Система запобігання обмерзанню або система запобігання утворення льоду створюється для того, аби запобігти налипанню атмосферного льоду на поверхнях літака (особливо ), таких як крила, пропелери, лопаті несучого гвинта, забірниках повітря двигуна і інших системах, які контролюють середовище. Якщо лід здатен утворити налипання, що матиме значну товщину, він може змінити форму профілю і керуючих поверхонь, зменшуючи ефективність, вплинути на системи контролю або змінити характеристики керованості літака. Системи захисту від льоду запобігають його утворенню, або дозволяють літаку розтопити лід, перш ніж він виросте до небезпечної товщини.
Аварії від обмерзання літаків виникають при поєднанні декількох факторів: збільшення ваги, збільшення опору, зменшення або втрати підіймальної сили, і зменшення або втрати тяги від накопичення льоду на планері, аеродинамічних профілях, пропелерах (якщо вони є) і на крилах, в залежності від типу льоду який утворюється (паморозь чи чистий лід, та ін.), що залежить від специфічних метеорологічних умов. Також обмерзання може викликати зниження потужності при утворенні льоду на системі забору повітря (турбіни чи поршневого двигуна), або локально в системі подачі палива в двигуні.
Різновиди
Пневматичні системи антиобмерзання
або "черевики" зазвичай виконують із шарів з синтетичного каучуку, з однією або декількома повітряними камерами між шарами. Якщо використовують декілька камер, вони зазвичай мають форму смужок вздовж довгої сторони «черевика». Його зазвичай розташовують по передній кромці крил літака і стабілізаторів. Камери швидко наповнюються повітрям і звільнюються, або одночасно, або по черзі в заданому порядку. Швидка зміна форми «черевика» створена для того, аби розірвати адгезійний шар між льодом і покриттям з каучуку, що дозволяє льоду відпасти за вітром, що створюється довкола літака під час руху. Однак, лід повинен відпадати з передніх поверхонь без затримок, оскільки він може намерзати позаду від захищених зон. Повторне замерзання льоду, зокрема, було фактором, що спричинив катастрофу літака .
Деякі ранні конструкції пневматичних черевиків стали причиною появи явища, відомого як льодяне перекривання (англ. Ice Bridging). Якщо лід не накопичувався так, щоб мати достатню товщину і ламкість, рухомий лід міг утворювати таку форму, що ставав недосяжним для рухомих секцій колодок. Ця проблема зазвичай вирішується збільшенням швидкості дії надування/здування, і шляхом чергування інтервалів надування/здування сусідніх камер.
Такі пневматичні системи найбільше застосовні для літаків, що мають малу і середню швидкість руху, особливо для тих, що не мають механізації на передній частині крила. Тому, така система найчастіше зустрічається на турбо-гвинтових літаках таких як Saab 340, Embraer EMB 120 Brasilia, і . Пневматичні системи антиобмерзання іноді зустрічаються на більших літаках, і менших турбоджетах, таких як Cessna Citation V, та на деяких більш старших турбоджетах. Такі пристрої рідко використовуються в сучасних літаках.
Цей пристрій був винайдений компанією Goodrich Corporation (до того відомою під назвою B.F. Goodrich) в 1923.
Електро-термічні
В Електро-термічних системах використовують резистивні кола, сховані в конструкції планера, що генерують тепло при подачі на них електричного струму. Тепло може вироблятися безперервно аби захистити літак від обмерзання (режим анти-лід), або періодично аби розтопити лід, коли він з'являється на основних поверхнях (de-ice). Друга операція зазвичай обирається через низьку споживану потужність в порівнянні з попередньою, оскільки системі необхідно лише розтопити шар льоду, який контактує з поверхнею, аби вітром здуло решту льоду.
Літак Boeing 787 Dreamliner є прикладом комерційного літака, який використовує електро-термічну систему захисту від обмерзання, яку постачає GKN Aerospace. В даному випадку, резистивний вбудований всередині скляної і карбонової композитної структури крила. Компанія Boeing стверджує, що така система використовує вдвічі менше енергії, ніж традиційні системи (що нагрівається двигунами), і що опір та шум також зменшується.
