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飛行機への被雷を利用した高電圧の実験はあるのか？
- 飛行機への被雷時の電圧や高電圧実験について教えてください。
- 飛行機の被雷時の電圧は雷の上空での電圧と同程度なのか、高電圧の実験が行われているのか気になります。
- 飛行機が被雷することを前提に、高電圧の試験装置を搭載しての実験は行われているのでしょうか？
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No.３・８ です。 もはや私には解らない領域になっているのですが、気になることだけ追加します。 ＞r1=2.65*10^(-8);(*飛行機（アルミニウム）電気抵抗*) ＞r2=0.2;(*海水電気抵抗*) ＞L1=30;(*飛行機全長30ｍ*) ＞L2=50;(*雷雲高さ50ｍ*) ＞y=10^8*r1*L1/(r1*L1+r2*L2); ＞Print[y,V]; ＞7.95 V ここで「ｒ１＊Ｌ１」は航空機を一個の抵抗とみなす計算だと思うのですが、電気抵抗率に「長さ」を 掛けただけでは抵抗値にならないと思うのですが。単位や次元を計算してみて下さい。 wikiからの引用 「長さL[m]、断面積A[m2]の物体の電気抵抗R[Ω]は、次式で求めることができる。 Ｒ＝ρ・Ｌ／Ａ このρが電気抵抗率であり、単位はΩmである。」 ですので Ω＝Ωｍ・ｍ／（ｍ＾２） 、という式です。次元だと Ωは Ｌ＾2・ＭＴ＾（-3）・Ｉ＾2 なので （Ｌ＾2・ＭＴ＾（-3）・Ｉ＾2） ＝ { （Ｌ＾2・ＭＴ＾（-3）・Ｉ＾2） ｘ Ｌ } ｘ Ｌ ÷ Ｌ＾2 にならないといけないのではありませんか。つまり断面積がどこにも出てきてないと思うのですが。 全金属構造の航空機で与圧する旅客機でも胴体外板（skin）は１ｍｍ程度（４０／１０００inch）の アルミ合金（２０１４か２０２４の銅系）で、ここに縦通材やフレームの補強が加わったセミモノコック です。ですので断面は直径数メートル、厚さ１ｍｍの円筒形断面に補強材の断面が加わった分、 それに加えて中にある各種のシステムの断面の合計だということになります。主翼構造はもっと 厚いのと、翼上面７０７５（亜鉛系）、下面２０２４のアルミ合金です。従って、アルミ合金の抵抗率 でなくてはならないのと、断面積を概算なら平均しなくてはならないと思うのですが。これらの数値 はそこまでの資料もなく複雑すぎて解りません。それに雷は胴体前方・側面・主翼中程・翼端など そのときによって入るも出るも場所はバラバラです。従って通る距離も機体寸法から推測して正 しいかどうか不明ですし、途中で脚構造など鉄の合金も通過したりもしますのでもっと事情は複雑 です。解りもしないのに文句をつけた上に「多分難しいだろう」と言っているだけであり、全く解決の 手助けになっておらず申し訳ありません。
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- funflier
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＞１．雷の上空での電圧は、１～１０億ボルトあるらしいですが、被雷時には飛行機はそのくらいの ＞電圧を受けているのでしょうか？ 電圧は解りませんが、雷を受けると機体表面のその部分には溶接でもしたような跡が付きます。 スタティック・ディスチャージャーについては、本来の目的は周辺の空気（それに含まれる物質）と 機体の摩擦による静電気で無線ノイズが発生するので、これを防止するためです。 結果的には、周辺との電位差を減らすことで落雷を受けにくいようになるのと、機体の中では最も 外部に放電しやすい部分なため、落雷時はここから抜けていくことが多い、ということになります。 http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p134.html スタテック・ディスチャージャーから抜けた場合は先端の針の溶融、本体の焼損が起きます。 一瞬でこうした損壊を与えることが可能な電圧であることだけは確かです。 ＞２．～例えば、飛行機に高電圧の試験装置を搭載させて、実験等は行われないのでしょうか？ 有人機で行うには危険すぎると思います。というのは雷雲が発生している状況は、乱気流の多発 する気象条件でしょうし、落雷時に大抵は前述の程度で済んでいるのも事実ですが、１００％の 絶対はありません。（下記参照） 無人航空機や無人観測装置なら可能性はあると思います。そういった観測ならば、どこか専門の 研究機関でしているかもしれませんが、現有の有人航空機で、となると難しいと思います。 ここの最後の方にもこうあります。 「航空機がいかに近代化されても雲は大きな脅威。強大な上昇気流や下降気流，そして乱気流や 雷といった自然現象を目前にしたら，航空機はただ逃げるしかない」 http://www.jal.co.jp/jiten/dict/p272.html#02-01 最近のこの例では落雷説もあるにはあるようです。 