Uçaklarda Statik Elektrik Yükü Çökelme Durumu (P-Statik) ve Statik Deşarj Çubuklarının İncelenmesi

Year 2023, Volume: 2 Issue: 1, 36 - 42, 21.05.2023

Furkan Akbulut Özcan Kalenderli

Abstract

Uçaklar seyir halinde iken atmosfer içerisinde bulunan elektriksel olarak yüklü parçacıklarla (genellikle buz
kristalleri, yağmur, kum ve tozlu parçacıklar) sürtünerek elektrostatik olarak yüklenmektedir. Bu yüklenmeler, biriken
(çökelen) statik elektrik olarak adlandırılır ve kontrollü bir şekilde uçaklar üzerinden boşaltılmadığında çeşitli
problemlere sebep olabilmektedir. Bu çalışmada ilk olarak uçaklar üzerinde biriken statik elektrik yüklerinin oluşum
sebepleri ve uçaklardan kontrollü bir şekilde boşaltılmadığında ortaya çıkabilecek problemler (korona boşalmaları, ark
oluşumları gibi) incelenmiştir. Elektrostatik yüklenmeler radyo ve navigasyon sistemlerinde bozulmalara yol
açabilmektedir. İkinci bölümde, elektrostatik yüklerin uçak üzerindeki antenlere nasıl kuple olduğunu açıklayan kuplaj
teorisi üzerine incelemeler yapılmıştır. Üçüncü bölümde, elektrostatik yüklerin uçaklardan boşaltılmasını sağlayan
statik deşarj çubukları incelenmiştir. Statik deşarj çubuklarının özellikleri, kullanım alanları ve deşarj yöntemleri
incelenmiştir. Ardından, statik deşarj çubuklarının montaj yöntemleri ve montaj yöntemlerinde dikkat edilmesi gereken
parametreler ile ilgili araştırmalara yer verilmiştir. Son bölümde, uçaklarda kullanılması gereken statik deşarj çubuğu
sayısı için yapılan literatür araştırması ve yapılması gereken hesaplamalara ilişkin denklemler belirtilmiştir. Aynı
bölümde örnek bir uçak üzerinde yapılan literatür araştırması referans alınarak kullanılması gereken statik deşarj
çubuğu hesaplamaları yer almaktadır. Bu kapsamda yapılan çalışma için Van’s Aircraft’a ait RV-10 modeli uçak
referans olarak alınmıştır. Hesaplamalarda bulunan değerler benzer bir uçak için önceden yapılan çalışmalar ile
karşılaştırılmıştır

Keywords

Elektrik Yükü Tutma, Statik Elektrik, Elektriksel Deşarj, Deşarj Çubuğu, Analiz

Analysis of Precipitation Static Condition (P-Static) and Static Discharger Wicks for Aircraft

Abstract

Aircrafts are electrostatically charged as a result of friction with electrically charged particles (generally
ice crystals, rain, sand and dusty particles) in the atmosphere while flight. These charges are called precipitation statics
and can cause various problems when they are not discharged from aircraft in a controlled manner. In this study, firstly,
the reasons for the formation of static electricity charges accumulated on the aircraft and the problems that may arise
when they are not discharged from the aircraft in a controlled manner (such as corona discharges, arc formations) are
examined. Electrostatic charges can cause malfunctions on radio and navigation systems. In the second part, the
coupling theorem, which explains how the electrostatic charges are coupled to the antennas on the aircraft, is examined.
In the third chapter, static discharge rods that allow the discharge of electrostatic charges from aircraft are examined.
The properties, usage areas, discharge methods and minimum features of static discharge rods are examined in detail.
Then, researches on the mounting methods of static discharge rods and the parameters to be considered in mounting
methods are included. In the last section, the literature search for the number of static discharge rods to be used in
airplanes and the equations for the calculations are given. In the same section, there are static discharge rod calculations
that should be used with reference to the literature research on a sample aircraft. For this study, the RV-10 model of
Van's Aircraft was taken as a reference. The values found in the calculations are compared with previous studies for a
similar aircraft.

