействие статического электричества или неисправностей бортовых систем.

Ну а на десерт: требования к эффективности и количеству статических разрядников стали строже. Их изучают, делают эффективнее и устанавливают в больших количествах, чтобы в принципе не особо светиться перед молниями, а только осторожно отсвечивать фиолетовым цветом коронного разряда в темноте. Вот такая небольшая авиационная пасхалка к шипящим ЛЭП.

P.S. Кстати, о легендах. Вообще-то такая существовала у моряков, и вы наверняка про нее слышали. Так вот, в ней тоже идет речь про естественный коронный разряд.

Автор: Александр Грибоедов

Оригинал