Κ ε ρ α υ ν ο ί...

...είναι επικίνδυνοι...;

Οι κεραυνοί είναι μέρος ενός παγκόσμιου ηλεκτρικού συστήματος θα έλεγα. Η φύση συντηρεί συνεχώς μία ισορροπία ηλεκτρικού δυναμικού μεταξύ της ιονόσφαιρας και της επιφάνειας της γης, και οι κεραυνοί είναι ένα μέρος αυτού του φυσικού φαινομένου. Στον αέρα οι κεραυνοί αν και είναι ένα τρομακτικό φαινόμενο, οι κίνδυνοι που διατρέχουν τα αεροπλάνα δεν είναι ανάλογοι της εικόνας που δημιουργείται. Ακούω κατά καιρούς τον κόσμο να διηγείται με τρόμο, ιστορίες με κεραυνούς που έπληξαν το αεροπλάνο που ταξίδευαν, έχοντας σχηματίσει μια εντελώς λανθασμένη άποψη για το αντικείμενο αυτό. Βεβαίως, για τους ανθρώπους που δεν γνωρίζουν το θέμα, η κεραυνοπληξία κατά την διάρκεια της πτήσης τρομάζει και δημιουργεί μια αίσθηση ανασφάλειας. Σκέφθηκα λοιπόν ότι θα ήταν χρήσιμο να απομυθοποιήσω αυτό το θέμα, παρουσιάζοντας το φαινόμενο αυτό από αεροπορικής άποψης.

Οι στατιστικές λένε ότι κάθε αεροπλάνο πλήττεται από κεραυνό, μία φορά κάθε χρόνο κατά μέσον όρο. Εγώ θα έδινα μια άλλη διάσταση από την προσωπική μου πείρα και τουλάχιστον θα διπλασίαζα τις πιθανότητες. Η συχνότητα των κεραυνών που δέχεται ένα αεροπλάνο επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες, συμπεριλαμβανομένης της γεωγραφικής περιοχής όπου αυτό λειτουργεί, όπως επίσης το πόσο συχνά διέρχεται από τα υψόμετρα απογείωσης και προσγείωσης, όπου είναι αυξημένη η πιθανότητα κεραυνοπληξίας.Οι πιθανότητες κεραυνοπληξίας μπορεί να ποικίλλουν σημαντικά ανάλογα με τη γεωγραφική τοποθεσία. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, στην περιοχή της Φλόριντα έχουμε κατά μέσο όρο 100 ημέρες καταιγίδων το χρόνο, ενώ το μεγαλύτερο μέρος της Δυτικής Ακτής έχει κατά μέσο όρο μόνο 10 ημέρες καταιγίδας το χρόνο άρα θα είναι ανάλογες και οι πιθανότητες ανάπτυξης νεφώσεων, άρα και κεραυνών. Παρακολουθώντας τον υπόλοιπο κόσμο, οι κεραυνοί τείνουν να εμφανίζονται περισσότερο κοντά στον ισημερινό, επειδή η ζέστη σε αυτή την περιοχή συμβάλλει στη δημιουργία εκτεταμένων καταιγιδοφόρων αναπτύξεων σχεδόν καθημερινά.

Ο παγκόσμιος χάρτης κεραυνών της NASA δείχνει τη γεωγραφική κατανομή των κεραυνών. Οι περιοχές με την υψηλότερη δραστηριότητα εμφανίζονται με πορτοκαλί, κόκκινο, καφέ και μαύρο. Οι περιοχές χαμηλής δραστηριότητας είναι το λευκό, το γκρι, το μωβ και το μπλε. Η δραστηριότητα των κεραυνών είναι χαμηλότερη στους ωκεανούς και τις πολικές περιοχές, ενώ είναι υψηλότερο στις θερμές ηπειρωτικές περιοχές. Η αριθμημένη κλίμακα αντιπροσωπεύει τις αστραπές ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο ανά έτος.              (NASA)