В літаках, що мають металеву обшивку, нагрівальні кола із травленої в метал фольги з'єднуються із внутрішньою частиною обшивки. Такий підхід дозволяє потенційно зменшити споживання енергії на нагрівання, в порівнянні з вбудованими колами завдяки можливості працювати при значно більшій потужності.
Відомою електричною системою запобігання обмерзанню для загальної авіації є . Вона використовує гнучку електропровідну графітову фольгу, що прикріплюється до передньої кромки крила. Електричний обігрівач нагріває фольгу і розтоплює лід.
Нові версії таких системи використовують покриття із карбоновими нанотрубками. Тонкий філамент скручується в рулони, і утворює плівку товщиною 10 мікрон, що еквівалентно листу паперу A4. Плівка погано проводить електрику через повітряні зазори між трубками. Замість того, поява струму призводить до майже миттєвого підвищення температури. Вона нагрівається вдвічі швидше ніж ніхром, нагрівальний елемент, який вибирають для систем запобігання обмерзанню під час польоту, це дозволяє використовувати вдвічі менше енергії при одній десятитисячній ваги. Кількість матеріалу, якого вистачить, аби покрити крила аеробуса, матиме вагу 80 grams (2,8 oz). Матеріал коштує приблизно від 1% ціни ніхрома. Нагрівачі з аерогелем можуть працювати безперервно при малій потужності, аби запобігати утворенню льоду.
Система відбору повітря
Система застосовує метод, який використовують на більшості великих реактивних літаків, аби утримувати основні поверхні вище температури обмерзання). Гаряче повітря подається із системи реактивного двигуна через трубки пікколо, що прокладені через крила, хвостові поверхні, і вхідний отвір двигунів. Повітря виводиться через отвори в нижній частині крила.
Пасивні
В пасивних системах використовуються гідрофобні поверхні. Спеціально розроблені матеріали, які характеризуються високим рівнем водостійкості і природним ефектом самоочищення можуть відштовхувати воду, тим самим усувають можливість обмерзання.
Ще один різновид пасивних систем враховують кількість часу, необхідного аби крапля води при контакті із холодним матеріалом замерзла і пристала до нього. Не гладкі грубі поверхні, із гребенями скорочують час при якому вода залишається в контакті. Коли вода потрапляє на будь-яку поверхню, вона сплющується в пласку форму, потім знову повертає округлену форму і відстрибує. Гребні розбивають великі краплі на дрібні. Дрібні краплі переформовуються і відскакують геть на 40 відсотків швидше ніж великі. В природі цю особливість можна продемонструвати на прикладі різниці в формі лотоса і настурції. Листи останньої є грубішими і покриваються льодом менше ніж гладкі листи лотоса.
Електро-механічні
В Електро-механічних системах видалення льоду (EMEDS) використовують механічну силу аби збивати лід із аеродинамічних поверхонь. Як правило, виконавчі механізми розташовані під обшивкою. Механізм приводиться вдію, щоб викликати ударну хвилю на поверхні і розколоти лід. з Плейнвью, в Нью-Йорку розробили легку систему із малим споживанням яку назвали EMEDS, яка є першою системою захисту від обмерзання, що отримала сертифікацію FAA за 50 років, і застосовується на сьогоднішній день на багатьох комерційних літаках (FAA частина 23 і частина 25) and military aircraft.
Innovative Dynamics розробили легку і малопотужну систему з використанням виконавчих механізмів, яку назвали EIDI.
Гібридні електромеханічні системи усунення обмерзання поєднують із електричними нагрівальними елементами. Нагрівач запобігає накопиченню льоду на передніх кромках крила, а механізми системи EMED усувають лід, який акумулюється позаду частини поверхні, що нагрівається.
Див. також
Примітки
- FAA Information for Operators 09005
- http://www.compositesworld.com/articles/787-integrates-new-composite-wing-deicing-system
- http://www.boeing.com/commercial/aeromagazine/articles/qtr_4_07/article_02_4.html
- http://papers.sae.org/2009-01-3165/ | Capitalizing on the Increased Flexibility that Comes from High Power Density Electrothermal Deicing
- Stay informed today and every day (26 липня 2013). De-icing aeroplanes: Sooty skies. The Economist. Процитовано 11 грудня 2013.