Keywords

Precipitation, static electricity, electrical discharge, discharge wick, analysis

References

• [1] J. A. Nanevicz and R. L. Tanner, “Some Techniques for the Elimination of Corona Discharge Noise in Aircraft Antennas,” Proc IEEE, vol. 52, no. 1, pp. 53-64, Jan. 1964.
• [2] R. L. Tanner, “Precipitation Particle Impact Noise Aircraft Antennas,” IEEE IRE Transactions on Antennas and Propagation, vol. 5, no. 2, pp. 232-236, Apr. 1957.
• [3] Aircraft Precipitation Static Certification, ARP5672, 2016.
• [4] J. A. Nanevicz and R. L. Tanner. (1961, Apr.). Precipitation Charging and Corona-Generated Interference in Aircraft. Armed Services Technical Information Agency. Virginia, USA. [Online]. Available: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/AD0261029.pdf
• [5] N. Felici, S. Larigaldie, “Experimental study of a static discharger for aircraft with special reference to helicopters,” Journal of Electrostatics, vol. 9, no. 1, pp. 59-70, June 1980.
• [6] J. Y. Lee, "Electrostatic Discharges and Grounding for Aircraft," 2019 IEEE Aerospace Conference, Big Sky, MT, USA, 2019, pp. 1-6, doi: 10.1109/AERO.2019.8741867.
• [7] Dayton Granger Team. (2022, Feb.). Types of Static Dischargers. Dayton Granger Company. Fort Lauderdale, USA. [Online]. Available: https://daytongranger.com/app/uploads/2022/ 02/StaticDischargersTypes.pdf
• [8] R. A. Perala. (2009). A Critical Review of Precipitation Static Research Since 1930’s and Comparison to Aircraft Charging By Dust. Electro Magnetic Applications, Inc. Colarado, USA. [Online]. Available: https://www.ema3d.com/wpcontent/uploads/downloads/AEP_3.pdf
• [9] F. Ünal Toktaş, “Statik Elektrik,“ Elektrik Mühendisliği, sayı 330-331, s. 60-64, Nisan, 1986.
• [10] AviationHunt Team. (2021, July). Aircraft Static Discharge. AviationHunt. [Online]. Available: https://www.aviationhunt.com/aircraft-staticdischarge/
• [11] Dischargers, Electrostatic General Specification, MIL-DTL-9129G, 2014.
• [12] Dayton Granger Team. (2022, Feb.). Instruction and Service Manual Dischargers and Retainers. Dayton Granger Company. Fort Lauderdale, USA. [Online]. Available: https://daytongranger.com/app/uploads/2022/ 02/Dischargers_Retainers-ServiceManual.pdf
• [13] Van’s Aircraft Team. (2019, Jan.). RV-10 Brochure. Van’s Aircraft Company. Oregon, USA. [Online]. Available: https://www.vansaircraft.com/wpcontent/uploads/2019/01/10FLY-2-19- Screen.pdf
• [14] C. Lum and B. Waggoner. (2010, Feb.). A Risk Based Paradigm and Model For Unmanned Aerial Systems in the National Airspace. University of Washington. Seattle, USA. [Online]. Available: https://www.aa.washington.edu/sites/aa/files/ research/afsl/publications/lum_risk_for_uavs_ 2010_2.pdf
• [15] Dayton Granger Team. (2005, May). Discharger Installation Diagram Van’s Aircraft RV-10. Dayton Granger Company. Fort Lauderdale, USA. [Online]. Available: http://mouser.org/projects/rv-10/daytongranger-rv10.png
• [16] R. W. Lilley and R. W. Burhans. (1980, Sept.). VLF P-Static Noise Reduction in Aircraft. Ohio University. Ohio, USA. [Online]. Available: https://apps.dtic.mil/sti/pdfs/ADA098451.pdf