Ερευνες και Στατιστικά στοιχεία

Οι περισσότερες κεραυνοπληξίες συμβαίνουν ενώ τα αεροπλάνα πετούν εν μέσω νέφωσης, κατά τις φάσεις ανόδου (climb) και καθόδου (descent), περισσότερο από οποιαδήποτε άλλη φάση της πτήσης (βλ. εικ. 2). Ο λόγος είναι ότι τα ηλεκτροστατικο δυναμικό είναι πιο έντονο μεταξύ 5.000 και 15.000 ποδών (1.500 με 4.500 μέτρα περίπου) υψόμετρο (βλ. εικ. 3). Τα αεροπλάνα που εκτελούν μικρές διαδρομές σε αυτές τις υψομετρικές περιοχές είναι πιθανότερο να υποστούν συχνότερα κεραυνοπληξία, σε σχέση με τα αεροπλάνα μεγάλων αποστάσεων που εκτελούν δρομολόγια σε μεγάλα ύψη άρα πιο ήπια περιβάλλοντα κεραυνών. Η πιθανότητα κεραυνοπληξίας μειώνεται σημαντικά πάνω από τα 20.000 πόδια (6.000 περίπου μέτρα).
Το 70% όλων των κεραυνών συμβαίνουν κατά την παρουσία βροχής. Υπάρχει μια ισχυρή σχέση μεταξύ των θερμοκρασιών γύρω στους μηδέν C και των κεραυνών στα αεροπλάνα. Τα περισσότερα χτυπήματα κεραυνών σε αεροπλάνα συμβαίνουν σε χαμηλές ατμοσφαιρικές θερμοκρασίες.
Οι συνθήκες που προκαλούν βροχόπτωση μπορεί επίσης να προκαλέσουν ηλεκτρική αποθήκευση ενέργειας στα σύννεφα. Αυτή η διαθεσιμότητα ηλεκτρικής ενέργειας συνδέεται με τη δημιουργία νεφών και τη βροχόπτωση. Μελέτες και πειράματα που έγιναν από τη NASA, έδειξαν ότι το φαινόμενο είναι σπανιότερο σε μεγάλα ύψη με έντονες αναταράξεις, ενώ σημειώθηκαν κεραυνοπληξίες και σε μεγάλα ύψη και περιοχές με καταιγίδες αλλά με ηρεμία ανέμων. Κατά την διείσδυση σε καταιγιδοφόρες αναπτύξεις σε μικρό ύψος, παρατηρήθηκαν κεραυνοπληξίες σε περιοχές με μέτριες ή ισχυρές αναταράξεις στις παρυφές ή μέσα σε ισχυρά ανοδικά / καθοδικά ρεύματα. Επίσης κεραυνοπληξίες παρατηρήθηκαν στις κορυφές καταιγιδοφόρων αναπτύξεων και στις προσεγγίσεις ανάμεσα σε διάσπαρτες αναπτύξεις υπό συνθήκες ελαφρών αναταράξεων. Οι πιλότοι λένε. «Αποφεύγουμε να περνάμε ανάμεσα από αναπτύξεις γιατί εκεί έχει κεραυνούς». Αν και περίπου το 42 τοις εκατό των κεραυνών που αναφέρθηκαν από πιλότους αεροπορικών εταιρειών σημειώθηκαν χωρίς καταιγίδες κοντά στην περιοχή που πέταγαν καθώς ο κεραυνός μπορεί να επηρεάσει αεροπλάνα έως και πέντε μίλια μακριά από το ηλεκτρικό κέντρο του νέφους.

Μια από τις πολλές φορές που έχω βιώσει κεραυνοπληξία στον αέρα (μάλιστα για να ακριβολογώ ήταν η πρώτη μου…) ήταν αυτής της αιτιολογίας. Ήταν χειμώνας κάπου γύρω στο 1977 για Χανιά απογευματινή πτήση με free εισιτήριο και το αεροπλάνο πίτα. Ούτε καρφίτσα δεν έπεφτε. Πήγα λοιπόν και ζήτησα από τον Captain Μπούνταλη no-seat δηλαδή να ταξιδέψω σε θέση πληρώματος. Φυσικά δεν μου αρνήθηκε και μου είπε να καθίσω στο πιλοτήριο. Έτσι και έγινε. Τίγκα και το πιλοτήριο. Μπαίνοντας μέσα βλέπω και έναν τριτοετή Ίκαρο να κάθεται στη θέση του First Observer (πίσω από τον κυβερνήτη). Εκάθησα και εγώ πίσω του στη θέση του Second Observer (άλλωστε ήταν η αγαπημένη μου θέση (ήταν δεν ήταν άλλος στο πιλοτήριο) διότι ήταν πιο άνετη και είχες θέα παντού. Και έξω και μέσα σε όλους τους πίνακες χωρίς να χρειάζεται καν να περιστρέψεις το κεφάλι σου. Τέλος πάντων πλησιάζαμε για προσγείωση στα Χανιά, μισοσκόταδο στο σούρουπο και τριγύρω ο καιρός κλειστός από παντού. Αναπτύξεις χαμηλά, ψηλά, αριστερά, δεξιά, αναταράξεις, το 727 λικνιζόταν και έτριζε, και ο Μπούνταλης έκανε.... μάθημα στον Ίκαρο... ενώ ο ιπτάμενος μηχανικός κράταγε την κάρτα του check-list προετοιμαζόμενος να αρχίσει να διαβάζει το descent...Κάποια στιγμή λοιπόν δείχνει στον Ίκαρο κάτι τεράστιες κάθετες αναπτύξεις με ένα κενό μεταξύ τους και του λέει. Τα βλέπεις αυτά εκεί κάτω... δεν θα περνάς ποτέ από ανάμεσα τους γιατί εκεί έχει κεραυνούς ! Δεν προλαβαίνει να ολοκληρώσει τη λέξη κεραυνούς και μπουουουουμμμμμ έλαμψε το σύμπαν. Θυμάμαι ότι τα μάτια μου έκαναν.... πουλάκια για αρκετά δευτερόλεπτα και όταν συνήλθα στους μηρούς μου επάνω είδα να βρίσκεται το check-list που κράταγε ο ιπτάμενος μηχανικός. Είχε τόσο αιφνιδιαστεί, όπως άλλωστε και οι πέντε στο πιλοτήριο, που του έφυγε από τα χέρια και ήρθε επάνω μου. Μετά από λίγο ακούω τον Μπούνταλη να μονολογεί: "Τον φάγαμε... εεε....;" Αφού έκαναν κάποιους ελέγχους στα όργανα και ήταν όλα καλά, συνεχίστηκε η προσέγγιση και προσγειωθήκαμε στα Χανιά χωρίς άλλα απρόοπτα. Τα υπόλοιπα τα ανέλαβε ο Νίκος ο Καλογερίδης (ο τότε συνάδελφος στα Χανιά) μετά την προσγείωση... (Επιθεώρηση Κεραυνοπληξίας -Lightning Strike Inspection κλπ). Για εμένα ήταν ο πρώτος κεραυνός.... το ίδιο φυσικά και για τον Ίκαρο όπως ομολόγησε στη συνέχεια... Ο Ίκαρος εκείνος σήμερα είναι σίγουρα απόστρατος πια αλλά η μοίρα του φύλαγε να "φάει" τον πρώτο του κεραυνό μέσα σε πολιτικό αεροπλάνο... Είμαι βέβαιος ότι το θυμάται μέχρι σήμερα... Γιατί εγώ μήπως το ξέχασα...;;;;; Το θυμάμαι λες και ήταν μόλις χθες και ας έχουν περάσει πάνω σαρανταπέντε χρόνια...

