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

Öz

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

Anahtar Kelimeler

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

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

Öz

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.

Anahtar Kelimeler

• Precipitation
• static electricity
• electrical discharge
• discharge wick
• analysis

Kaynakça

1. [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. [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. [3] Aircraft Precipitation Static Certification, ARP5672, 2016.
4. [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. [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. [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. [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. [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. [9] F. Ünal Toktaş, “Statik Elektrik,“ Elektrik Mühendisliği, sayı 330-331, s. 60-64, Nisan, 1986.
10. [10] AviationHunt Team. (2021, July). Aircraft Static Discharge. AviationHunt. [Online]. Available: https://www.aviationhunt.com/aircraft-staticdischarge/
11. [11] Dischargers, Electrostatic General Specification, MIL-DTL-9129G, 2014.
12. [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. [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. [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. [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. [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