Условия обледенения

Лед скопился и частично удален на крыле Beechcraft King Air

В авиации , условиях обледенения являются атмосферные условия , которые могут привести к образованию водяного льда на воздушном судне. Обледенение может повлиять на внешние поверхности самолета - в этом случае это называется обледенением планера ^[1] - или на двигатель , что приведет к обледенению карбюратора, обледенению воздухозаборника или, в более общем смысле, обледенению двигателя . ^[2] Эти явления не обязательно происходят вместе. Обледенение планера и двигателя привело к многочисленным авариям со смертельным исходом в истории авиации.

Не все самолеты, особенно самолеты авиации общего назначения , сертифицированы для полетов в условиях известного обледенения (FIKI), то есть условий обледенения, которые существуют или могут существовать на основании отчетов пилотов , наблюдений и прогнозов . ^[3] Для получения сертификата FIKI самолет должен быть оснащен подходящими системами защиты от обледенения .

Определение [ править ]

Условия обледенения существуют, когда воздух содержит капли переохлажденной жидкой воды; Условия обледенения количественно характеризуются средним размером капель, содержанием жидкой воды и температурой воздуха. Эти параметры влияют на степень и скорость образования льда на самолете. Федеральные авиационные правила содержат определение условий обледенения ^[4] , в которые допускаются полеты некоторых самолетов. Так называемые SLD, или переохлажденные большие капли, - это условия, которые превышают указанные спецификации и представляют особую опасность для самолетов.

В качественном отношении отчеты пилотов указывают на условия обледенения с точки зрения их воздействия на самолет и будут зависеть от возможностей самолета. В результате разные воздушные суда могут сообщать об одних и тех же количественных условиях, что и приводит к разным уровням обледенения. Детекторы льда используются для индикации наличия обледенения.

Типы структурного льда [ править ]

В этом разделе не процитировать любые источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . ( Декабрь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Переохлажденные большие капли льда (SLD) на исследовательском самолете NASA Twin Otter

Прозрачный лед часто бывает прозрачным и гладким. Капли переохлажденной воды или ледяной дождь падают на поверхность, но не замерзают мгновенно. Часто образуются «рожки» или выступы, которые выступают в воздушный поток. Эту форму льда еще называют глазурью.
Иней-лед грубый и непрозрачный, образован переохлажденными каплями, которые быстро замерзают при ударе. Формированиеосновном вдоль аэродинамический профиль «с точкой торможения , онцелом соответствует форме аэродинамического профиля.
Смешанный лед представляет собой комбинацию прозрачного и инея.
Морозный лед - это результат замерзания воды на незащищенных поверхностях во время стоянки самолета. Это может быть опасно при попытке полета, поскольку это нарушает воздушный поток в пограничном слое аэродинамического профиля, вызывая преждевременное аэродинамическое сваливание и, в некоторых случаях, резко увеличивая сопротивление, делая взлет опасным или невозможным.
Лед SLD относится к льду, образованному в условиях переохлажденных больших капель (SLD). Он похож на чистый лед, но из-за большого размера капель он распространяется на незащищенные части самолета и образует более крупные формы льда, быстрее, чем в обычных условиях обледенения. Это стало одной из причин крушения рейса 4184 American Eagle .

Эффект [ править ]

В этом разделе не процитировать любые источники . Пожалуйста, помогите улучшить этот раздел , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален . ( Декабрь 2019 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

Ледяные выступы на лопасти ротора, полученные в аэродинамической трубе в NASA Glenn Research Center

Крыло обычно сваливается при меньшем угле атаки и, следовательно, на более высокой скорости полета, когда оно покрыто льдом. Даже небольшое количество льда будет иметь эффект, а если лед грубый, это может иметь большой эффект. Таким образом, рекомендуется увеличить скорость захода на посадку, если на крыльях остается лед. Степень увеличения зависит как от типа самолета, так и от количества льда. Характеристики сваливания самолета с обледеневшими крыльями будут ухудшаться, и серьезные проблемы с управлением по крену не являются чем-то необычным. Обледенение двух крыльев может быть асимметричным. Кроме того, внешняя часть крыла, которая обычно тоньше и, следовательно, лучше собирает лед, может сваливаться первой, а не последней.

Предотвращение и удаление обледенения [ править ]

Существует несколько методов уменьшения опасности обледенения с помощью систем защиты от обледенения . Первый и самый простой - полностью избежать обледенения, но для многих полетов это нецелесообразно.

Если лед (или другие загрязнители) присутствуют на воздушном судне до взлета, их необходимо удалить с критических поверхностей. Удаление может принимать разные формы:

Механические средства, которые могут быть такими простыми, как использование веника или щетки для удаления снега.
Применение антиобледенительной жидкости или даже горячей воды для удаления льда, снега и т. Д.
Использование инфракрасного обогрева для плавления и удаления загрязнений
Помещение самолета в отапливаемый ангар до тех пор, пока не растают снег и лед.
Расположение самолета по направлению к Солнцу для максимального нагрева покрытых снегом и льдом поверхностей. На практике этот метод ограничивается малым загрязнением, обусловленным временем и погодными условиями.