Ένας κεραυνός μπορεί να ισχύ έως και 1.000.000V με 30.000 A. Εύκολα γίνεται κατανοητό το μέγεθος της ενέργειας που εκτονώνεται με έναν τέτοιο κεραυνό… Για να ξεκινήσω από κάπου, και να προχωρήσουμε στο τι συμβαίνει με τις κεραυνοπληξίες θα πρέπει να πω ότι ο κεραυνός από κάπου μπαίνει στο αεροπλάνο και από κάπου βγαίνει. Το μέγεθος και το είδος της βλάβης που υφίσταται ένα αεροπλάνο όταν χτυπηθεί από κεραυνό μπορεί να ποικίλλει σημαντικά, ανάλογα με παράγοντες όπως το ενεργειακό επίπεδο της κρούσης, τη θέση ή τις θέσεις εισαγωγής δηλαδή το ή τα σημεία όπου θα χτυπήσει και θα μπεί στη δομή του αεροσκάφους, και το ή τα σημεία εξόδου, όπως φυσικά και τη διάρκεια της κρούσης.

Ενώ η πιο πάνω περιγραφή ακούγεται δραματική, εντούτοις πρέπει εξαρχής να ξεκαθαρίσω ότι οι κεραυνοπληξίες σπανιότατα αποτελούν κίνδυνο για την ασφάλεια της πτήσης. Όμως μπορεί να επηρεάσουν την ομαλή εξέλιξη της καθημερινής εκμετάλλευσης των αεροπλάνων των αεροπορικών εταιρειών προκαλώντας δαπανηρές καθυστερήσεις και ανωμαλίες στο πρόγραμμα των πτήσεων. Θα έλεγα λοιπόν ότι το πρόβλημα στις μέρες μας, είναι περισσότερο οικονομικής και διαχειριστικής φύσης, και κατά δεύτερο λόγο, μακράν του πρώτου, δηλαδή της διακύβευσης της ασφάλειας των πτήσεων. Στα χρόνια της αεροπορίας, από δημιουργίας της, τα περιστατικά κεραυνοπληξίας που κατέληξαν σε ατύχημα είναι μετρημένα στα δάχτυλα της μιας χειρός. Το χειρότερο όλων ήταν η συντριβή του Β747-100 της Ιρανικής Πολεμικής Αεροπορίας του Σάχη, στη Μαδρίτη το 1976. Εντούτοις και σε αυτήν την περίπτωση ο κεραυνός ήταν η αφορμή, και τα πιθανά αίτια ήταν η ελλιπής συντήρηση.

Από το Πρόγραμμα αυτό έγιναν κατανοητές οι μηχανικές των περιοχών με την υψηλότερη πιθανότητα να υποστεί ένα αεροσκάφος κεραυνοπληξία, και προσδιορίστηκε η τυπική ένταση των κεραυνών.
Επίσης έγινε κατανοητή η σχέση καταιγίδων-κεραυνών-αναταράξεων Επιπλέον διαπιστώθηκε ότι οι αερομεταφερόμενες συσκευές εντοπισμού κεραυνών ενδέχεται να μην παρέχουν αξιόπιστη ένδειξη της πιθανότητας μια κεραυνοπληξίας. Ίσως αυτός να είναι και ο λόγος που ενώ μέχρι σήμερα υπάρχουν και λειτουργού συστήματα ανίχνευσης, προειδοποίησης και ένδειξης καταιγίδων, αναταράξεων, βροχής κλπ, δεν υπάρχουν συστήματα ανίχνευσης επικείμενης κεραυνοπληξίας. Ένα άλλο σημαντικό στοιχείο που αποκαλύφθηκε ήταν, ότι όλες οι επιφάνειες του F-106 μπορεί να υποστούν κεραυνοπληξία. Αυτό δεν διαφέρει σε σχέση με τους τύπους των αεροπλάνων.

Αυτό το F-106B (57-2516) χρησιμοποιήθηκε για 6 χρόνια στις έρευνες της NASA για το Πρόγραμμα διερεύνησης των κινδύνων από καταιγίδες από το 1980 έως το 1986. Κατά τη διάρκεια αυτών των πειραματικών πτήσεων έκανε 1496 ηθελημένες διεισδύσεις σε καταιγίδες και υπέστη 714 κεραυνοπληξίες, σε ύψη από 3.500 πόδια έως και 50.000. Αξίζει να αναφερθεί ότι σε μια μόνο πτήση το 1984 χτυπήθηκε από κεραυνούς 72 φορές σε διάστημα μόλις 45 λεπτών, διεισδύοντας σε μια καταιγίδα στα 38.000 πόδια.

Και τέλος από αυτό το εξαετές πρόγραμμα αποκτήθηκαν πολύτιμες γνώσεις για τον προσδιορισμό της απειλής επί αεροσκαφών που κατασκευάζονται από σύνθετα υλικά και χρησιμοποιούν ψηφιακά συστήματα ελέγχου όπως το Electronic Flight Control/Fly-by-wire (EFC/FBW).                                                                                                                                                              Πηγή: NASA

Στις φωτογραφίες αυτές, απεικονίζονται διάφορα σημεία κεραυνοπληξίας.Σε όλες τις περιπτώσεις ο κεραυνός έχει χτυπήσει σε πριτσίνια που ήταν χαλαρά άρα δεν υπήρχε επαρκής "γείωση". Είναι οι πιο χαρακτηριστική συνθήκη κεραυνοπληξίας. Ανάλογα με την ένταση και τη χαλαρότητα ποικίλει και η βλάβη που προκύπτει.

