Γλάσο. Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους και η εξάρτησή του από διάφορους παράγοντες Ο ρόλος των πειραματικών μελετών και της αριθμητικής μοντελοποίησης στα προβλήματα παγοποίησης.

ΣπίτιΈνταση παγοποίησης αεροσκάφους κατά την πτήση (ΕΓΩ mm/min)

υπολογίζεται από το ρυθμό αύξησης του πάγου στην αιχμή της πτέρυγας - το πάχος των αποθέσεων πάγου ανά μονάδα χρόνου. Ανάλογα με την ένταση διακρίνονται:

Α) ασθενές γλάσο - I λιγότερο από 0,5 mm/min.

Β) μέτριο γλάσο - I από 0,5 έως 1,0 mm/min.

Β) έντονο πάγωμα - I περισσότερο από 1,0 mm/min. Κατά την αξιολόγηση του κινδύνου παγοποίησης, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την έννοια του βαθμού παγοποίησης.Βαθμός παγοποίησης -

συνολική εναπόθεση πάγου για όλη την ώρα που το αεροσκάφος βρισκόταν στη ζώνη πάγου. Όσο μεγαλύτερη είναι η πτήση του αεροσκάφους σε συνθήκες παγοποίησης, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός παγοποίησης.

Για να εκτιμηθούν θεωρητικά οι παράγοντες που επηρεάζουν την ένταση του γλάσου, χρησιμοποιείται ο τύπος:

Ένταση παγοποίησης; - ταχύτητα αέρα του αεροσκάφους· - περιεκτικότητα σε νερό του νέφους. - συντελεστής ολοκλήρωσης σύλληψης. - συντελεστής πήξης. - η πυκνότητα του αναπτυσσόμενου πάγου, η οποία κυμαίνεται από 0,6 g/cm 3 (λευκός πάγος). έως 1,0 g/cm 3 (διαφανής πάγος).

Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους αυξάνεται με την αύξηση της περιεκτικότητας σε νέφος. Η περιεκτικότητα σε νερό των νεφών ποικίλλει σε μεγάλο εύρος - από χιλιοστά έως αρκετά γραμμάρια ανά κυβικό μέτρο αέρα. Η περιεκτικότητα σε νερό των νεφών στο AD δεν μετριέται, αλλά μπορεί να κριθεί έμμεσα από τη θερμοκρασία και το σχήμα των νεφών. Όταν η περιεκτικότητα του νέφους σε νερό είναι 1 g/cm3, παρατηρείται το πιο σοβαρό πάγο.

Προϋπόθεση για παγοποίηση αεροσκαφών κατά την πτήση είναι η αρνητική θερμοκρασία των επιφανειών τους (από 5 έως -50 βαθμούς C). Το παγάκι σε αεροσκάφη με κινητήρες αεριοστροβίλου μπορεί να συμβεί σε θετικές θερμοκρασίες αέρα. (0 έως 5 βαθμοί C) Καθώς η ταχύτητα του αεροσκάφους αυξάνεται, η ένταση του παγώματος αυξάνεται. Ωστόσο, γενικάταχύτητες αέρα

, συμβαίνει κινητική θέρμανση του αεροσκάφους, αποτρέποντας το πάγωμα.

Η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους ποικίλλει για διαφορετικές μορφές.

Σε μια σειρά νεφών nimbostratus και altostratus, με την αύξηση του υψομέτρου, παρατηρείται μείωση του μεγέθους των σταγονιδίων και του αριθμού τους. Σοβαρό πάγο είναι δυνατό όταν πετάτε στο κάτω μέρος μιας μάζας σύννεφων. Τα ενδομαζικά νέφη του στρώματος και του στρωματοσωρεύματος είναι συνήθως νερό και χαρακτηρίζονται από αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό με το ύψος. Σε θερμοκρασίες από -0 έως -20, παρατηρείται συνήθως ασθενές πάγο σε αυτά τα σύννεφα, σε ορισμένες περιπτώσεις, το πάγο μπορεί να είναι σοβαρό.

Όταν πετάτε σε σύννεφα αλτοσωρευμένης, παρατηρείται ελαφρύ πάγο. Εάν το πάχος αυτών των νεφών είναι μεγαλύτερο από 600 μέτρα, το παγάκι σε αυτά μπορεί να είναι σοβαρό.

Οι πτήσεις σε περιοχές με βαρύ παγετό είναι πτήσεις μέσα ειδικές συνθήκες. Ο σοβαρός παγετός είναι ένα μετεωρολογικό φαινόμενο επικίνδυνο για τις πτήσεις.

