Технические науки/9
Почекаев Дмитрий Юрьевич
Национальный аэрокосмический университет им. Н. Е. Жуковского
«ХАИ»
Перечисление наиболее важных факторов при обледенении
ЛА
Для успешной борьбы с
обледенением летательных аппаратов (ЛА), необходимо научиться прогнозировать
наступающее обледенение. Составить правильный и своевременный
прогноз обледенения ЛА можно опираясь на значения ряда параметров полета
ЛА и на значения параметров забортного воздуха. Рассмотрим параметры самолета и
окружающей среды, которые могут способствовать, или наоборот, препятствовать
обледенению самолета в умеренном материковом климате.
Температура воздуха: за исключением малого числа случаев,
обледенение происходит в диапазоне температур воздуха 0¸-40
оС, причем подавляющее большинство случаев
обледенения происходит при температуре воздуха от 0 до
минус 15 оС.
Если температура
окружающего воздуха отрицательна, но выше температуры самолета, что может быть
при смене самолетом высоты, или пересечении им границы воздушных масс с разными
температурами, то при прочих равных условиях, вероятность обледенения
повышается, а если обледенение уже началось, то такая разница температур усилит
его.
Влажность воздуха: очевидно, что чем выше относительная
влажность воздуха, тем больше вероятность того, что в воздухе появится
конденсат. Если относительная влажность воздуха приближается к единице, то это
означает, что летательный аппарат находится в зарождающемся облаке. При
отрицательных температурах этот конденсат будет оседать на поверхности летательного
аппарата.
Водность: количество воды в жидкой фазе в единице объема
воздуха. Поскольку технически сложно получить достоверное мгновенное значение
этого параметра, то водность обычно усредняют по большому участку пути воздушного судна,
протяженностью несколько километров. Чем выше водность
воздуха, тем больше вероятность обледенения и тяжелее его степень. С понижением
температуры воздуха, понижается и водность. При
температуре ниже -15 оС повторяемость
высокой водности резко уменьшается, и вероятность
обледенения также резко падает.
Размер капель: при одинаковой влажности средний
размер капель в облаке может быть различным, т.е. может меняться и уровень водности. Чем больше средний диаметр капель в облаке, тем
больше водность, и, следовательно, сильнее обледенение.
В последнее время при исследовании причин летных происшествий были получены
выводы о том, ранее недооценивалась опасность встречи самолета с каплями
диаметром 200¸600 мкм. Эти капли, обладая большим
объемом, не могут замерзать мгновенно, и растекаются по большой площади, образуя наиболее опасный вид льда: прозрачный желобообразный. По той же причине крупные капли растекаются
далеко за пределы расчетной зоны захвата капель на крыле и могут привести к
существенным изменениям формы крыла и нарушению работы механизации крыла.
Из этого можно сделать вывод о том,
что если летательный аппарат будет обходить зоны, содержащие крупные
незамерзшие капли, то форма и толщина льда, образовавшегося на самолете, будут
меньше влиять на его летные качества.
Форма облаков: наиболее часто (в 85% случаев)
обледенение встречается в слоистых и слоисто-кучевых облаках. В кучево-дождевых облаках вероятность
встречи с обледенением составляет около 70%, а интенсивность обледенения в них
максимальна – скорость нарастания льда бывает до 5 мм/мин. В
слоисто-дождевых и кучевых облаках вероятность оледенения 60%, а скорость
льдообразования 0,5¸2 мм/мин.
Наименьшая вероятность обледенения в высокослоистых
облаках – около 30%, скорость обледенения также невысока – 0,4¸0,8 мм/мин.
Высота полета: как отмечалось ранее, интенсивность
обледенения зависит от размера капель. Диаметр капли меняется по высоте облака,
кроме того, эта зависимость в свою очередь является функцией типа облака. На величину водности и распределение
капель разных размеров внутри облака влияет его форма: в кучевых облаках
наибольшие капли сосредоточены в центре облака, во фронтальных максимум водности и наиболее крупные капли равномерно распределены
по высоте облака. В облаках слоистых форм водность
возрастает с высотой, достигает максимума в верхней трети и затем резко падает
около его верхнего края. На разных высотах вероятность встречи с обледенением
также различна. Так, максимальная вероятность (около 30%) при прочих равных
условиях соответствует высоте полета 3 тыс. метров и понижается до значения 5%
на высотах 1 и 6 тыс. метров (см. рис.1). Форма зависимости на рис.1 как раз и
объясняется тем, что обледенение как правило
происходит в кучево-дождевых и слоисто-дождевых
облаках, а их верхние края располагаются на высотах от 2-х до 4-х км.
Скорость полета: при скоростях полета до 400 ¸ 500
км/ч при увеличении скорости растет также и интенсивность обледенения
так как все больше мелких капель не могут обогнуть профиль крыла вместе с током
воздуха и намерзают на границах зоны улавливания. При увеличении скорости
полета до 500¸600 км/ч, обледенение носка
крыла и других перпендикулярных потоку поверхностей останавливается. При
увеличении скорости полета до 700 и более км/ч, из-за
адиабатического сжатия воздуха происходит нагрев его нагрев и частичное стаивание льда.
Литература:
О. К. Трунов «Обледенение самолетов и средства борьбы с ними» М.,
«Машиностроение»,