http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%A8%E3%83%BC%E3%83%AB%E3%83%95%E3%83%A9%E3%83%B3%E3%82%B9447%E4%BE%BF%E5%A2%9C%E8%90%BD%E4%BA%8B%E6%95%85#.E4.BB.96.E3.81.AE.E3.82.A8.E3.82.A2.E3.83.90.E3.82.B9A330.E3.81.AE.E4.BA.8B.E6.95.85 これは落雷で墜落に至りました。（燃料の引火性が高かったためで今は改善されています。） http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%83%91%E3%83%B3%E3%82%A2%E3%83%A1%E3%83%AA%E3%82%AB%E3%83%B3%E8%88%AA%E7%A9%BA214%E4%BE%BF%E5%A2%9C%E8%90%BD%E4%BA%8B%E6%95%85
お礼
＞無人航空機や無人観測装置なら可能性はあると思います。そういった観測ならば、どこか専門の研究機関でしているかもしれませんが、現有の有人航空機で、となると難しいと思います。 了解致しました。調べてみます。
補足
お返事有難う御座います。 ＞電圧は解りませんが、雷を受けると機体表面のその部分には溶接でもしたような跡が付きます。 ＞スタテック・ディスチャージャーから抜けた場合は先端の針の溶融、本体の焼損が起きます。 飛行機にお詳しいですね。飛行機は雲の上を飛びますので、私は１０億Vの電圧を受けることもあると推定致します。
- sunspot_number
- ベストアンサー率47% (81/170)
私のイメージとしては、雷雲（高度数百ｍから千数百ｍ？）－空間－飛行機－空間－地面（大地）の直列回路だと思います。 空間の抵抗値はとても大きくて、飛行機の機体の抵抗値はそれに比べて非常に小さい。 なので飛行機に両端に掛かる電圧は空間のそれに比べればとても小さいから（←ここが重要）、機体に流れる電流は確かに空間に流れる電流の大きさにほぼ等しいけど機体で発生する熱量は機体を破壊するほどになることは極希だと思います。 雷雲の高度から落雷して地面に流れる場合、厳密には一様ではありませんが、仮に一様だと考えれば、雷の放電時の電圧がその経路に一様に分布する訳ですから、空間の距離に対して飛行機の機体の高さなんてしれているでしょう？ 確かに過去に落雷が原因で墜落した飛行機もあったかもしれませんが。
補足
お返事有難う御座います。 地上では、落雷により、約１万Vぐらいのサージ電圧が印加され、電子機器部品が損傷します。飛行機の金属表面で小電圧しか印加されないのであれば、この説明が通らないのではないでしょうか？
- kentarou2333
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あげていただいたリンク先にも書いてあるように、 飛行機が被雷しても大丈夫なのは、金属でできているからです。 スタティックディスチャージャーはあくまでも、静電気の放電です。 （もちろん、被雷した後に、残った電荷の放電も行います） そのため、そもそもそんなに電圧を受けてしません。 だから、おっしゃるような実験もできません。 ヒント：V=IR
補足
お返事有難う御座います。 ＞そのため、そもそもそんなに電圧を受けてしません。 ＞だから、おっしゃるような実験もできません。 ＞ヒント：V=IR そうでしょうか。当然ですが、飛行機の中は電圧はかかりません。もしかかっていましたら人間が丸こげになっているからです。しかし飛行機の金属表面には、数億Vの電圧が印加されているのではないでしょうか？金属なのでRが小さいため、Iも大きいと思います。実験は、飛行機の金属表面に、電子部品を貼り付けて、耐高電圧試験をするイメージです。如何でしょうか？
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補足
お返事有難う御座います。 ＞つまり断面積がどこにも出てきてないと思うのですが。 その通りでございます。断面積を考えるのは当然で御座います。 この計算は、概算ですので、単に全体の電圧を抵抗で按分して求めました。つまり断面積は一様としました。 但し、勘ですが、飛行機の断面積の方が大きいと思います。その理由は飛行機が被雷している映像から、飛行機を包んでいる光が少し大きい（＝飛行機の断面積の方が大きい）からです。（超～いい加減な推定ですが（笑））そうしますと飛行機に印加される電圧は更に低くなり、オームの法則（？）ということになります。 仮に大気中の断面積が飛行機よりもかなり大きければ、飛行機に印加する電圧は大きくなり、理屈が合います。 ＞従って通る距離も機体寸法から推測して正しいかどうか不明ですし、途中で脚構造など鉄の合金も通過したりもしますのでもっと事情は複雑です。 概算ですから、一番大きな部分で良いと思います。但し大気中の電流の断面積がわかりませんので、断面積は同じで良いのではないでしょうか？ ＞解りもしないのに文句をつけた上に「多分難しいだろう」と言っているだけであり、全く解決の手助けになっておらず申し訳ありません。 とんでも御座いません。ご意見有難う御座います。