Σημάδια σοβαρού παγώματος του αεροσκάφους είναι: ταχεία συσσώρευση πάγου στους υαλοκαθαριστήρες και στο παρμπρίζ. μειώνοντας την υποδεικνυόμενη ταχύτητα 5-10 λεπτά μετά την είσοδο στα σύννεφα κατά 5-10 km/h.

(υπάρχουν 5 τύποι γλάσου κατά την πτήση: διαφανής πάγος, ματ πάγος, λευκός πάγος, ριμ και παγετός. Οι πιο επικίνδυνοι τύποι γλάσου είναι ο διάφανος και ο ματ πάγος, που παρατηρούνται σε θερμοκρασίες αέρα από -0 έως -10 βαθμούς.

Διαφανής πάγος-είναι το πιο πυκνό από όλα τα είδη γλάσου.

παγωμένος πάγος -έχει μια τραχιά, ανώμαλη επιφάνεια. Παραμορφώνει πολύ το προφίλ της πτέρυγας και του αεροσκάφους.

λευκός πάγος -χοντρός πάγος, πορώδεις αποθέσεις, δεν προσκολλάται σφιχτά στο αεροσκάφος και πέφτει εύκολα κατά τη δόνηση.)

Ο πάγος των αεροσκαφών είναι ένα από τα μετεωρολογικά φαινόμενα επικίνδυνα για τις πτήσεις.
Ακόμα κι αν σύγχρονα αεροσκάφηκαι τα ελικόπτερα είναι εξοπλισμένα με συστήματα κατά του πάγου, όταν διασφαλίζεται η ασφάλεια της πτήσης, πρέπει να λαμβάνεται συνεχώς υπόψη η πιθανότητα εναπόθεσης πάγου στο αεροσκάφος κατά τη διάρκεια της πτήσης.
Για τη σωστή χρήση των μέσων κατά του πάγου και την ορθολογική λειτουργία των συστημάτων αντιπαγοποίησης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας παγοποίησης του αεροσκάφους σε διαφορετικές μετεωρολογικές συνθήκες και υπό διαφορετικούς τρόπους πτήσης, καθώς και να έχουμε αξιόπιστες προγνωστικές πληροφορίες για δυνατότητα παγοποίησης. Ιδιαίτερη σημασίαπρόβλεψη για αυτό το επικίνδυνο μετεωρολογικό φαινόμενοέχει για ελαφρά αεροσκάφη και ελικόπτερα, τα οποία προστατεύονται λιγότερο από τον πάγο από τα μεγάλα αεροσκάφη.