Τα σημεία που θα χτυπήσει ο κεραυνός είναι συνήθως το εμπρόσθιο τμήμα του αεροσκάφους, όπως εδώ σε αυτές τις φωτογραφίες απο Β737. Στις πιο πάνω ο κεραυνός έχει χτυπήσει στα καπώ των κινητήρων και είναι από Dassault Falcon F2000. 

Οι βλάβες μπορεί να είναι πολύ σοβαρότερες από αυτές τις "μικροπόντες" που βλέπετε, αλλά σε γενικές γραμμές σπάνια είναι σε επικίνδυνα επίπεδα.

Οι περιοχές του αεροπλάνου με τη μεγαλύτερη πιθανότητα να υποστούν κεραυνοπληξία είναι τα εξωτερικά άκρα, όπως οι άκρες των πτερύγων (ακροπτερύγια [wing tips]), το ρύγχος, οι εισαγωγές των κινητήρων, τα σκέλη αν είναι εκτεταμένα, οι κεραίες, τα πηδάλια, και οι ακίδες εκτόνωσης των στατικών φορτίων (τα ονομαζόμενα static dischargers). Αυτά τα τελευταία ειδικότερα είναι τα πλέον συνήθη σημεία εξόδου του κεραυνού, γιαυτό και πάντα όταν κάνουμε έλεγχο μετά από αναφορά κεραυνοπληξίας είναι οι «πρώτοι ύποπτοι» που ελέγχουμε. Και τις περισσότερες φορές βρίσκουμε ένα ή περισσότερα να είναι καμένα, καπνισμένα ή ακόμη και να λείπουν τελείως λόγω του ότι ο κεραυνός έχει λειώσει τη βάση τους. Θα αναφερθώ πιο κάτω με περισσότερες λεπτομέρειες σε αυτά.

Ο κεραυνός λοιπόν χτυπά αρχικά σε ένα άκρο του αεροπλάνου που αναφέρεται ως το σημείο εισόδου όπως αναφέρω πιο πάνω. Τα σημεία αυτά ιονίζονται. Αυτός ο ιονισμός προκαλείται από την αύξηση της πυκνότητας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου σε αυτές τις θέσεις δημιουργώντας την λάμψη της αστραπής.
Το σημείο εισόδου μπορεί να μην είναι ένα αλλά δύο, τρία ή περισσότερα. Το ρεύμα του κεραυνού ταξιδεύει κατά μήκος του αεροπλάνου και ψάχνει να βρεί το ή τα σημεία που θα βγεί για να γεφυρωθεί με τον άλλο πόλο στο σύννεφο ή στο έδαφος αν είναι πολύ χαμηλά ώστε να κλείσει το κύκλωμα. Με λίγα λόγια το αεροπλάνο είναι ο ενδιάμεσος γεφυρωτής μεταξύ δύο αόρατων, μέχρι τη στιγμή της κεραυνοπληξίας, πόλων.

Άρα ο κεραυνός προσβάλει το αεροπλάνο, τα ηλεκτρικά φορτία διέρχονται διαμέσου της κατασκευής του, εξέρχονται από κάπου, και έτσι κλείνει το κύκλωμα. Είναι αυτό που εμείς οι μηχανικοί λέμε και ζητάμε να βρούμε πάντα όταν κάνουμε επιθεώρηση μετά από αναφορά του πληρώματος για κεραυνοπληξία: Το σημείο εισόδου και σημείο εξόδου, καθώς στα σημεία αυτά συνήθως γίνονται οι μεγαλύτερες ζημιές. Ανάλογα με την ένταση του κεραυνού, στα σημεία ή τις περιοχές αυτές, μπορεί να παρατηρήσουμε από ελαφρά καψίματα ή λειωμένα καρφιά (πριτσίνια) που μοιάζουν πολύ με πονταρίσματα ηλεκτροσυγκολλήσεων, μέχρι ολόκληρη τρύπα στην κατασκευή ή απόσπαση κομματιού ή σπανιότερα και μονάδας ολόκληρης. Το σημείο εισόδου συνήθως ευρίσκεται στο εμπρόσθιο τμήμα της ατράκτου, ενώ το σημείο εξόδου στην ουρά ή στα ακροπτερύγια. Όπως το αεροπλάνο κινείται με μεγάλη ταχύτητα, περνά μέσα σε μια έντονα ιονισμένη ‘μπάλα’ που σχηματίζει ο κεραυνός, και τότε δέχεται και άλλες ηλεκτρικές εκκενώσεις μικρότερης συνήθως έντασης.
Μπορεί να δούμε την άτρακτο να έχει δεκάδες μικροπονταρίσματα από αυτήν την αιτία. Καθώς λοιπόν τα ηλεκτρικά φορτία ρέουν διαμέσου των δομικών στοιχείων του, δηλαδή το σκελετό, την επικάλυψη κλπ. μπορούν να φορτίσουν με δυναμικό όλες τις καλωδιώσεις και τις μονάδες του αεροπλάνου προκαλώντας την ανάπτυξη επαγωγικών ρευμάτων στα στοιχεία που περικλείονται μέσα σε αυτό. Πειράματα έχουν δείξει ότι η μέγιστη τάση που μπορεί να αναπτυχθεί από επαγωγικά ρεύματα μπορεί να είναι της τάξεως των 1000 έως 2000 Volts. Οι επιβαίνοντες δεν κινδυνεύουν καθόλου από αυτά. Ο υπογράφων έχω βρεθεί πάρα πολλές φορές σε αεροπλάνα που έχουν δεχτεί κεραυνοπληξία και... συνεχίζει να είναι εδώ και να σας... ζαλίζει με τα αεροπορικά του. Τα φορτία λοιπόν κατά κανόνα διαρρέουν την επικάλυψη και το σκελετό, με πιθανούς δευτερεύοντες αγωγούς άλλα συστήματα, σωληνώσεις όργανα κλπ που θα αναφερθώ πιο κάτω.
Τα δομικά στοιχεία του αεροπλάνου από σιδηρομαγνητικό υλικό μπορεί να μαγνητιστούν έντονα όταν εκτεθούν στο ηλεκτρικό δυναμικό του κεραυνού. Το ισχυρό ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει από τον κεραυνό στη δομή του αεροπλάνου μπορεί να προκαλέσει αυτή τη μαγνήτιση.
Ενώ το ηλεκτρικό σύστημα σε ένα αεροπλάνο έχει σχεδιαστεί για να είναι ανθεκτικό σε κεραυνούς, ένα χτύπημα ασυνήθιστα υψηλής έντασης μπορεί να βλάψει εξαρτήματα όπως ηλεκτρικά ελεγχόμενες βαλβίδες, γεννήτριες, τροφοδότες ισχύος και συστήματα διανομής ηλεκτρικής ενέργειας.

