हरेक दिन ७० भन्दा बढी विमानमा बिजुली चम्काइ (लाइटनिङ) मा पर्छ। यदि तपाईं उडानमा हुनुहुन्छ र यस्तो प्रहार भयो भने पनि तपाईँले प्रायः केही महसुस गर्नुहुन्न, किनभने विमानका महत्त्वपूर्ण भागहरूमा विशेष विजुली चम्काइ सुरक्षा प्रणाली जडान गरिएको हुन्छ।
बिजुली चम्बाकाइबाट सुरक्षा दिने प्रणालीहरू अहिले राम्रोसँग काम गरिरहेका छन् । मुख्यतः किनभने ती “ट्युब एण्ड विङ” संरचनामा आधारित विमानका लागि डिजाइन गरिएका हुन्, जुन आजका अधिकांश विमानहरूको सामान्य बनावट हो।
तर भविष्यका विमानहरू यस्तै देखिने वा उड्ने छैनन्। इन्धन र तौल घटाउने उद्देश्यले विमान उद्योगले धारिला पखेटा र ट्रस-ब्रेस्ड पखेटाहरू जस्ता नयाँ डिजाइनहरूमा अनुसन्धान गरिरहेको छ। तर यी असामान्य संरचनाहरूमा बिजुलीको प्रहारले कस्तो असर पार्छ भन्ने कुरा अझै स्पष्ट छैन।
एमआईटीका एयरोस्पेस इन्जिनियरहरूले यसलाई परिवर्तन गर्ने प्रयास गर्दैछन्। उनीहरूले नयाँ भौतिक–आधारित (फिजिकल बेस्ड) विधि विकास गरेका छन्, जसले कुनै पनि डिजाइनको विमानमा बिजुली कसरी फैलिन्छ भन्ने भविष्यवाणी गर्छ। यस उपकरणले विमानका कुन भागमा कस्तो स्तरको सुरक्षा आवश्यक पर्छ भन्ने देखाउने जोनिङ नक्शा तयार गर्छ।
“मानिसहरूले अहिले परम्परागत भन्दा धेरै फरक देखिने विमानहरूको कल्पना गर्न थालेका छन्। तर हामीसँग भएका पुराना तथ्याङ्कहरूलाई यस्ता नयाँ संरचनामा सिधै लागू गर्न सकिँदैन, किनभने ती धेरै फरक छन्,” एमआईटीका एरोनोटिक्स र एस्ट्रोनोटिक्सकी सह–प्राध्यापक कार्मेन गुएरा गार्सियाले भनिन्। “भौतिक–आधारित विधिहरू सार्वभौमिक हुन्छन्। ती कुनै पनि ज्यामिति वा सवारी साधनप्रति तटस्थ हुन्छन्। भविष्यका विमानलाई सुरक्षित राख्न यो नै बाटो हो।”
यो अध्ययन यसै हप्ताको आइइइ एक्सेस मा प्रकाशित भएको छ। अध्ययनका प्रमुख लेखक एमआईटीका स्नातक विद्यार्थी नाथानाएल जेनकिङ्स हुन्। अन्य सह–लेखकहरूमा बोइङ रिसर्च एन्ड टेक्नोलोजीका लुइसा माइकल र बेन्जामिन वेष्टिन रहेका छन्।
पहिलो प्रहार (फस्ट स्ट्राइक)
जब बिजुली चम्काइ विमानमा पर्छ, प्रायः धारिलो भाग वा छेउमा टाँसिन्छ र करिब एक सेकेन्डसम्म रहन्छ। यस अवधिमा विमान तीव्र गतिमा उडिरहन्छ, जसले गर्दा बिजुलीको धारा सतहभरि “स्विप” हुन्छ, तीव्रता परिवर्तन हुन्छ र संवेदनशील भागहरूमा पुनः टाँसिन सक्छ, जसले क्षति पुर्याउन सक्छ।