Συνθήκες παγοποίησης αεροσκάφους

Ο πάγος συμβαίνει όταν υπερψυκτικό νερό πέφτει από ένα σύννεφο, βροχή, ψιλόβροχο και μερικές φορές ένα μείγμα υπερψυκτών σταγόνων και υγρού χιονιού ή κρυστάλλων πάγου συγκρούονται με την επιφάνεια ενός αεροσκάφους (AC), το οποίο έχει αρνητική θερμοκρασία. Η διαδικασία παγοποίησης του αεροσκάφους συμβαίνει υπό την επίδραση διαφόρων παραγόντων που σχετίζονται, αφενός, με την αρνητική θερμοκρασία του αέρα στο επίπεδο πτήσης, την παρουσία υπερψυκτικών σταγόνων ή κρυστάλλων πάγου και την πιθανότητα καθίζησης τους στην επιφάνεια του αεροσκάφους. Από την άλλη πλευρά, η διαδικασία εναπόθεσης πάγου καθορίζεται από τη δυναμική της ισορροπίας θερμότητας στην επιφάνεια του πάγου. Έτσι, κατά την ανάλυση και την πρόβλεψη των συνθηκών πάγου του αεροσκάφους, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη όχι μόνο η κατάσταση της ατμόσφαιρας, αλλά και τα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά του αεροσκάφους, η ταχύτητα και η διάρκεια πτήσης του.
Ο βαθμός επικινδυνότητας παγοποίησης μπορεί να εκτιμηθεί από τον ρυθμό ανάπτυξης του πάγου. Ένα χαρακτηριστικό του ρυθμού ανάπτυξης είναι η ένταση του παγώματος (mm/min), δηλαδή το πάχος του πάγου που εναποτίθεται στην επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου. Με βάση την ένταση, το γλάσο ταξινομείται ως ασθενές (1,0 mm/min).
Για να εκτιμηθεί θεωρητικά η ένταση του παγώματος του αεροσκάφους, χρησιμοποιείται ο ακόλουθος τύπος:
όπου V είναι η ταχύτητα πτήσης του αεροσκάφους, km/h. β - περιεκτικότητα σε νερό σε σύννεφα, g/m3. E - συνολικός συντελεστής σύλληψης. β - συντελεστής πήξης. RL - πυκνότητα πάγου, g/cm3.
Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε νερό, η ένταση του γλάσου αυξάνεται. Αλλά επειδή δεν έχει χρόνο να παγώσει όλο το νερό που κατακάθεται στα σταγονίδια (μέρος του παρασύρεται από τη ροή του αέρα και εξατμίζεται), εισάγεται ένας συντελεστής πήξης που χαρακτηρίζει την αναλογία της μάζας του συσσωρευμένου πάγου προς τη μάζα του νερού που έχει εγκατασταθεί στην ίδια επιφάνεια την ίδια ώρα.
Ο ρυθμός ανάπτυξης πάγου σε διαφορετικά μέρη της επιφάνειας του αεροσκάφους είναι διαφορετικός. Από αυτή την άποψη, ο συντελεστής ολικής σύλληψης σωματιδίων εισάγεται στον τύπο, ο οποίος αντανακλά την επίδραση πολλών παραγόντων: το προφίλ και το μέγεθος της πτέρυγας, η ταχύτητα πτήσης, τα μεγέθη των σταγονιδίων και η κατανομή τους στο σύννεφο.
Όταν πλησιάζετε ένα εξορθολογισμένο προφίλ, μια σταγόνα εκτίθεται στη δύναμη της αδράνειας, η οποία τείνει να τη διατηρεί σε ευθεία γραμμή αδιατάρακτης ροής και στη δύναμη έλξης του περιβάλλοντος αέρα, η οποία εμποδίζει την απόκλιση της σταγόνας από την τροχιά των σωματιδίων του αέρα. κάμψη γύρω από το προφίλ του φτερού. Όσο μεγαλύτερη είναι η σταγόνα, τόσο μεγαλύτερη είναι η δύναμη της αδράνειας της και τόσο περισσότερες