Το «μυστικό» της προστασίας των τμημάτων ή των μονάδων αυτών βρίσκεται στην εξής απλή θεωρία. Οσο το ρεύμα αυτό βρίσκει εύκολες διόδους να ρέει, ευκολότερους καλούς αγωγούς από αυτές που του παρέχουν οι μονάδες και τα δομικά τμήματα, κινείται ομαλά μέσω αυτών αποφεύγοντας τις «δύσκολες διελεύσεις». Ή τουλάχιστον περνούν μέσα από τις μονάδες πολύ μικρότερα φορτία, μη ικανά να προκαλέσουν βλάβες. Όταν όμως κάπου υπάρξει κενό στη ροή του, ή μη αγώγιμο στοιχείο, όπως είναι ο αέρας, και τα φορτία είναι ικανά, θα επιχειρήσει να διαπηδήσει και να φτάσει στον επόμενο αγωγό για να συνεχίσει. Η διαπήδηση αυτή προκαλεί σπινθηρισμό (arcing) και το φαινόμενο αυτό εκτονώνει ενέργεια. Να τα πούμε απλά. Δείτε τι γίνεται με την ηλεκτροσυγκόλληση. Τα μέταλλα λιώνουν. Ακουμπήστε το ηλεκτρόδιο στο υπό συγκόλληση μέταλλο. Δεν υπάρχει σπινθήρας. Κάτι παρόμοιο γίνεται και με τον κεραυνό. Αν κατά την διαδρομή του λοιπόν κάπου δεν υπάρχει συνέχεια αγωγιμότητας με την ελάχιστη δυνατή αντίσταση, εκεί θα υπάρξει σπινθήρας. Αν αυτός ο σπινθήρας παραχθεί μέσα στις δεξαμενές καυσίμου με επαρκή ενέργεια, τότε η έκρηξη είναι πιθανότατη. Για το λόγο αυτό όλες, αυτό είναι απόλυτο, επαναλαμβάνω όλες οι συνδέσεις μονάδων, δομικών μερών, σωληνώσεων κλπ συνδέονται, και γειώνονται μεταξύ τους με ειδικά κοντά καλώδια που κάποιες φορές είναι περισσότερα από ένα και ονομάζονται jumpers, έτσι ώστε να υπάρχει πάντα συνέχεια και να αποκλείεται η διαπήδηση. Μάλιστα πάντα μετράται και η ωμική αντίσταση μεταξύ των δύο σημείων επαφής, που δεν πρέπει να υπερβαίνει κάποιες τιμές που ορίζει ο κατασκευαστής του αεροπλάνου. Αν όλα είναι κανονικά γειωμένα τότε δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα, τα φορτία θα περάσουν και θα εκφορτιστούν από το σημείο εξόδου. Τα αεροπλάνα όμως έχουν και περιοχές και συγκροτήματα, σήμερα ολοένα και περισσότερα, που είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά χαμηλής αγωγιμότητας, ή μη αγώγιμα. Για να αποφευχθεί η ανεπιθύμητη μη συνέχεια μεταξύ των αγώγιμων υλικών από την παρεμβολή των υλικών χαμηλής αγωγιμότητας, τοποθετούνται στο εσωτερικό των συγκροτημάτων από σύνθετα υλικά ή στην επιφάνεια τους, μεταλλικές ράβδοι ή μεταλλικές ίνες που διατρέχουν τις κατασκευές και τελικά συνδέουν τις άκρες των τμημάτων αυτών με την μεταλλική κατασκευή. Έτσι τα φορτία μεταφέρονται μέσω αυτών χωρίς πρόβλημα. Επιπλέον χρησιμοποιούνται και ειδικές επιστρώσεις κάτι σαν βαφές που το υλικό τους είναι αγώγιμο και λειτουργεί κατά τον ίδιο τρόπο.

