7-6-12. Precipitation Static
a. 강수공전(precipitation static)은 대전되지 않은 입자가 항공기와 접촉할 때 발생한다. 이러한 입자는 비, 눈, 안개, 진눈깨비, 우박, 화산재, 먼지 등 모든 고체 입자나 액체 입자일 수 있다. 항공기가 이러한 중성자와 충돌하면 양전하 성분은 항공기에서 반사되고 음전하 입자는 항공기 표면에 달라붙는다. 매우 짧은 시간 내에 항공기 표면에 상당한 양의 음전하가 발생하게 된다. 충분한 음전압 수준에 도달하였을 때 만약 항공기에 static dischargers가 없다면, 혹은 효과적이지 못한 static discharger system을 갖추고 있다면 항공기가 “CORONA” 상태에 빠질 수 있다. 즉, 항공기 끝부분(예를 들어 wing tips, horizontal stabilizer, vertical stabilizer, antenna, propeller tips 등등)에서 정전기가 방전된다. 정전기 방전 시 헤드폰에서 소리가 들리며 이를 P-static이라 부른다.
b. 다음 문제들은 여러 조종사 보고들을 요약한 것이다. 각 문제는 P-static으로 인해 발생한 것이다:
1. VHF 교신이 완전히 끊김.
2. 나침반 값이 잘못됨(오차 범위 30%).
3. 오디오에서 삐 소리가 들림.
4. 오디오에서 모터보트 소리가 들림.
5. 구름 속에서 모든 항전장치가 중단됨.
6. VLF 항법 시스템이 작동하지 않음.
7. 계기 지시가 불규칙함.
8. 라디오의 송신 및 수신이 불량함.
9. windshield에 “코로나 방전”이 나타남.
c. 이러한 증상들은 airframe의 한 가지 문제로 인하여 발생한다. 바로 축적된 전하가 airframe의 wing tips나 tail으로 쉽게 흐르지 못하여 공기 중으로 방전되지 못하는 것이다.
d. static dischargers는 항공기의 음전하가 항전 장치를 방해할 정도로 발달하여 항공기 뒷전으로부터 배출되기를 기다리는 대신 음전하가 비교적 쉽게 방전될 수 있도록 경로를 만들어준다. 이는 metal points, carbon coated rods, 혹은 carbon wicks를 갖춘 discharger를 통해 이루어진다. 이러한 절차는 약 50 데시벨(dB)의 통신 소음 감소를 제공한다. 이는 대부분의 경우 항전장비에 간섭을 일으킬 수 있는 소음 임계값 이하로 충분하다.
e. P-static 문제는 적절한 수의 static dischargers를 항공기에 설치해야만 해결될 수 있다. P-static은 모든 기상에서 문제가 되긴 하지만 이를 방지할 수 있는 효과적인 방법이 있다. 비행 도중 최상의 성능을 제공하기 위하여 P-static의 영향을 줄이기 위한 모든 방법을 고려해야 한다.
f. 다양한 설계의 dischargers가 상용 시장에서 판매되고 있다. 제대로 설계된 dischargers를 사용할 경우 P-static 조건에서 airframe noise를 최대 50dB까지 개선할 수 있다. discharger는 축적된 전하가 airframe로부터 조용히 빠져나갈 수 있는 경로를 제공한다. 이는 보통 낮은 항공기 전위로부터 코로나 전류 흐름이 시작될 수 있도록 corona points를 제공함으로써 이루어질 수 있다. 또한 최대한 낮은 대기압에서 코로나가 발생할 수 있도록 dischargers를 설계하는 경우에도 코로나 임계값을 낮출 수 있다. 뿐만 아니라 discharger는 코로나 방전에 수반되는 라디오 주파수 에너지(RF energy)의 방사를 최소화한다. 이는 교신 및 항법 주파수에서 RF가 항전 장비 성능에 미치는 영향을 최소화하기 위함이다. 이는 corona point(s)를 airframe에 저항으로 연결하여 직류 연결은 유지하되 고주파수 방전을 감쇠시킴으로써 이루어진다.
g. static dischargers 제조업체들은 특정 airframes에 대한 discharger 위치 정보를 제공한다. 이는 airframe에 전하가 축적되는 경향이 있는 위치들(날개와 수평 꼬리 표면의 trailing outboard surfaces, 그리고 vertical stabilizer의 끝 부분)을 강조한다. 전류 흐름 용량을 허용할 정도로 discharger가 충분히 제공되어야 한다. 이는 airframe의 전위를 뒷전의 코로나 임계값 이하로 유지할 것이다.
h. 항전 장비의 완전한 성능을 달성하기 위해선 static discharge system의 주기적 점검이 필요하다. 이러한 유형의 문제를 조기에 인지함으로써 최적의 성능을 달성하기 위해선 P-static의 원인과 결과에 대해 조종사가 잘 알고 있어야 한다.