- Gorman, James (3 грудня 2013). Using a Rough Surface to Stay Dry. The New York Times.
- . Cox & Company, Inc. 2014. Архів оригіналу за 21 квітня 2017. Процитовано 17 квітня 2017.
- How They Work: Ice Protection Systems. Aviation Week. 2010.
{{}}
: Обслуговування CS1: Сторінки з параметром url-status, але без параметра archive-url () - Electro- mechanical Deicing. Air & Space Magazine. 2004.
- CUTAWAY: P-8A Poseidon - A Boeing with boost of bravado. Flight International. 2010.
- . NASA STI. 2002. Архів оригіналу за 25 лютого 2012. Процитовано 17 квітня 2017.
Посилання
- SAE paper on Electro-Thermal Ice Protection by Strehlow, R. and Moser, R.
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Sistema zapobigannya obmerzannyu abo sistema zapobigannya utvorennya lodu stvoryuyetsya dlya togo abi zapobigti nalipannyu atmosfernogo lodu na poverhnyah litaka osoblivo takih yak krila propeleri lopati nesuchogo gvinta zabirnikah povitrya dviguna i inshih sistemah yaki kontrolyuyut seredovishe Yaksho lid zdaten utvoriti nalipannya sho matime znachnu tovshinu vin mozhe zminiti formu profilyu i keruyuchih poverhon zmenshuyuchi efektivnist vplinuti na sistemi kontrolyu abo zminiti harakteristiki kerovanosti litaka Sistemi zahistu vid lodu zapobigayut jogo utvorennyu abo dozvolyayut litaku roztopiti lid persh nizh vin viroste do nebezpechnoyi tovshini Avariyi vid obmerzannya litakiv vinikayut pri poyednanni dekilkoh faktoriv zbilshennya vagi zbilshennya oporu zmenshennya abo vtrati pidijmalnoyi sili i zmenshennya abo vtrati tyagi vid nakopichennya lodu na planeri aerodinamichnih profilyah propelerah yaksho voni ye i na krilah v zalezhnosti vid tipu lodu yakij utvoryuyetsya pamoroz chi chistij lid ta in sho zalezhit vid specifichnih meteorologichnih umov Takozh obmerzannya mozhe viklikati znizhennya potuzhnosti pri utvorenni lodu na sistemi zaboru povitrya turbini chi porshnevogo dviguna abo lokalno v sistemi podachi paliva v dviguni RiznovidiSekciya pnevmatichnogo cherevika na krili litakaPropeler z elektro termalnoyu sistemoyu usunennya lodu Pnevmatichni sistemi antiobmerzannya abo chereviki zazvichaj vikonuyut iz shariv z sintetichnogo kauchuku z odniyeyu abo dekilkoma povitryanimi kamerami mizh sharami Yaksho vikoristovuyut dekilka kamer voni zazvichaj mayut formu smuzhok vzdovzh dovgoyi storoni cherevika Jogo zazvichaj roztashovuyut po perednij kromci kril litaka i stabilizatoriv Kameri shvidko napovnyuyutsya povitryam i zvilnyuyutsya abo odnochasno abo po cherzi v zadanomu poryadku Shvidka zmina formi cherevika stvorena dlya togo abi rozirvati adgezijnij shar mizh lodom i pokrittyam z kauchuku sho dozvolyaye lodu vidpasti za vitrom sho stvoryuyetsya dovkola litaka pid chas ruhu Odnak lid povinen vidpadati z perednih poverhon bez zatrimok oskilki vin mozhe namerzati pozadu vid zahishenih zon Povtorne zamerzannya lodu zokrema bulo faktorom sho sprichiniv katastrofu litaka Deyaki ranni konstrukciyi pnevmatichnih cherevikiv stali prichinoyu poyavi yavisha vidomogo yak lodyane perekrivannya angl Ice Bridging Yaksho lid ne nakopichuvavsya tak shob mati dostatnyu tovshinu i lamkist ruhomij lid mig utvoryuvati taku formu sho stavav nedosyazhnim dlya ruhomih sekcij kolodok Cya problema zazvichaj virishuyetsya zbilshennyam shvidkosti diyi naduvannya