Για να επανέλθουμε στα προηγούμενα λοιπόν, υπάρχει μια ενδιαφέρουσα επισήμανση που αναφέρεται στη σχετική με το αντικείμενο βιβλιογραφία και αφορά στις επιπτώσεις που έχει η κεραυνοπληξία επί των αεροπλάνων στενής ατράκτου (narrow body), με τους κινητήρες τοποθετημένους στα πλάγια του οπίσθιου τμήματος της ατράκτου, όπως είναι το Β717, MD-80, ERJ135/145, Learjet, Dassault Falcon κλπ. Υπάρχουν καταγραφές που σε πολλές περιπτώσεις κεραυνοπληξίας αεροπλάνων παρόμοιας σχεδίασης, έσβησε ένας κινητήρας και κάποιες άλλες σπανιότερες που έσβησαν και οι δύο (both engines flame-out). Μάλιστα σε μία περίπτωση το πλήρωμα δεν πρόλαβε να επανεκκινήσει λόγω του χαμηλού ύψους και το περιστατικό κατέληξε σε θανατηφόρο ατύχημα. Οι μελέτες έδειξαν ότι πράγματι τα αεροπλάνα αυτής της σχεδίασης είναι επιρρεπή σε τέτοιες ανωμαλίες, λόγω των ονομαζόμενων αεροθερμικών φαινομένων. Η θερμότητα που ακτινοβολείται, όπως και ο στροβιλισμός των μορίων του αέρος όταν το αεροπλάνο και κυρίως η άτρακτός του μπαίνει στην ‘μπάλα’ της λάμψης του κεραυνού, έχουν σαν συνέπεια την αποσταθεροποίηση της ροής του αέρος στις εισαγωγές των κινητήρων που είναι τοποθετημένοι στις πλευρές της ατράκτου, με αποτέλεσμα την αδυναμία προώθησης μαζών αέρος, πράγμα που συντελεί στην εμφάνιση του φαινομένου surge. Ο κινητήρας ‘πνίγεται’ και τελικά σβήνει. Όμως πρέπει να αναφέρω ότι ποτέ στην σχεδόν πενηντάχρονη καριέρα μου, δεν μου έχει αναφερθεί από πλήρωμα flame-out κινητήρα λόγω κεραυνοπληξίας. Όμως μου έχει αναφερθεί (μία αν θυμάμαι καλά) από άλλα αίτια. Ισως διότι η Ολυμπιακή Αεροπορία δεν είχε πολλά αεροπλάνα (μόνο τα Β727 και αυτά 9 όλα κιόλα) με τους κινητήρες ανηρτημένους πλευρικά της ατράκτου.

Έπειτα λοιπόν από εκτενείς παρατηρήσεις και αναλύσεις, διαπιστώθηκε ότι όσο μικρότερης διατομής άτρακτο έχουμε, τόσο τα προβλήματα του αεροθερμικού φαινομένου επηρεάζουν περισσότερο τους κινητήρες που είναι τοποθετημένοι πλευρικά επάνω της. Όσο οι κινητήρες απομακρύνονται από το κέντρο της ατράκτου τόσο τα προβλήματα μειώνονται. Στα δε Β717 και MD-80 το πρόβλημα είναι σπανιότατο. Αντίθετα στα μικρά business αεροπλάνα με πολύ στενή άτρακτο το πρόβλημα είναι συχνότερο. Το ίδιο ισχύει και για τα πολεμικά αεροπλάνα με τις εισαγωγές των κινητήρων στα πλάγια της ατράκτου όπως τα F-4 Phantom, F-111 κλπ. Για την αντιμετώπιση του φαινομένου, έχουν γίνει εκτεταμένες έρευνες και ήδη οι τελευταίας γενιάς κινητήρες με συστήματα ελέγχου FADEC (Full Authority Digital Engine Control) περιλαμβάνουν στο λογισμικό τους λειτουργία προστασίας και αυτόματης ανάνηψης / επανεκκίνησης (auto-recover / restart).