σταγόνες εναποτίθενται στην επιφάνεια. Η παρουσία μεγάλων σταγονιδίων και υψηλών ταχυτήτων ροής οδηγούν σε αύξηση της έντασης του παγώματος. Είναι προφανές ότι ένα προφίλ με μικρότερο πάχος προκαλεί μικρότερη καμπυλότητα των τροχιών των σωματιδίων του αέρα από ένα προφίλ με μεγαλύτερη διατομή. Ως αποτέλεσμα, δημιουργούνται πιο ευνοϊκές συνθήκες σε λεπτά προφίλ για εναπόθεση σταγονιδίων και πιο έντονο γλάσο. Τα άκρα των φτερών, οι αντηρίδες, ο δέκτης πίεσης αέρα κ.λπ. παγώνουν πιο γρήγορα.
Το μέγεθος των σταγονιδίων και η πολυδιασπορά της κατανομής τους στο σύννεφο είναι σημαντικά για την αξιολόγηση των θερμικών συνθηκών παγοποίησης. Όσο μικρότερη είναι η ακτίνα της πτώσης, τόσο χαμηλότερη είναι η θερμοκρασία που μπορεί να είναι σε υγρή κατάσταση. Αυτός ο παράγοντας αποδεικνύεται σημαντικός εάν λάβουμε υπόψη την επίδραση της ταχύτητας πτήσης στη θερμοκρασία επιφάνειας του αεροσκάφους.
Σε ταχύτητα πτήσης που δεν υπερβαίνει τις τιμές που αντιστοιχούν στον αριθμό M = 0,5, η ένταση του πάγου είναι μεγαλύτερη, όσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα. Ωστόσο, με την αύξηση της ταχύτητας πτήσης, παρατηρείται μείωση της καθίζησης σταγονιδίων λόγω της επίδρασης της συμπιεστότητας του αέρα. Οι συνθήκες για τις σταγόνες κατάψυξης αλλάζουν επίσης υπό την επίδραση της κινητικής θέρμανσης της επιφάνειας λόγω πέδησης και συμπίεσης της ροής αέρα.
Για τον υπολογισμό της κινητικής θέρμανσης της επιφάνειας του αεροσκάφους (σε ξηρό αέρα) ΔTkin.s, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι τύποι:
Σε αυτούς τους τύπους, T είναι η απόλυτη θερμοκρασία του περιβάλλοντος ξηρού αέρα, K; V - ταχύτητα πτήσης αεροσκάφους, m/s.
Ωστόσο, αυτοί οι τύποι δεν επιτρέπουν σε κάποιον να εκτιμήσει σωστά τις συνθήκες παγοποίησης όταν πετάει σε σύννεφα και κατακρήμνιση, όταν η αύξηση της θερμοκρασίας στον πεπιεσμένο αέρα συμβαίνει σύμφωνα με τον υγρό αδιαβατικό νόμο. Σε αυτή την περίπτωση, μέρος της θερμότητας ξοδεύεται στην εξάτμιση. Όταν πετάτε σε σύννεφα και βροχοπτώσεις, η κινητική θέρμανση είναι μικρότερη από ότι όταν πετάτε με την ίδια ταχύτητα σε ξηρό αέρα.
Για τον υπολογισμό της κινητικής θέρμανσης υπό οποιεσδήποτε συνθήκες, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ο τύπος:
όπου V είναι η ταχύτητα πτήσης, km/h. Ya είναι η ξηρή αδιαβατική κλίση όταν πετάτε έξω από τα σύννεφα και η υγρή αδιαβατική κλίση όταν πετάτε στα σύννεφα.
Δεδομένου ότι η εξάρτηση της υγρασίας-αδιαβατικής κλίσης από τη θερμοκρασία και την πίεση έχει σύνθετος χαρακτήρας, τότε για υπολογισμούς είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν γραφικές κατασκευές σε αερολογικό διάγραμμα ή να χρησιμοποιηθούν δεδομένα πίνακα επαρκή για πρόχειρες εκτιμήσεις. Τα δεδομένα σε αυτόν τον πίνακα αναφέρονται στο κρίσιμο σημείο του προφίλ, όπου όλη η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.