zduvannya i shlyahom cherguvannya intervaliv naduvannya zduvannya susidnih kamer Taki pnevmatichni sistemi najbilshe zastosovni dlya litakiv sho mayut malu i serednyu shvidkist ruhu osoblivo dlya tih sho ne mayut mehanizaciyi na perednij chastini krila Tomu taka sistema najchastishe zustrichayetsya na turbo gvintovih litakah takih yak Saab 340 Embraer EMB 120 Brasilia i Pnevmatichni sistemi antiobmerzannya inodi zustrichayutsya na bilshih litakah i menshih turbodzhetah takih yak Cessna Citation V ta na deyakih bilsh starshih turbodzhetah Taki pristroyi ridko vikoristovuyutsya v suchasnih litakah Cej pristrij buv vinajdenij kompaniyeyu Goodrich Corporation do togo vidomoyu pid nazvoyu B F Goodrich v 1923 Elektro termichni V Elektro termichnih sistemah vikoristovuyut rezistivni kola shovani v konstrukciyi planera sho generuyut teplo pri podachi na nih elektrichnogo strumu Teplo mozhe viroblyatisya bezperervno abi zahistiti litak vid obmerzannya rezhim anti lid abo periodichno abi roztopiti lid koli vin z yavlyayetsya na osnovnih poverhnyah de ice Druga operaciya zazvichaj obirayetsya cherez nizku spozhivanu potuzhnist v porivnyanni z poperednoyu oskilki sistemi neobhidno lishe roztopiti shar lodu yakij kontaktuye z poverhneyu abi vitrom zdulo reshtu lodu Litak Boeing 787 Dreamliner ye prikladom komercijnogo litaka yakij vikoristovuye elektro termichnu sistemu zahistu vid obmerzannya yaku postachaye GKN Aerospace V danomu vipadku rezistivnij vbudovanij vseredini sklyanoyi i karbonovoyi kompozitnoyi strukturi krila Kompaniya Boeing stverdzhuye sho taka sistema vikoristovuye vdvichi menshe energiyi nizh tradicijni sistemi sho nagrivayetsya dvigunami i sho opir ta shum takozh zmenshuyetsya V litakah sho mayut metalevu obshivku nagrivalni kola iz travlenoyi v metal folgi z yednuyutsya iz vnutrishnoyu chastinoyu obshivki Takij pidhid dozvolyaye potencijno zmenshiti spozhivannya energiyi na nagrivannya v porivnyanni z vbudovanimi kolami zavdyaki mozhlivosti pracyuvati pri znachno bilshij potuzhnosti Vidomoyu elektrichnoyu sistemoyu zapobigannya obmerzannyu dlya zagalnoyi aviaciyi ye Vona vikoristovuye gnuchku elektroprovidnu grafitovu folgu sho prikriplyuyetsya do perednoyi kromki krila Elektrichnij obigrivach nagrivaye folgu i roztoplyuye lid Novi versiyi takih sistemi vikoristovuyut pokrittya iz karbonovimi nanotrubkami Tonkij filament skruchuyetsya v ruloni i utvoryuye plivku tovshinoyu 10 mikron sho ekvivalentno listu paperu A4 Plivka pogano provodit elektriku cherez povitryani zazori mizh trubkami Zamist togo poyava strumu prizvodit do majzhe mittyevogo pidvishennya temperaturi Vona nagrivayetsya vdvichi shvidshe nizh nihrom nagrivalnij element yakij vibirayut dlya sistem zapobigannya obmerzannyu pid chas polotu ce dozvolyaye vikoristovuvati vdvichi menshe energiyi pri odnij desyatitisyachnij vagi Kilkist materialu yakogo vistachit abi pokriti krila aerobusa matime vagu 80 grams 2 8 oz Material koshtuye priblizno vid 1 cini nihroma Nagrivachi z aerogelem mozhut pracyuvati bezperervno pri malij potuzhnosti abi zapobigati utvorennyu lodu Sistema vidboru povitrya Sistema zastosovuye metod yakij vikoristovuyut na bilshosti velikih reaktivnih litakiv abi utrimuvati osnovni poverhni vishe temperaturi obmerzannya Garyache povitrya podayetsya iz sistemi