Το αεροπλάνο με την δομή του σχηματίζει ένα είδος κλωβού Faraday. Ο κλωβός Faraday είναι ένα πλέγμα από αγώγιμα υλικά που θωρακίζει τον χώρο από ηλεκτρικά πεδία και ηλεκτρομαγνητικά κύματα. Το εξωτερικό ηλεκτρικό πεδίο αναγκάζει τα ηλεκτρικά φορτία μέσα στο αγώγιμο υλικό του κλωβού να κατανεμηθούν έτσι ώστε να απαγορευσουν την επίδραση του πεδίου στο εσωτερικό του. Η πρακτική του κλωβού Faraday εφαρμόζεται για την προστασία ευαίσθητου ηλεκτρονικού εξοπλισμού όπως πομποδέκτες ραδιοσυχνοτήτων (επικοινωνίες). Χρησιμοποιούνται επίσης για την προστασία των επιβατών και των μηχανημάτων των αεροσκαφών από πραγματικά ηλεκτρικά ρεύματα, όπως κεραυνούς και ηλεκτροστατικές εκκενώσεις, καθώς ο κλωβός που τα περικλείει μεταφέρει ρεύμα γύρω από το εξωτερικό του κλειστού χώρου και έτσι το ηλεκτρικό ρεύμα δεν περνά μέσα από το εσωτερικό. Αρκεί βέβαια οι συνδέσεις μεταξύ των δομικών μερών που απαρτίζουν τον κλωβό να είναι σωστές χωρίς κενά. Αν υπάρξουν κενά τότε το ρεύμα θα διαπηδήσει αυτό το κενό και θα δημιουργήσει βολταϊκό τόξο για να περάσει οπότε θα προκαλέσει μεγάλες ζημιές. Για να αποκλειστεί τέτοια περίπτωση, οι κατασκευαστές των αεροπλάνων τοποθετούν πολλους «διαπηδητές» κατά λέξην (jumpers) γεφυρώνοντας προληπτικά αυτές τις συνδέσεις και σχηματίζουν «εύκολες διαβάσεις» του ρεύματος. Αυτές οι «εύκολες διαβάσεις» στην τεχνική ορολογία ονομάζονται «γειώσεις» αν και θεωρώ ότι ο όρος αυτός στην Ελληνική γλώσσα είναι αδόκιμος. Ο Αγγλικός όρος jumpers αποδίδει πολύ καλύτερα την έννοια της αποστολής τους. Το ίδιο και οι διάφορες μονάδες και τα όργανα του αεροπλάνου γειώνονται και έτσι προστατεύονται. Αν όμως οι γειώσεις αυτές κοπούν ή δεν κάνουν καλή επαφή τότε σίγουρα η μονάδα που προορίζονταν να προστατεύσουν, θα υποστεί βλάβες ή θα καταστραφεί ολοσχερώς. Γιαυτό και τα jumpers ελέγχονται σχολαστικά σε κάθε επιθεώρηση. Ολοκληρώνοντας λοιπόν το αντικείμενο αυτό θα κλείσω με ένα αξίωμα: Ο κεραυνός μπορεί να χτυπήσει σε οποιοδήποτε σημείο του αεροπλάνου. Η μεγάλες ζημιές όμως εντοπίζονται κυρίως στα σημεία που δεν έχουν σωστή γείωση.Να διευκρινίσω, για να προλάβω απορίες, ότι οι κλωβοί Faraday δεν μπορούν να «απαγορεύσουν» τα σταθερά ή αργά μεταβαλλόμενα μαγνητικά πεδία, όπως το μαγνητικό πεδίο της Γης. Προστατεύουν όμως από την εξωτερική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Και επίσης να σημειώσω ότι τα πρώτα «θυματα» μιας κεραυνοπληξίας είναι κατά σειρά προτεραιότητας, οι επικοινωνίες, τα εφόδια αεροναυτιλίας και το ραντάρ.Στο σημείο αυτό να συμπληρώσω οτι όπως το οτιδήποτε στο έδαφος μπορεί να χτυπηθεί απο κεραυνό, έτσι και το αεροπλάνο μπορεί να υποστεί κεραυνοπληξία και καθ' ον χρόνο ευρίσκεται στο έδαφος. Για το λόγο αυτό υπάρχει η διαδικασία που απαγορεύει την χρήση της ενδοεπικοινωνίας του πληρώματος με τον Μηχανικό στο έδαφος, (δεν φοράμε ποτέ τα ακουστικά, αλλά χρησιμοποιούμε την Τεχνική νοηματική) όταν ο καιρός είναι καταιγιδοφόρος ή πολύ περισσότερο όταν υπάρχει κεραυνική δραστηριότητα. Η ίδια απαγόρευση ισχύει και για τον ανεφοδιασμό με καύσιμα, υπό τις ίδιες συνθήκες.  

 Η επιλογή υλικού, η επιλογή φινιρίσματος, η εγκατάσταση και η εφαρμογή προστατευτικών χαρακτηριστικών είναι σημαντικές μέθοδοι μείωσης της ζημιάς από κεραυνό.
Η αντικεραυνική προστασία στα αεροπλάνα μπορεί να περιλαμβάνει επίσης:
Ασπίδες δέσμης κελυφών καλωδιώσεων, την ονομαζόμενη θωράκιση μπλεντάζ.
Πυκνές λωρίδες γειώσεων και φύλλα σύνθετης δομής, συρμάτινο πλέγμα, ενσωματωμένο μεταλλικό σύρμα, μεταλλικά πλαίσια, λωρίδες εκτροπής, επενδύσεις από μεταλλικό φύλλο αλουμινίου, και επικαλυμμένο υαλόνημα με επικολλημένο φύλλο αλουμινίου.

Με τα βέλη σημειώνω τα Jumpers (γειώσεις) σε υδραυλικά κυκλώματα του συστήματος προσγείωσης σε αεροσκάφος Dassault Falcon.

Και εδώ φαίνονται με βέλη οι γειώσεις μέσα σε δεξαμενές καυσίμου σε αεροσκάφος Dassault Falcon F7X.

Γειώσεις σε υδραυλικές σωληνώσεις και μονάδες καυσίμου σε αεροπλάνο Airbus A340-300. 

Και εδώ βλέπουμε ένα jumper στην άρθρωση μιας θυρίδας του συστήματος προσγειώσεως αεροσκάφους Α320. Προσέξτε πόσο προσεγμένα είναι τα σημεία επαφής. Οι επιφάνειες είναι μεγάλες και κρίσιμες...

Εδώ βλέπουμε ένα κομμένο jumper σε θυρίδα προσιτότητας. Αν το αεροπλάνο πετάξει χωρίς αποκατάσταση της βλάβης και δεχτεί προσβολή κεραυνού, η θυρίδα αυτή έχει πάρα πολλές πιθανότητες να μην την βρούμε στη θέση της όταν το αεροπλάνο προσγειωθεί...

Και όχι μόνο! Αν σε ένα αεροπλάνο υπάρχουν πολλά jumpers κομμένα, τότε θα δημιουργηθούν πολλά "λιμνάζοντα" στατικά φορτία με αποτέλεσμα βόμβους και παράσιτα στις επικοινωνίες και αποκλίσεις ή/και δυσλειτουργίες των οργάνων πλοήγησης.

Όλα αυτά είναι σε χρήση σήμερα και φαίνεται ότι αποτελούν ένα σημαντικό όπλο πρόληψης των κινδύνων από κεραυνοπληξίες. Εντούτοις οι αεροπορική βιομηχανία συνεχίζει να εργάζεται συνεχώς επί του αντικειμένου βελτιώνοντας τις υπάρχουσες πρακτικές και επινοώντας νεότερες.

