Как влияет магнитное поле Земли на самолеты?

На самом деле не произойдет ничего, что могло бы иметь какое-либо существенное значение, по крайней мере, для пассажирских самолетов нормального размера, от частных самолетов до Boeing.

Давайте рассмотрим два основных шага, я рассматривал посадку и взлет как одинаковые, а полет как отдельные.

Сначала рассмотрим взлет/посадку

Предполагается, что синие линии являются линиями магнитного поля Земли, обычно они не такие прямые, но это было бы хорошим приближением.

Предположим,$30^o$угол между полем и корпусом самолета, магнитное поле Земли равно$0.65G$максимум это просто$6.5 \times 10^{-5} T$. В то время как самый большой размах крыла самолета до сих пор составляет$97.51m$мы рассмотрим это$100m$просто для нашего удобства.

Таким образом, даже если бы самолет был квадратом с такой большой стороной, его площадь была бы$10^4m^2$, и приличный$30^o$угол с магнитным полем дал бы вам слабый$0.56weber$потока.

Даже если он достигает такого сильного изменения потока всего за одну секунду, чего на самом деле не происходит, тогда у нас будет разность потенциалов примерно$0.5V$поперек крыльев, теперь при сопротивлении ток стал бы просто слишком пренебрежимо мал и уже эти числа слишком велики потому что мы считали плоскость квадратом и постоянным углом$30^o$что вектор площади имел с горизонталью, в то время как это не так и намного больше$45^o$

Таким образом, делая вывод, что, по крайней мере, при взлете и посадке нам не нужно заботиться о каких-либо наведенных токах и напряжениях.

Теперь давайте рассмотрим полет

Это очень типичный маршрут для полета, но все же в этом месте можно вращать самолет во все стороны и все равно получить ближний$90^o$угол между магнитным полем и вектором площади почти во всех местах, где самолеты могут садиться и/или взлетать! Те же расчеты только с разницей углов при применении в данном случае дают еще меньшие и гораздо менее заметные токи.

Теперь вы можете подумать об Антарктиде, где линии почти перпендикулярны, но даже для этого, если вы посчитаете$90^o$вы получите только незначительные результаты.

Теперь я собираюсь рассмотреть невозможный сценарий, чтобы показать, что любыми изменениями потока в реальной жизни можно легко пренебречь. Минимум, каким может быть поток,$0weber$и максимум что может быть даже для самого большого квадратного листа самолета это$0.65weber$, даже если какая-либо плоскость изменит такое количество потока всего за секунду, разность потенциалов будет только$0.65V$это дало бы незначительные токи, и, следовательно, ими можно пренебречь.

Теперь, что касается грозы, хорошо известно, что максимальные проблемы, которые может получить любой самолет, возникают из-за турбулентности воздуха, во время грозы они создают опасность, намного большую, чем любые молнии и т. д., давайте посмотрим.

Во время типичной грозы разность потенциалов между облаками и землей превышает$1\times 10^8$, полное сопротивление самолета было бы пренебрежимо малым по сравнению с сопротивлением воздуха, основной ток, который проходит между облаком и землей, чтобы установить канал для разряда, имеет порядок$100A$, теперь вычислим плотность энергии, которая возникнет в плоскости за счет джоулевого нагрева,

Генерируемая энергия будет для плоскости квадратного листа$U = I^2 \frac{\rho l}{A}$а энергия на единицу площади будет

$$u = \frac{I^2 \rho l}{A^3}$$

Для нашей квадратной плоскости, где стороны равны, это приведет к

$$u = \frac{I^2 \rho}{s^5}$$ Допустим невозможный ток$1000A$для нашей квадратной плоскости$100m$сторону и проверьте еще раз $$u=\rho \times 10^{-4}$$ явно пренебрежимо малая плотность энергии

Для небольшого самолета, такого как беспилотники, которые у нас есть в настоящее время, или даже любой другой самолет с размахом крыльев менее$10m$плотность энергии быстро увеличивается, но я не думаю, что эти самолеты работают в таких суровых погодных условиях!

PS: я не на 100% уверен в анализе грозы, но я уверен в анализе магнитного потока

Дополнение: «разрядные фитили», которые вы видите на картинке, на 100 % предназначены для статического разряда по той простой причине, что их другое название — «статический разрядник». Я не буду увеличивать длину ответа, объясняющего их работу и т. Д., Но вы можете легко проверить это здесь или просто выполнить поиск в Google по запросу «разрядный фитиль».