Все эти методы удаляют существующие загрязнения, но не обеспечивают практической защиты в условиях обледенения. Если условия обледенения существуют или ожидаются до взлета, используются противообледенительные жидкости. Они более густые, чем жидкости для борьбы с обледенением, и некоторое время противостоят воздействию снега и дождя. Они предназначены для срезания самолета во время взлета и не обеспечивают защиты в полете.

Противообледенительной загрузки на крыле тире 8 самолетов. Гребни являются результатом надувания ботинка воздухом, который трескается и удаляет скопившийся лед.

Для защиты самолета от обледенения в полете используются различные формы противообледенительной или антиобледенительной защиты :

Обычный подход состоит в том, чтобы направить "стравливание воздуха" двигателя в воздуховоды вдоль передних кромок крыльев и хвостовых оперений. Воздух нагревает переднюю кромку поверхности, и при контакте с ней лед тает или испаряется. На самолетах с турбинным двигателем воздух забирается из компрессорной секции двигателя. Если самолет оснащен поршневым двигателем с турбонаддувом, отбираемый воздух может удаляться из турбокомпрессора.
Некоторые самолеты оснащены пневматическими противообледенительными ботинками, которые рассеивают лед на поверхности. Эти системы требуют меньше отбираемого из двигателя воздуха, но обычно менее эффективны, чем нагретая поверхность.
Некоторые самолеты используют систему крыла с мокрым эффектом , которое имеет сотни маленьких отверстий в передних кромках и по запросу выпускает противообледенительную жидкость, чтобы предотвратить нарастание льда.
Электрический обогрев также используется для защиты самолетов и компонентов (включая винты) от обледенения. Нагревание может осуществляться непрерывно (обычно на небольших, критических компонентах, таких как датчики статического электричества Пито и лопатки угла атаки) или периодически, давая эффект, аналогичный использованию противообледенительных ботинок .

Во всех этих случаях обычно защищаются только критически важные поверхности и компоненты самолета. В частности, обычно защищается только передняя кромка крыла.

Карбюраторный нагрев нагревается до карбюраторных двигателей для предотвращения и устранения обледенения. Двигатели с впрыском топлива не подвержены обледенению карбюратора, но могут страдать от засорения впускных отверстий. В этих двигателях часто доступен альтернативный источник воздуха.

Есть разница между антиобледенением и антиобледенением. Устранение обледенения относится к удалению льда с корпуса; Противообледенительная защита относится к предотвращению скопления льда на корпусе самолета.

Обледенение беспилотных самолетов [ править ]

Беспилотные летательные аппараты - это развивающаяся технология, имеющая большое разнообразие коммерческих и военных применений. Обледенение в полете возникает во время полета в переохлажденных облаках или при замерзающих осадках и представляет собой потенциальную опасность для всех самолетов. Обледенение БПЛА в полете налагает серьезные ограничения на рабочий диапазон. Беспилотные летательные аппараты более чувствительны и подвержены обледенению по сравнению с пилотируемыми самолетами. ^[5]

Аварии, связанные с обледенением [ править ]

Дата	Авария
15 октября 1943 г.	Рейс 63 American Airlines ( флагманский корабль штата Миссури )
13 января 1982 г.	Рейс 90 авиакомпании Air Florida
12 декабря 1985 г.	Рейс 1285 авиакомпании Arrow Air
10 марта 1989 г.	Рейс 1363 авиакомпании Air Ontario
22 марта 1992 г.	Рейс 405 USAir
31 октября 1994 г.	Рейс 4184 американского орла
9 января 1997 г.	Рейс 3272 компании Comair
16 августа 2005 г.	Рейс 708 West Caribbean Airways
1 июня 2009 г.	Рейс 447 авиакомпании Air France
9 января 2011 г.	Рейс 277 авиакомпании Iran Air
4 ноября 2010 г.	Рейс 883 Aero Caribbean
18 мая 2011 года	Рейс 5428 компании Sol Líneas Aéreas
24 июля 2014 г.	Рейс 5017 авиакомпании Air Algérie
11 февраля 2018 г.	Рейс 703 Саратовских авиалиний

Ссылки [ править ]

^ Wadel, Мэри (3 августа 2017). «Обледенение планера» . Исследовательский центр Гленна НАСА . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 8 июня 2019 .
^ Wadel, Мэри (31 июля 2017). «Обледенение двигателя» . Исследовательский центр Гленна НАСА . Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства . Проверено 8 июня 2019 .
^ Yodice, Джон С. (1 августа 2005). «Закон об« известном обледенении » » . Vol. 48 нет. 8. Пилотный журнал AOPA. Архивировано из оригинала на 1 января 2015 года . Проверено 25 апреля 2013 года . Журнал Cite требует |magazine=( помощь )
^ «Федеральные авиационные правила, часть 25, приложение C» . Архивировано из оригинала на 2012-03-19 . Проверено 20 сентября 2008 .
^ «Неурегулированные темы обледенения беспилотных летательных аппаратов (Отчет об исследовании EPR2020008) - SAE Mobilus» . saemobilus.sae.org . DOI : 10.4271 / epr2020008 . Проверено 12 февраля 2021 .