Захист повітряних суден від наземного обмерзання

Наземне обмерзання ПС - один з видів небезпечних для авіації впливів зовнішнього середовища. Проблема ефективного та надійного захисту від наземного обмерзання продовжує залишатися однією з найбільш актуальних проблем експлуатації повітряного транспорту.

Незважаючи на зменшення кількості льотних подій і передумов до них, а також порушень регулярності польотів через наземне обмерзання, що викликано досягнутими у цій області успіхами за останні 20-25 років, усе ж випадки із катастрофічним результатом при зльоті обмерзлих на землі літаків мають місце.

Необхідно чітке розуміння небезпеки цього явища, знання умов його виникнення, своєчасне і грамотне застосування засобів захисту повітряних суден від наземного обмерзання, чітке дотримання діючих інструкцій та рекомендацій.

Усі посібники з льотної експлуатації забороняють робити зльот, якщо на поверхні літака є відкладення льоду, снігу чи інею.

Усі численні і різноманітні види наземного обмерзання можна об'єднати у три основні групи.

До першої групи відносяться ті, які утворюються у результаті переходу (сублімації) пару у льод, минуючи рідку фазу. Сюди входить іней, твердий (кристалічний) наліт і кристалічна паморозь. Іней виникає в ясну погоду на поверхні предметів, охолоджених випромінюванням тепла, які мають більш низьку, ніж повітря, негативну температуру.

Твердий (кристалічний) наліт з'являється при потепліннях, коли предмети зберігають більш низьку негативну температуру, ніж теплі маси повітря, що прийшли. Товщина твердого нальоту зазвичай не перевищує декількох міліметрів.

Кристалічна паморозь утворюється в сильний мороз внаслідок перенасичення повітря водяною парою.

Ці відкладення неміцні, мають малу щільність і можуть бути порівняно легко вилучені з поверхні літака.

До другої групи віднесені види обмерзання, пов'язані з наявністю в атмосфері переохолодженої води (краплі дощу, туману чи мряки), яка кристалізується на поверхні літака в лід. Найчастіше цей вид обмерзання зустрічається при температурах повітря близьких до 0⁰С. Залежно від умов швидкість замерзання крапель неоднакова, що позначається на структурі, зовнішньому вигляді, кольорі обмерзання. Великі краплі при температурах 0-5⁰С, замерзаючи, розтікаються по поверхні й утворюють прозорий склоподібний лід (ожеледь); дрібні краплі при низьких температурах замерзають швидко й утворюють матовий чи білий лід; найдрібніші краплі переохолодженого туману утворюють зернисту паморозь. Крижані відкладення другої групи значно міцніше зчіплюються з поверхнею літака, ніж сублімаційні, і можуть досягати великих розмірів.

До третьої групи віднесені усі види наземного обмерзання, які утворюються в результаті замерзання на

поверхні літака звичайної не переохолодженої води (дощу, мокрого снігу, крапель туману, які осіли, конденсату водяної пари та ін.). За зовнішнього вигляду вони схожі на відкладення перших двох груп, але у відмінності від сублімаційного льоду міцно зв'язуються із поверхнею літака.

Наземне обмерзання відрізняється від обмерзання в польоті. Якщо в польоті лід утворюється, як правило, лише на лобових частинах літака, то на землі він покриває більшу частину літака – зазвичай усю верхню частину крила й оперіння, а також поверхню фюзеляжу. При цьому часто розподіл льоду по площі є нерівномірним та залежить від сили і напрямку вітру.

Лід, що відклався на поверхні літака, спотворює форму профілю крила й оперення, з'являються нерівності, внаслідок чого збільшується лобовий опір, знижується максимальне значення коефіцієнта піднімальної сили й аеродинамічна якість крила, що особливо небезпечно при зльоті.

З рис.1.1 видно, що крижані утворення які різко відрізняються за розмірами і формою, - і тонкий (2-3 мм) шорсткуватий лід, і крижаний наріст, який змінює форму носка крила, - майже однаково зменшують максимальне значення коефіцієнта піднімальної сили (Су mах) і критичний кут атаки ( _кр).

Якщо за якихось причин при досягненні нормальної швидкості відриву Су не досягне величини Су_відр і піднімальна сила буде менше ваги літака, то для її збільшення можуть бути використані два шляхи: подальше підвищення швидкості за рахунок продовження розбігу чи збільшення коефіцієнта С_у шляхом переходу на більший кут атаки. Обоє ці шляхи пов¢язані з небезпеками: у першому випадку для розбігу може не вистачити довжини ВПП, у другому –можливе досягнення критичного кута атаки, що загрожує зривом потоку з крила.

Навіть якщо обмерзлий літак відірветься від землі, це ще не означає, що наступні стадії зльоту і набору висоти будуть пройдені благополучно. Небезпека зриву потоку зберігається, наприклад, при розворотах у наборі висоти на малій швидкості, коли потрібно збільшити піднімальну силу, при зміні режиму роботи поршневих і турбогвинтових двигунів, коли при частковому забиранні газу зменшується додаткове обдування крила повітряним потоком від гвинтів, що знижує піднімальну силу.

Крім небезпеки зриву повітряного потоку, серйозне значення має також зниження ефективності всіх органів керування в обмерзлого літака. Зокрема, обмерзання крила на тих ділянках, де розташовані елерони, а також обмерзання самих елеронів може викликати різке погіршення поперечної керованості літака.

У практиці відомі випадки, коли сніг чи лід, не вилучені з верхньої поверхні горизонтального оперення і керма висоти, призводили при зльоті літака до такого погіршення керованості, що це створювало вкрай небезпечні ситуації.

Рис.1.1. Вплив обмерзання на коефіцієнт піднімальної сили і критичний кут атаки

Засоби захисту від наземного обмерзання повинні задовольняти таким вимогам: бути досить ефективними, тобто не тільки цілком видаляти лід і сніг, але і запобігати подальшому їх відкладенню, бути не занадто дорогими і трудомісткими, не корозійно-небезпечними.

Одним з найефективніших способів щодо запобігання обмерзання літаків є їхнє збереження (базування) на укритих стоянках (ангарах). Однак цей спосіб занадто дорогий, тому практично літаки і вертольоти базуються на відкритих стоянках, що призводить до необхідності використання інших способів і засобів щодо їхнього запобігання від обмерзання в наземних умовах.

Зачохління планера і гвинтів

В осінньо-зимовий і весняний періоди при прогнозуванні снігопаду, ожеледі і т.п. літаки і вертольоти зачохляються відразу після посадки. При цьому зачохлінню підлягають носова частина фюзеляжу, несучі поверхні (крило, стабілізатор), лопасті повітряних, несучих і кермових гвинтів. Чохли, які використовуються, повинні бути сухими і мати достатню механічну міцність.

За умови використання механізації зачохління і підбору матеріалу для чохлів, який відповідає всім необхідним вимогам, а також при дотриманні необхідних правил зачохління широко застосовується та є одним з ефективних засобів щодо запобігання ПС від обмерзання.