गुएरा–गार्सियाको समूहले यसअघि विमानका कुन भागमा पहिलो प्रहार हुने सम्भावना बढी हुन्छ भन्ने भविष्यवाणी गर्ने मोडेल विकास गरेको थियो। अहिलेको नयाँ काममा, उनीहरूले बिजुली सतहभरि कसरी फैलिन्छ भन्ने अनुमान गरेर जोनिङ म्याप तयार गरेका छन्, जसले संवेदनशील भागहरू पहिचान गर्छ।
सामान्य ट्यूब र पखेटा विमानलाई तीन मुख्य जोनमा विभाजन गरिन्छ। जोन१ मा बढी प्रहार हुने सम्भावना हुन्छ, त्यसैले त्यहाँ बढी सुरक्षा आवश्यक हुन्छ, जस्तै विमानको सतहमा धातुको पातलो तह राख्ने जसले बिजुलीको धारा बाहिर लैजान्छ।
अहिलेसम्म विमानका लाइटनिङ जोन धेरै वर्षको उडान निरीक्षण र सुधारका आधारमा निर्धारण गरिएका थिए। तर यो नयाँ भौतिक–आधारित विधि कुनै पनि आकार वा नयाँ डिजाइनमा लागू गर्न सकिन्छ।
“विमानलाई बिजुलीबाट सुरक्षित राख्नु भनेको तौल बढाउनु हो,” जेनकिङ्स भन्छन्। “जहाँ–जहाँ तामा वा धातु राखिन्छ, त्यति नै तौल थपिन्छ। यदि विमानको सम्पूर्ण सतहमा उच्च स्तरको सुरक्षा राखियो भने विमान अत्यधिक भारी हुन्छ। त्यसैले जोनिङ भनेको तौललाई अनुकूल बनाउँदै अधिकतम सुरक्षा दिने उपाय हो।”
क्षेत्रभित्र (इन द जोन)
नयाँ दृष्टिकोणका लागि, टोलीले विमानको संरचना अनुसार बिजुली कसरी फैलिन्छ भन्ने ढाँचा र त्यससँग सम्बन्धित लाइटनिङ प्रोटेक्सन जोन्स भविष्यवाणी गर्ने मोडेल विकास गर्यो। उनीहरूले सुरुमा एउटा विशिष्ट विमानको आकारको सामान्य ट्यूब एण्ड विङ संरचना लिएर निश्चित गति, उचाइ र कोणमा हावा विमान वरिपरि कसरी बग्छ भन्ने फ्लुड डाइनामिक्सको सिमुलेशन गरे। साथै, बिजुली प्रहार प्रारम्भमा कुन भागमा टाँसिन सक्छ भन्ने उनीहरूको अघिल्लो मोडेल पनि समावेश गरियो।
हरेक प्रारम्भिक प्रहार बिन्दुका लागि, टोलीले हजारौँ सम्भावित बिजुली आर्क (धारा प्रहार हुने कोण) को सिमुलेशन गर्यो। त्यसपछि मोडेललाई अघि बढाएर, यी हजारौँ सम्भावित प्रहारहरू विमानको सतहमा हावाको प्रवाहसँगै कसरी फैलिन्छन् भन्ने अनुमान गरियो। यसरी प्राप्त परिणामले कुन बिन्दुमा प्रहार भएपश्चात बिजुली सतहभरि कसरी बग्छ र क्षति पुर्याउन सक्छ भन्ने तथ्याङ्कीय चित्रण दियो। अन्ततः, यसलाई विभिन्न संवेदनशीलता भएका क्षेत्रहरूको नक्सामा रूपान्तरण गरियो।
यो विधि परम्परागत ट्यूब एण्ड विङ संरचनामा परीक्षण गर्दा, भौतिक–आधारित दृष्टिकोणबाट बनेका जोनिङ म्याप्स विमान उद्योगले दशकौँको अनुभवबाट तय गरेका नतिजासँग मेल खाने देखियो।
