Efecto del campo magnético de la Tierra en los aviones?

Question

Como un avión acelera a través de la Tierra del campo B, experimenta un cambio de flujo $d\phi \over dt$ y una diferencia de potencial es inducida a lo largo de sus alas.

Dado que las alas están hechas de metal y actuar como un conductor continuo, la corriente fluye a lo largo de las alas en una dirección perpendicular a la componente vertical de la Tierra B-campo. ¿Significa esto que el avión iba a experimentar una fuerza de Lorentz?

¿Qué otros efectos a la construcción de cargos en un avión, y lo que diferencia tendría que hacer este proceso si el avión de alas estaban hechas de un material aislante?

También, en términos de los efectos más grandes, lo que le sucedería a un avión en una tormenta?

Actualización: he descubierto que los aviones tienen algo que se llama "descarga mechas" que están diseñados para contrarrestar este problema (ver la foto). Sin embargo. la acumulación de carga estática parece más importante que la acumulación de la carga debida al efecto que se describe como Gupta señaló así que estos son probablemente utiliza para disipar la carga estática.

Answer 1

Nada realmente podría suceder que pueden ser de cualquier consideración importante al menos para los de tamaño normal aviones de pasajeros de aviones privados a Boeing.

Vamos a ver dos grandes pasos, he considerado que de aterrizaje y despegue similar, y el vuelo como independiente.

En primer lugar vamos a considerar el despegue/aterrizaje

Las líneas azules se supone que las líneas de campo magnético de la tierra, que normalmente no son tan recto , pero esta sería una buena aproximación.

Vamos a suponer un $30^o$ ángulo entre el campo y el plano del cuerpo, el campo magnético de la tierra se $0.65G$ a la máxima de que es un mero $6.5 \times 10^{-5} T$. Mientras que La mayor envergadura de un avión en el que hasta ahora es $97.51m$ vamos a tener en cuenta es $100m$ sólo para nuestro gusto.

Así que incluso si un avión había sido un cuadrado de un lado, su área sería la $10^4m^2$, y un decente $30^o$ ángulo con el campo magnético daría una débil $0.56weber$ de flujo.

Incluso si se llega a esta cantidad de cambio de flujo en un solo segundo que no es así, entonces tendríamos una diferencia de potencial de unos $0.5V$ a través de las alas, ahora con la resistencia, el actual sería pasado a ser demasiado insignificante y ya que estos números son demasiado grandes, porque hemos considerado el avión de un cuadrado y de un ángulo constante de $30^o$ que el área de vector tenía con la horizontal, mientras que no es así y es mucho más de $45^o$

Por lo tanto concluir que, al menos, mientras el despegue y el aterrizaje no necesitamos que preocuparse de cualquier inducida por corrientes y voltajes

Ahora vamos a considerar el vuelo

Esta es una muy típica ruta de un vuelo, Pero aún en este punto usted puede girar el plano en todas las direcciones y aún así obtener una cerca de $90^o$ ángulo entre el campo magnético y el área de vectores en casi todos los lugares donde los aviones pueden aterrizar y/o despegar! Mismos cálculos con sólo una diferencia de ángulos cuando se aplica en este caso dar aún más pequeño y mucho menos notable de las corrientes.

Ahora usted podría pensar en la Antártida, donde las líneas son casi perpendiculares, pero incluso para los que si se calculan para $90^o$ obtendrá insignificante solo resultados.

Ahora me voy a tomar un imposible escenario sólo para demostrar que cualquier vida real los cambios de flujo son fácilmente insignificante. El mínimo que un flujo es $0weber$ y el máximo puede ser incluso para el más grande de la plaza de la hoja avión es $0.65weber$, incluso si el avión hace que esta cantidad de flujo cambiar en apenas un segundo la diferencia de potencial desarrollado sólo serían $0.65V$ esto daría insignificante corrientes y por lo tanto pueden ser olvidados por todos.

Ahora para el caso de las tormentas, la máxima dificultad que cualquier avión que iba a recibir es bien conocido que surgen de la turbulencia del aire, durante las tormentas de estos pueda crear un peligro mucho mayor que los rayos etc puede producir, vamos a echar un vistazo.

Durante una típica tormenta de la diferencia de potencial entre las nubes y la tierra es más de $1\times 10^8$, la resistencia total del avión sería insignificante en comparación con la del aire, la principal corriente que discurre entre la nube y la tierra para establecer un canal para la descarga es de la orden de $100A$, ahora vamos a calcular la densidad de energía que se presentan en el plano debido a Joules calefacción,

La energía generada sería que el cuadrado de la hoja de avión $U = I^2 \frac{\rho l}{A}$ y la energía por unidad de área sería la $$u = \frac{I^2 \rho l}{A^3}$$

Para nuestro cuadrado plano, donde lados son iguales que el resultado sería en $$u = \frac{I^2 \rho}{s^5}$$ Supongamos un imposible actual de $1000A$ de nuestro cuadrado plano de $100m$ secundarios y comprobar de nuevo$$u=\rho \times 10^{-4}$$ claramente insignificante densidad de energía

Para un pequeño avión, como los aviones no tripulados que tenemos hoy en día o, incluso, cualquier cosa con la envergadura de menos de $10m$ la densidad de energía aumenta rápidamente, pero no creo que los aviones están en funcionamiento bajo severas condiciones climáticas!

PS: no estoy 100% seguro acerca de la tormenta de análisis, pero estoy seguro sobre el análisis de flujo magnético

Adenda : la "descarga mechas" se muestran en la imagen son 100% para descarga de electricidad estática con la simple razón como su otro nombre es "estática descargador". No voy a aumentar la longitud de la respuesta explicando su trabajo, etc, pero usted puede comprobar hacia fuera aquí o simplemente hacer una búsqueda en google de "descarga de la mecha".