Μην ανησυχείτε λοιπόν για τους κεραυνούς όταν ταξιδεύετε με το αεροπλάνο τον χειμώνα ή όταν έχει κακοκαιρία. Ακόμα και αν έχετε την «ατυχία» να δεχτείτε έναν ή περισσότερους, αυτό είναι απίθανο να επηρεάσει την ασφάλεια της πτήσης και την ασφαλή προσγείωση του αεροπλάνου στον προορισμό σας…

Τα περισσότερα από τα εξωτερικά τμήματα των παλαιών αεροπλάνων έχουν μεταλλική κατασκευή με επαρκές πάχος για να είναι δομικά ανθεκτικά στους κεραυνούς. Αυτό το μεταλλικό συγκρότημα είναι η βασική τους προστασία. Το πάχος της μεταλλικής επικάλυψης είναι αρκετό για να προστατεύει τους εσωτερικούς χώρους του αεροπλάνου από κεραυνό. Η μεταλλική τους επικάλυψη προστατεύει επίσης από την είσοδο ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας στα ηλεκτρικά καλώδια του αεροπλάνου.Ολοι οι κατασκευαστές, κατανοώντας τη φύση και τις επιπτώσεις της κεραυνοπληξίας εργάζονται συνεχώς για να σχεδιάσουν και να δοκιμάσουν τα αεροπλάνα τους για προστασία και να διασφαλίσουν ότι παρέχεται προστασία καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής τους.

Τα αεροπλάνα έχουν και περιοχές όπως το Radom (Radar Dome [θόλος του ραντάρ]), αλλά και πολλά άλλα τμήματα και περιοχες που είναι κατασκευασμένα από σύνθετα υλικά (το Β787 αποτελεί το κορυφαίο παράδειγμα) χαμηλής αγωγιμότητας, ή μη αγώγιμα. Για να αποφευχθεί η ανεπιθύμητη μη συνέχεια μεταξύ των αγώγιμων υλικών από την παρεμβολή των υλικών χαμηλής αγωγιμότητας, τοποθετούνται στο εσωτερικό των συγκροτημάτων από σύνθετα υλικά ή στην επιφάνεια τους, μεταλλικές ράβδοι ή μεταλλικές ίνες που διατρέχουν τις κατασκευές και τελικά συνδέουν τις άκρες των τμημάτων αυτών με την μεταλλική κατασκευή της ατράκτου του αεροσκάφους. Έτσι τα φορτία μεταφέρονται μέσω αυτών χωρίς πρόβλημα. Επιπλέον χρησιμοποιούνται και ειδικές επιστρώσεις σαν βαφές που το υλικό τους είναι αγώγιμο και λειτουργεί κατά τον ίδιο τρόπο. Αυτά που σημειώνονται εδώ (στο radome του C-27 "Spartan" της ΠΑ) με τα βέλη ονομάζονται lightning arresters ή lightning diverters στα περισσότερα αεροσκάφη. 

Εδώ βλέπουμε ένα jumper στην άρθρωση μιας θυρίδας εξυπηρέτησης του συστήματος πλήρωσης πόσιμου νερού αεροσκάφους Β737. Όλες οι θυρίδες προσιτότητος (access doors), ή θυρίδες εξυπηρέτησης (service doors) διαθέτουν τουλάχιστον μια γείωση.

Ο "μηχανισμός" του κεραυνού και το αεροπλάνο

Στο σημείο αυτό, θέλω να διευκρινίσω ένα σφάλμα που κάνουν πολλοί άνθρωποι εκτός αεροπορίας. Οι μικρές ακίδες που βλέπουμε στις φωτογραφίες δεν είναι αλεξικέραυνα όπως νομίζει ο κόσμος. Η μόνη σχέση που έχουν με τους κεραυνούς είναι οτι είναι τα συνήθη "θύματα" του. Η πραγματική τους αποστολή είναι να εκτονώνουν ελεγχόμενα τα ηλεκτροστατικά φορτία που αναπτύσσονται επί της δομής του αεροσκάφους. Εάν η εκφόρτιση του στατικού ηλεκτρισμού δεν ελέγχεται, προκαλούνται παρεμβολές (παράσιτα) στα συστήματα επικοινωνιών και πλοήγησης. Για να μειωθεί η επίδραση αυτού του φαινομένου των παρασίτων έχουν τοποθετηθεί αυτοί οι στατικοί εκφορτιστές (static dischargers). Όμως όταν το αεροπλάνο χτυπηθεί από κεραυνό, τα φορτία του ακολουθούν τα ίδια "μονοπάτια" που ακολουθούν και τα στατικά φορτία. Τα φορτία όμως του κεραυνού είναι ασυγκρίτως μεγαλύτερα των στατικών με αποτέλεσμα να καίγονται ευρισκόμενα στα συνήθη σημεία εξόδου. Αν τώρα οι βάσεις τους, δεν έχουν καλή πρόσφυση στην κατασκευή, τότε δημιουργείται διαπήδηση μεταξύ βάσης και κατασκευής με αποτέλεσμα, σχεδόν πάντα την ολική καταστροφή τους ή και απόσπασης τους μαζί με τη βάση τους.

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ελεύθερα όσα στοιχεία σας είναι χρήσιμα για μια δική σας εργασία, γιατί η γνώση πρέπει να παρέχεται απλόχερα σε όσους την επιζητούν. Αν χρειάζεστε κάποια διευκρίνιση ή επιπλέον στοιχεία μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μου.Βεβαίως θα το εκτιμούσα απεριόριστα αν με ενημερώνατε και αναφέρατε στο Έργο σας την πηγή των πληροφοριών.

Tα στατιστικά στοιχεία έχουν ληφθεί απο τα περιοδικά της Boeing, Airliners και AERO