“हामीसँग अहिले भौतिक–आधारित उपकरण छ, जसले बिजुली टाँसिने सम्भावना र ड्वेल टाइम (कति समयसम्म आर्क एउटै बिन्दुमा रहन्छ) जस्ता मापन दिन्छ,” गुएरा–गार्सियाले भनिन्। “यी मापनलाई हामी जोनिङ म्याप्समा रूपान्तरण गर्छौं, जसले देखाउँछ कि यदि यो रातो क्षेत्रमा प्रहार भयो भने आर्क लामो समय रहन्छ, त्यसैले त्यहाँ बढी सुरक्षा आवश्यक हुन्छ।”
टोलीले अब यो दृष्टिकोणलाई व्लेन्डेड विङ डिजाइन र ट्रस-ब्रेस्ड संरचनाहरू जस्ता नयाँ संरचनामा लागू गर्न थालेको छ। अनुसन्धानकर्ताहरूको विश्वास छ कि यस उपकरणले डिजाइन प्रक्रियाको सुरुवातमै सुरक्षित र प्रभावकारी लाइटनिङ प्रोटेक्सन प्रणाली समावेश गर्न मद्दत गर्नेछ।
“बिजुली अद्भुत र डर लाग्दो दुवै हो, तर अहिले म विमानमा उड्दा पूर्ण आत्मविश्वासका साथ बस्छु,” जेनकिङ्स भन्छन्। “म चाहन्छु २० वर्षपछि पनि त्यही आत्मविश्वास रहोस्। त्यसैले हामीलाई नयाँ जाोनिङ विधि आवश्यक छ।”
“प्रोफेसर गुएरा–गार्सियाको समूहले विकास गरेका भौतिक–आधारित विधिहरूले उद्योगका मापदण्डहरूलाई आकार दिन र विमान प्रमाणीकरणका लागि मार्गनिर्देशन बनाउन आधारभूत भौतिकशास्त्रमा भर पर्न अवसर दिन्छ,” बोइङ टेक्नोलोजी इन्नोभेशनकी सह–लेखक लुइसा माइकल भन्छिन्। “हामी अहिले यी विधिहरूलाई एरोस्पेस रिकमेण्डेसन विधिहरुमा समावेश गर्न औद्योगिक समितिहरूसँग छलफल गरिरहेका छौँ।”
“अपरम्परागत विमानहरूको जोनिङ सजिलो काम होइन,” बोइङ टेक्नोलोजी इन्नोभेशनका सह–लेखक बेन वेष्टिन थप्छन्। “तर यी विधिहरूले विमानका कुन भागलाई कुन स्तरको खतरा छ र कस्तो सुरक्षा आवश्यक छ भन्ने कुरा आत्मविश्वासका साथ पहिचान गर्न मद्दत गर्छन्। यसले हाम्रा डिजाइन इन्जिनियरहरूलाई विमान डिजाइनलाई अझ अनुकूल बनाउन प्लेटफर्म दिन्छ।”
विमान बाहेक, गुएरा–गार्सिया अन्य प्रविधिहरूमा पनि यो मोडेल लागू गर्ने प्रयासमा छिन्, जसमा विण्ड टरवाइन पनि पर्छन्।
“ब्लेड नोक्सानीमध्ये करिब ६० प्रतिशत बिजुली चम्काइका कारण हुन्छ, र जब हामी समुद्रतर्फ सर्छौं, यो अझ बढ्नेछ, किनभने टर्बाइनहरू अझ ठूलो हुनेछन् र माथिल्लो दिशाबाट आउने बिजुलीप्रति संवेदनशील हुनेछन्,” उनले भनिन्। “तिनीहरूलाई पनि हावाको प्रवाहसँग सम्बन्धित समान चुनौतीहरू छन्। यो अझ जटिल छ, तर हामी यही विधि त्यहाँ पनि प्रयोग गर्नेछौं।”
यो अनुसन्धान आंशिक रूपमा वोइङ कम्पनीद्वारा आर्थिक सहायता गरिएको हो।
Leave a Reply