Η κινητική θέρμανση διαφορετικών τμημάτων της επιφάνειας των πτερυγίων δεν είναι η ίδια. Η θέρμανση είναι μεγαλύτερη στο μπροστινό άκρο (στο κρίσιμο σημείο, καθώς πλησιάζει το πίσω μέρος της πτέρυγας, η θέρμανση μειώνεται).
Ο υπολογισμός της κινητικής θέρμανσης μεμονωμένων τμημάτων της πτέρυγας και των πλευρικών τμημάτων του αεροσκάφους μπορεί να πραγματοποιηθεί πολλαπλασιάζοντας την τιμή που προκύπτει ΔTkin με τον συντελεστή ανάκτησης Rв. Αυτός ο συντελεστής παίρνει τιμές 0,7, 0,8 ή 0,9 ανάλογα με την περιοχή της επιφάνειας του αεροσκάφους που εξετάζεται.
Λόγω της ανομοιόμορφης θέρμανσης του πτερυγίου, μπορούν να δημιουργηθούν συνθήκες στις οποίες υπάρχει θετική θερμοκρασία στο μπροστινό άκρο του πτερυγίου και αρνητική θερμοκρασία στο υπόλοιπο φτερό. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, δεν θα υπάρχει κερασάκι στο μπροστινό άκρο της πτέρυγας, αλλά θα εμφανιστεί κερασάκι στο υπόλοιπο φτερό. Σε αυτή την περίπτωση, οι συνθήκες ροής αέρα γύρω από το φτερό επιδεινώνονται σημαντικά, η αεροδυναμική του διαταράσσεται, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια της ευστάθειας του αεροσκάφους και να δημιουργήσει τις προϋποθέσεις για ατύχημα. Επομένως, κατά την αξιολόγηση των συνθηκών πάγου στην περίπτωση πτήσης με υψηλές ταχύτητες, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η κινητική θέρμανση.
Για τους σκοπούς αυτούς, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το παρακάτω διάγραμμα. Εδώ, η ταχύτητα του αεροσκάφους απεικονίζεται κατά μήκος του άξονα της τετμημένης, η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος σχεδιάζεται κατά μήκος του άξονα τεταγμένων και οι ισογραμμές στο πεδίο του σχήματος αντιστοιχούν στη θερμοκρασία των μετωπικών τμημάτων του αεροσκάφους. Η σειρά των υπολογισμών φαίνεται με βέλη. Επιπλέον, εμφανίζεται μια διακεκομμένη γραμμή μηδενικών τιμών θερμοκρασίας των πλευρικών επιφανειών του αεροσκάφους με μέσο συντελεστή ανάκτησης kb = 0,8. Αυτή η γραμμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αξιολόγηση της πιθανότητας δημιουργίας παγώματος στις πλευρικές επιφάνειες όταν η θερμοκρασία του μπροστινού άκρου του πτερυγίου ανεβαίνει πάνω από 0°C.Για τον προσδιορισμό των συνθηκών πάγου στα σύννεφα στο επίπεδο πτήσης ενός αεροσκάφους, το πρόγραμμα υπολογίζει τη θερμοκρασία επιφάνειας του αεροσκάφους με βάση τη θερμοκρασία του αέρα σε αυτό το ύψος και την ταχύτητα πτήσης.
Η ελάχιστη ταχύτητα πτήσης στην οποία δεν μπορεί να εμφανιστεί πάγος προσδιορίζεται επίσης από αυτό το γράφημα μετακινώντας από τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος T οριζόντια στο περίγραμμα μηδενικής θερμοκρασίας της επιφάνειας του αεροσκάφους και στη συνέχεια προς τα κάτω στον άξονα της τετμημένης.
Έτσι, μια ανάλυση των παραγόντων που επηρεάζουν την ένταση του παγώματος δείχνει ότι η πιθανότητα εναποθέσεων πάγου σε ένα αεροσκάφος καθορίζεται κυρίως από τις μετεωρολογικές συνθήκες και την ταχύτητα πτήσης. Ο πάγος των αεροσκαφών με έμβολο εξαρτάται κυρίως από τις μετεωρολογικές συνθήκες, αφού η κινητική θέρμανση τέτοιων αεροσκαφών είναι ασήμαντη. Σε ταχύτητες πτήσης άνω των 600 km/h, το πάγωμα είναι σπάνιο. Τα υπερηχητικά αεροσκάφη είναι πιο επιρρεπή σε παγοποίηση κατά την απογείωση, την ανάβαση, την κάθοδο και την προσγείωση.
Κατά την αξιολόγηση του κινδύνου πτήσης σε ζώνες πάγου, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η έκταση των ζωνών και, κατά συνέπεια, η διάρκεια της πτήσης σε αυτές. Στο 70% περίπου των περιπτώσεων, μια πτήση σε ζώνες παγοποίησης δεν διαρκεί περισσότερο από 10 λεπτά, αλλά υπάρχουν ορισμένες περιπτώσεις που η διάρκεια πτήσης σε ζώνη παγοποίησης είναι 50-60 λεπτά. Χωρίς τη χρήση αντιπαγωτικών παραγόντων, η πτήση, ακόμη και σε περίπτωση ελαφρού παγοποίησης, θα ήταν αδύνατη.
Ο πάγος αποτελεί ιδιαίτερο κίνδυνο για τα ελικόπτερα, καθώς ο πάγος συσσωρεύεται πιο γρήγορα στα πτερύγια των ρότορά τους παρά στην επιφάνεια του αεροσκάφους. Παγοποίηση των ελικοπτέρων παρατηρείται τόσο σε σύννεφα όσο και σε βροχοπτώσεις (παγωμένη βροχή, ψιλόβροχο, χιονόνερο). Το πιο έντονο γλάσο είναι στους ρότορες των ελικοπτέρων. Η ένταση του γλάσου τους εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής των λεπίδων, το πάχος του προφίλ τους, την περιεκτικότητα σε νερό των νεφών, το μέγεθος των σταγονιδίων και τη θερμοκρασία του αέρα. Οι εναποθέσεις πάγου στις προπέλες είναι πιθανότατα στην περιοχή θερμοκρασίας από 0 έως -10°C.

