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Communication Dans Un Congrès Année : 2019

Analysis of thundercloud electrostatic field during a lightning strike to a FALCON 20

Analyse du champ électrostatique d'un nuage d'orage lors d'un fourdroiement en vol d'un Flacon 20

Résumé

Since the 70’s, ONERA has been involved in the understanding and characterization of the physical processes occurring during a lightning strike to the aircraft which has led to the development of on board sensors for atmospheric characterization. In the 80’s, a first electric field mill network had been designed to measure the electrostatic field inside thundercloud. The system was installed on a CONVAIR (CV580) and a TRANSALL (C160). A new version of this electric field mill network, called AMPERA (Atmospheric Measurement of Potential and ElectRic field on Aircraft), has been developed since 2010. From September to October 2018, an in-flight campaign was performed over Corsica (France) in the framework of EXAEDRE (EXploiting new Atmospheric Electricity Data for Research and the Environment) project to investigate the electrical activity in thunderstorm. During this campaign, 8 scientific flights were done with a FALCON 20 (F20) of SAFIRE inside or in the vicinity of thunderstorm. During the flight of the 8 of October 2018, the aircraft was struck by lightning at an altitude of 8500m. The electrostatic field time variations show that a vertical electric polarization of the aircraft occurred just before the lightning strike. The inverse method to compute the components of the atmospheric electric field from the data of the electric field network is presented. The atmospheric electric field time evolution is shown. The value of the atmospheric electric field just before the lightning strike is about 90kV/m. This electric field value has been processed to be compared with the ones measured during TRANSALL campaigns. The altitude effect is taken into account by computing the reduced electric field (Electric field divided by air density). The comparison is presented taking into account the size of the aircraft and the electric field direction. To conclude a discussion is done on the electric field threshold for a lightning strike to aircraft.
Dans les années 70, l'ONERA a mené des recherches pour caractériser et comprendre les processus physiques intervenant lors d'un foudroiement en vol d'un avion ce qui a conduit au développement de capteurs pour caractériser l'atmosphère. Dans les années 80, une première version de moulin à champ a été conçue pour mesurer les composantes du champ électrostatique à l'intérieur du nuage depuis un avion. Le système a été installé sur une CONVAIR (CV580) et sur un TRANSALL (C160). Une nouvelle version du système, appelé AMPERA (Atmospheric Measurement of Potential and ElectRic field on Aircraft), a été développée depuis 2010. De septembre à octobre 2018, une campagne en vol a été réalisée en Corse (France) dans le cadre du projet ANR EXAEDRE (EXploiting new Atmospheric Electricity Data for Research and the Environment) pour étudier l'activité électrique des orages. Pendant cette campagne, 8 vols scientifiques ont été réalisés par a FALCON 20 (F20) de SAFIRE à l'intérieur ou à proximité d'un nuage orageux. Pendant le vol du 8 octobre, l'avion a été foudroyé à une altitude de 8500 m. La variation temporelle du champ électrostatique montre que l'avion est polarisé verticalement au moment du foudroiement. La méthode inverse pour calculer les composantes du champ électrostatique est présentée. La valeur du champ atmosphérique au moment du foudroiement est de 90 kV/m. Ce champ électrique a été normalisé pour être comparé aux champs électriques mesurés lors des campagnes TRANSALL. L'effet de l'altitude a été prise en compte en calculant le champ électrique réduit (Champ électrique divisé par la densité de l'air). La taille de l'avion et la direction du champ électrique a été pris en compte pour la comparaison. Pour conclure, une discussion sur le seuil du champ électrique pour déclencher un foudroiement sur un avion.

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Dates et versions

hal-02389829 , version 1 (04-12-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02389829 , version 1

Citer

Magalie Buguet, Pierre Laroche, Philippe Lalande, Aurélie Bouchard, Patrice Blanchet, et al.. Analysis of thundercloud electrostatic field during a lightning strike to a FALCON 20. ICOLSE 2019, Sep 2019, WICHITA, United States. ⟨hal-02389829⟩
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