Здравствуйте авиаторы и не только! Добро пожаловать на канал Пилот-Инженер! В данной статье мы поговорим о таком опасном явлении природы как обледенение. Для того чтобы лучше понять эту тему, настоятельно рекомендуем прочитать посты про авиационную метеорологию в нашем инстаграме @pilotnengineer. И так, полетели!
Начнем с того, что воздушная стихия является достаточно агрессивной средой. Красивые белоснежные облака и голубое небо могут содержать в себе достаточно коварные явления. Это и низкие температуры, и большая влажность, и взвесь воды. Все это чревато возникновением обледенения. В общем случае обледенение - это процесс образования льда на поверхностях самолета. Обледенение бывает нескольких типов:
- сублимационное
- сухое
- замерзание переохлажденной влаги
Сублимационное обледенение возможно, когда воздух, насыщенный влагой, контактирует с сильно охлажденными поверхностями
Например, когда самолет быстро снижается из холодных слоев атмосферы в более теплые. Или же самый распространенный пример, это появления инея на крыле, после заправки топливом.
Сухое обледенение - это оседание уже готового снега, льда или града при пролете через них самолета. Обычно эти осадки не задерживаются на поверхностях самолета, а быстро сдуваются набегающим потоком, однако снег может засорить технологические отверстия, а самое страшное - приемники воздушного давления, что приведет к потери экипажем достоверной информации о скорости и высоте полета. Но об этом чуть позже.
Третий тип обледенения - наиболее распространенный и опасный для воздушных судов. Его суть в замерзании на поверхности обшивки капель влаги, содержащихся в облаке или же в дожде, причем вода, составляющая эти капли, находится в переохлажденном состоянии. Для того чтобы вода превратилась в лед, то есть кристаллизовалась, нужны определенные центры кристаллизации. Образование центров кристаллизации и, в конечном итоге, превращение ее в лед, может произойти либо самопроизвольно, либо при наличии в воде примесей (какая-либо пылинка, взаимодействуя с молекулами, может стать центром кристаллизации). Вода охлажденная до некоторой температуры является неустойчивой, метастабильной, и при определенном воздействии может начаться ее кристаллизация.
Такая переохлажденная вода может находиться как раз в облаке, ведь, как мы знаем, облака это ни что иное, как мелкие капли воды . В зависимости от типа облака (кучевое, перистое, дождевой) средний размер капли варьируется от 5 до 300 микрометров. Чтобы это представить, вспомните обычную аэрозоль, которой поливают листья тропических растений в помещениях. Вот такая переохлажденная взвесь, соприкасаясь с агрегатами самолета, начинает оседать и выкристаллизовываться, а далее эти небольшие льдинки сами становятся центрами кристаллизации и процесс обледенения лавинообразно идет еще быстрее.
Теперь, не вдаваясь в термодинамику и метеорологию, мы разобрали процесс формирования льда на летательном аппарате. Самое время понять главное - чем оно опасно и как с этим бороться?
Начнем с первого, и так, опасность возникновения льда зависит от того, где и в каком количестве этот самый лед возникает. На земле главная опасность это скользкая взлетно-посадочная полоса и рулежные дорожки, что грозит самолетам юзом и выкатом за пределы полосы.
Если это происходит в полете, то последствия могут быть намного более трагичными. Обледенение крыла и оперения ведет к ухудшению аэродинамических характеристик самолета, ведь лед на кромках меняет профиль крыла таким образом, что поток отрывается почти сразу на кромке, возникают завихрения, при этом падает подъемная сила и есть большой шанс свалиться или вообще не взлететь, и примеров таких катастроф достаточно много.
Далее, лед может формироваться на приводах рулей или механизации, что приведет к их заклиниванию и потере управления самолетом, а это также крайне опасно. Вода, попавшая в какие либо полости в материале, например в полимерных композитах, при замерзании расширяется и может разрушить конструкцию изнутри. Образование льда на входных устройствах турбореактивных двигателей опасно отрывом кусков льда и их дальнейшим всасыванием в двигатель, что приводит к повреждению лопаток вентилятора и первых ступеней компрессора, и ведет к выходу двигателя из строя.
Лед на лобовом стекле ухудшает видимость, а обледенение ПВД, устройств которые измеряют скорость самолета и высоту, приводит к их закупориванию и потере экипажем информации о скорости и высоте полета. Самое страшное, что в условиях недостаточной видимости и высокой психологической нагрузки, пилотам трудно определить, что это - обледенение датчиков или действительно изменение скорости, что часто приводит к ошибочным действиям в пилотировании и крушению самолета.
После всех этих страшилок мы должны вам рассказать о тех методах борьбы с обледенением, которые применяются в современной авиации и призваны свести на нет угрозы обледенения. Тут существует несколько методов, которые могут применяться комплексно. Первое - это конструктивные меры против обледенения. Например, такая компоновка самолета, при которой отрыв льда с кромки крыла не приведет к попаданию его в двигатель. Второе - это противообледенительные системы, которые различными физическими воздействиями устраняют лед и препятствуют его возникновению. Например, с помощью подогрева поверхностей, обдува горячим воздухом, ультразвука или иного воздействия. Еще один способ, возможно вам известный, если вы летали на самолете зимой, это наземная обработка противообледенительной жидкостью, так называемый de-icing (ди-айсинг). Это когда специальная машина подъезжает к самолету и поливает его вязкой жидкостью. Она как раз таки препятствует оседанию влаги на поверхностях самолета. Недостатки этой системы - стоимость процедуры обработки, время затраченное на нее и тот факт, что реагент, высыхая, становится липким и забивает различные приводы, отверстия и так далее.
Поэтому самый перспективный способ борьбы с обледенением - это разработка и внедрение специальных гидрофобных конструкционных материалов. Это такие материалы, которые сами по себе отталкивают воду. Ими необходимо покрывать самые уязвимые места - это кромки крыльев и оперений, воздухозаборники двигателей, обтекатели.
Ну вот, пожалуй и все, что мы хотели рассказать вам об обледенении самолета. Спасибо, что дочитали до конца, подписывайтесь и до скорых встреч!