Πρόβλεψη παγετού αεροσκαφών

Η πρόβλεψη παγοποίησης αεροσκάφους περιλαμβάνει τον προσδιορισμό των συνοπτικών συνθηκών και τη χρήση μεθόδων υπολογισμού.
Οι συνοπτικές συνθήκες ευνοϊκές για παγοποίηση συνδέονται κυρίως με την ανάπτυξη μετωπικών νεφών. Στα μετωπικά σύννεφα, η πιθανότητα μέτριου και σοβαρού παγώματος είναι αρκετές φορές υψηλότερη σε σύγκριση με τα ενδομαζικά σύννεφα (51% στη μετωπική ζώνη και 18% σε ομοιογενή αέρια μάζα, αντίστοιχα). Η πιθανότητα σοβαρού παγοποίησης στις μετωπιαίες ζώνες είναι κατά μέσο όρο 18%. Σοβαρή παγοποίηση παρατηρείται συνήθως σε μια σχετικά στενή λωρίδα πλάτους 150-200 km κοντά στη γραμμή του μετώπου κοντά στην επιφάνεια της γης. Στη ζώνη των ενεργών θερμών μετώπων, παρατηρείται σοβαρός παγετός 300-350 km από την πρώτη γραμμή, η συχνότητά του είναι 19%.
Η ενδομαζική νέφωση χαρακτηρίζεται από συχνότερες περιπτώσεις ασθενούς παγοποίησης (82%). Ωστόσο, τα ενδομαζικά σύννεφα κάθετης ανάπτυξης μπορεί να εμφανίσουν μέτριο και σοβαρό παγετό.
Όπως έχουν δείξει μελέτες, η συχνότητα παγοποίησης την περίοδο του φθινοπώρου-χειμώνα είναι μεγαλύτερη και είναι διαφορετική σε διαφορετικά υψόμετρα. Έτσι, το χειμώνα, όταν πετούσαμε σε υψόμετρα έως 3000 m, παρατηρήθηκε πάγος σε περισσότερες από τις μισές περιπτώσεις και σε υψόμετρα πάνω από 6000 m ήταν μόνο 20%. Το καλοκαίρι, μέχρι υψόμετρο 3000 m, παρατηρείται πάγος πολύ σπάνια και όταν πετάμε πάνω από 6000 m, η συχνότητα παγοποίησης ξεπέρασε το 60%. Τέτοια στατιστικά στοιχεία μπορούν να ληφθούν υπόψη κατά την ανάλυση της πιθανότητας αυτού του ατμοσφαιρικού φαινομένου να είναι επικίνδυνο για την αεροπορία.
Εκτός από τη διαφορά στις συνθήκες σχηματισμού νεφών (μετωπιαία, ενδομάζα), κατά την πρόβλεψη παγοποίησης, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η κατάσταση και η εξέλιξη της νέφωσης, καθώς και τα χαρακτηριστικά της μάζας του αέρα.
Η πιθανότητα παγοποίησης στα σύννεφα σχετίζεται κυρίως με τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος T - ένας από τους παράγοντες που καθορίζουν την περιεκτικότητα του νέφους σε νερό. Πρόσθετες πληροφορίες σχετικά με την πιθανότητα παγοποίησης παρέχονται από δεδομένα για το έλλειμμα του σημείου δρόσου T-Ta και τη φύση της προσαγωγής στα σύννεφα. Η πιθανότητα μη παγοποίησης ανάλογα με διάφορους συνδυασμούς θερμοκρασίας αέρα T και ελλείμματος σημείου δρόσου Td μπορεί να εκτιμηθεί από τα ακόλουθα δεδομένα:

Εάν οι τιμές T είναι εντός των καθορισμένων ορίων και η τιμή T - Ta είναι μικρότερη από τις αντίστοιχες κρίσιμες τιμές, τότε είναι δυνατό να προβλεφθεί ασθενής παγοποίηση σε ζώνες ουδέτερης ή ασθενούς ψυχρής έλξης (75% πιθανότητα), μέτρια παγοποίηση σε ζώνες ψυχρής προσαγωγής (80% πιθανότητα) και περιοχές ανάπτυξης σωρευτικών νεφών.
Η περιεκτικότητα σε νερό ενός σύννεφου εξαρτάται όχι μόνο από τη θερμοκρασία, αλλά και από τη φύση των κάθετων κινήσεων στα σύννεφα, γεγονός που καθιστά δυνατή την αποσαφήνιση της θέσης των ζωνών πάγου στα σύννεφα και την έντασή του.
Για την πρόβλεψη παγοποίησης, αφού διαπιστωθεί η παρουσία νεφών, πρέπει να αναλυθεί η θέση των ισόθερμων 0, -10 και -20°C. Η ανάλυση των χαρτών έδειξε ότι το πάγο είναι πιο συνηθισμένο στα στρώματα σύννεφων (ή βροχοπτώσεων) μεταξύ αυτών των ισόθερμων. Η πιθανότητα παγοποίησης σε θερμοκρασίες αέρα κάτω των -20°C είναι μικρή και δεν υπερβαίνει το 10%. Το παγάκι στα σύγχρονα αεροσκάφη είναι πιθανότατα σε θερμοκρασίες όχι χαμηλότερες από -12°C. Ωστόσο, θα πρέπει να σημειωθεί ότι δεν μπορεί να αποκλειστεί η παγοποίηση σε χαμηλότερες θερμοκρασίες. Επανάληψη του γλάσου μέσα ψυχρή περίοδοδιπλάσια από ό,τι σε ζεστό καιρό.
Κατά την πρόβλεψη παγοποίησης σε αεροσκάφη με κινητήρες αεριωθουμένων, λαμβάνεται υπόψη και η κινητική θέρμανση της επιφάνειάς τους σύμφωνα με το γράφημα που παρουσιάζεται παραπάνω. Για την πρόβλεψη παγοποίησης, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος T, η οποία αντιστοιχεί σε θερμοκρασία επιφάνειας αεροσκάφους 0°C όταν πετά με δεδομένη ταχύτητα V. Η πιθανότητα παγοποίησης ενός αεροσκάφους που πετά με ταχύτητα V προβλέπεται σε στρώματα πάνω από την ισόθερμο Τ.
Η διαθεσιμότητα αερολογικών δεδομένων καθιστά δυνατή στην επιχειρησιακή πρακτική τη χρήση για την πρόβλεψη παγοποίησης της σχέσης που προτείνει ο Godske και τη σύνδεση του ελλείμματος σημείου δρόσου με τη θερμοκρασία κορεσμού πάνω από τον πάγο Tn.l: Tn.l = -8(T-Td) .
Στο αερολογικό διάγραμμα απεικονίζεται μια καμπύλη τιμών T". l, προσδιορίζεται με ακρίβεια δέκατων της μοίρας, και στρώματα στα οποία Г^Г, l. Σε αυτά τα στρώματα προβλέπεται η πιθανότητα παγοποίησης αεροσκάφους.
Η ένταση του παγώματος αξιολογείται χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους κανόνες:
1) σε T - Ta = 0°C, το πάγο σε σύννεφα ΑΒ (με τη μορφή παγετού) θα είναι από ασθενή έως μέτρια. σε St, Sc και Cu (όπωςκαθαρός πάγος
) - μέτρια και δυνατή.
2) σε T-Ta>0°C σε καθαρά νέφη είναι απίθανο να παγώσει, σε μικτά νέφη είναι κυρίως ασθενές, με τη μορφή παγετού.
Η χρήση αυτής της μεθόδου συνιστάται κατά την αξιολόγηση των συνθηκών πάγου στο κατώτερο στρώμα δύο χιλιομέτρων της ατμόσφαιρας σε περιπτώσεις καλά ανεπτυγμένων συστημάτων νέφους με μικρό έλλειμμα σημείου δρόσου.