reaktivnogo dviguna cherez trubki pikkolo sho prokladeni cherez krila hvostovi poverhni i vhidnij otvir dviguniv Povitrya vivoditsya cherez otvori v nizhnij chastini krila Pasivni V pasivnih sistemah vikoristovuyutsya gidrofobni poverhni Specialno rozrobleni materiali yaki harakterizuyutsya visokim rivnem vodostijkosti i prirodnim efektom samoochishennya mozhut vidshtovhuvati vodu tim samim usuvayut mozhlivist obmerzannya She odin riznovid pasivnih sistem vrahovuyut kilkist chasu neobhidnogo abi kraplya vodi pri kontakti iz holodnim materialom zamerzla i pristala do nogo Ne gladki grubi poverhni iz grebenyami skorochuyut chas pri yakomu voda zalishayetsya v kontakti Koli voda potraplyaye na bud yaku poverhnyu vona splyushuyetsya v plasku formu potim znovu povertaye okruglenu formu i vidstribuye Grebni rozbivayut veliki krapli na dribni Dribni krapli pereformovuyutsya i vidskakuyut get na 40 vidsotkiv shvidshe nizh veliki V prirodi cyu osoblivist mozhna prodemonstruvati na prikladi riznici v formi lotosa i nasturciyi Listi ostannoyi ye grubishimi i pokrivayutsya lodom menshe nizh gladki listi lotosa Elektro mehanichni V Elektro mehanichnih sistemah vidalennya lodu EMEDS vikoristovuyut mehanichnu silu abi zbivati lid iz aerodinamichnih poverhon Yak pravilo vikonavchi mehanizmi roztashovani pid obshivkoyu Mehanizm privoditsya vdiyu shob viklikati udarnu hvilyu na poverhni i rozkoloti lid z Plejnvyu v Nyu Jorku rozrobili legku sistemu iz malim spozhivannyam yaku nazvali EMEDS yaka ye pershoyu sistemoyu zahistu vid obmerzannya sho otrimala sertifikaciyu FAA za 50 rokiv i zastosovuyetsya na sogodnishnij den na bagatoh komercijnih litakah FAA chastina 23 i chastina 25 and military aircraft Innovative Dynamics rozrobili legku i malopotuzhnu sistemu z vikoristannyam vikonavchih mehanizmiv yaku nazvali EIDI Gibridni elektromehanichni sistemi usunennya obmerzannya poyednuyut iz elektrichnimi nagrivalnimi elementami Nagrivach zapobigaye nakopichennyu lodu na perednih kromkah krila a mehanizmi sistemi EMED usuvayut lid yakij akumulyuyetsya pozadu chastini poverhni sho nagrivayetsya Div takozhObledeninnyaPrimitkiFAA Information for Operators 09005 http www compositesworld com articles 787 integrates new composite wing deicing system http www boeing com commercial aeromagazine articles qtr 4 07 article 02 4 html http papers sae org 2009 01 3165 Capitalizing on the Increased Flexibility that Comes from High Power Density Electrothermal Deicing Stay informed today and every day 26 lipnya 2013 De icing aeroplanes Sooty skies The Economist Procitovano 11 grudnya 2013 Gorman James 3 grudnya 2013 Using a Rough Surface to Stay Dry The New York Times Cox amp Company Inc 2014 Arhiv originalu za 21 kvitnya 2017 Procitovano 17 kvitnya 2017 How They Work Ice Protection Systems Aviation Week 2010 a href wiki D0 A8 D0 B0 D0 B1 D0 BB D0 BE D0 BD Cite web title Shablon Cite web cite web a Obslugovuvannya CS1 Storinki z parametrom url status ale bez parametra archive url posilannya Electro mechanical Deicing Air amp Space Magazine 2004 CUTAWAY P 8A Poseidon A Boeing with boost of bravado Flight International 2010 NASA STI 2002 Arhiv originalu za 25 lyutogo 2012 Procitovano 17 kvitnya 2017 PosilannyaSAE paper on Electro Thermal Ice Protection by Strehlow R and Moser R