Αυτό αντανακλά την εξάρτηση των συνθηκών παγοποίησης από δύο παραμέτρους που προσδιορίζονται εύκολα στην πράξη - το ύψος του κάτω ορίου των νεφών Nngo και η θερμοκρασία Tngo σε αυτό. Για αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας, σε θετική θερμοκρασία επιφάνειας του αεροσκάφους, εισάγεται διόρθωση για κινητική θέρμανση (βλ. πίνακα παραπάνω) και προσδιορίζεται η αρνητική θερμοκρασία περιβάλλοντος αέρα που αντιστοιχεί σε μηδενική θερμοκρασία επιφάνειας. τότε βρίσκεται το ύψος αυτής της ισόθερμης. Τα ληφθέντα δεδομένα χρησιμοποιούνται αντί των τιμών Tngo και Nngo.
Συνιστάται να χρησιμοποιείτε το γράφημα για την πρόβλεψη παγοποίησης μόνο με την παρουσία μετώπων ή νεφών ενδομάζας υψηλού κατακόρυφου πάχους (περίπου 1000 m για το St, Sc και πάνω από 600 m για το Ac).
Μέτριος και σοβαρός πάγος ενδείκνυται σε μια ζώνη νεφών πλάτους έως 400 km μπροστά από το θερμό και πίσω από το ψυχρό μέτωπο στην επιφάνεια της γης και έως 200 km πλάτος πίσω από το θερμό και μπροστά από το ψυχρό μέτωπο. Η εγκυρότητα των υπολογισμών που βασίζονται σε αυτό το γράφημα είναι 80% και μπορεί να αυξηθεί λαμβάνοντας υπόψη τα σημάδια της εξέλιξης του νέφους που περιγράφονται παρακάτω.
Το μπροστινό μέρος εντείνεται εάν βρίσκεται σε ένα καλά διαμορφωμένο βαρικό κατώτατο σημείο της επιφανειακής πίεσης. η αντίθεση θερμοκρασίας στην μετωπική ζώνη στο AT850 είναι μεγαλύτερη από 7°C ανά 600 km (ποσοστό υποτροπής πάνω από το 65% των περιπτώσεων). υπάρχει μια εξάπλωση της πτώσης της πίεσης στην οπίσθια περιοχή ή μια υπέρβαση των απόλυτων τιμών της πτώσης της προμετωπιαίας πίεσης σε σχέση με την αύξηση της πίεσης πίσω από το μπροστινό μέρος.
Το μπροστινό μέρος (και η μετωπική θολότητα) είναι θολά εάν το βαρικό κατώτατο σημείο στο πεδίο επιφανειακής πίεσης εκφράζεται ασθενώς, οι ισοβαρείς πλησιάζουν τις ευθείες γραμμές. Η αντίθεση θερμοκρασίας στην μπροστινή ζώνη στο AT850 είναι μικρότερη από 7°C στα 600 km (ποσοστό υποτροπής 70% των περιπτώσεων). η αύξηση της πίεσης εκτείνεται στην προμετωπιαία περιοχή ή οι απόλυτες τιμές της αύξησης της διαμετωπιαίας πίεσης υπερβαίνουν τις τιμές της πτώσης πίεσης μπροστά από το μπροστινό μέρος. Συνεχής, παρατεταμένη βροχόπτωση μέτριας έντασης παρατηρείται στη μετωπιαία ζώνη.
Η εξέλιξη της νέφωσης μπορεί επίσης να κριθεί από τις τιμές T-Td σε ένα δεδομένο επίπεδο ή στο ηχητικό στρώμα: μια μείωση του ελλείμματος στους 0-1 °C υποδηλώνει την ανάπτυξη νεφών, μια αύξηση του ελλείμματος στους 4 Οι °C ή περισσότερο υποδηλώνουν διάβρωση.
Για να αντικειμενοποιήσουν τα σημάδια της εξέλιξης των νεφών, οι K. G. Abramovich και I. A. Gorlach διερεύνησαν τη δυνατότητα χρήσης αερολογικών δεδομένων και πληροφοριών σχετικά με διαγνωστικά κατακόρυφα ρεύματα. Τα αποτελέσματα της στατιστικής ανάλυσης έδειξαν ότι η τοπική ανάπτυξη ή διάβρωση των νεφών χαρακτηρίζεται καλά από προηγούμενες 12ωρες αλλαγές στην περιοχή του σημείου πρόβλεψης των ακόλουθων τριών παραμέτρων: κατακόρυφα ρεύματα στο AT700, bt7oo, αθροίσματα ελλειμμάτων σημείου δρόσου στα AT850 και AT700 και τη συνολική περιεκτικότητα σε ατμοσφαιρική υγρασία δW*. Η τελευταία παράμετρος αντιπροσωπεύει την ποσότητα των υδρατμών σε μια στήλη αέρα με διατομή 1 cm2. Ο υπολογισμός του W* πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη δεδομένα για κλάσμα μάζαςυδρατμοί q που λαμβάνονται από τα αποτελέσματα του ραδιοφωνικού ήχου της ατμόσφαιρας ή λαμβάνονται από την καμπύλη του σημείου δρόσου που κατασκευάζεται στο αερολογικό διάγραμμα.
Έχοντας καθορίσει τις αλλαγές 12 ωρών στο άθροισμα των ελλειμμάτων του σημείου δρόσου, της συνολικής περιεκτικότητας σε υγρασία και των κατακόρυφων ρευμάτων, οι τοπικές αλλαγές στις συνθήκες νέφωσης διευκρινίζονται χρησιμοποιώντας ένα νομόγραμμα.

Η σειρά των υπολογισμών φαίνεται με βέλη.
Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι μια τοπική πρόβλεψη της εξέλιξης του νέφους επιτρέπει σε κάποιον να εκτιμήσει μόνο τις αλλαγές στην ένταση του παγώματος. Πριν από τη χρήση αυτών των δεδομένων θα πρέπει να προηγηθεί πρόβλεψη παγοποίησης σε στρωματοειδή μετωπικά νέφη με βάση τα ακόλουθα προσόντα:
1. Όταν αναπτύσσονται σύννεφα (διατηρούνται σε αμετάβλητη κατάσταση), εάν πέσουν στην περιοχή I, θα πρέπει να προβλέπεται μέτρια έως ισχυρή παγοποίηση, εάν πέσουν στην περιοχή II, θα πρέπει να προβλέπεται ασθενής έως μέτρια παγοποίηση.
2. Όταν τα σύννεφα ξεπλυθούν - σε περίπτωση εισόδου στην περιοχή I, προβλέπεται ασθενής έως μέτρια παγοποίηση, σε περίπτωση εισόδου στην περιοχή II - δεν υπάρχει πάγος ή ελαφρά εναπόθεση πάγου στο αεροσκάφος.
Για την αξιολόγηση της εξέλιξης των μετωπικών νεφών, συνιστάται επίσης η χρήση διαδοχικών δορυφορικών εικόνων, οι οποίες μπορούν να χρησιμεύσουν για τη βελτίωση της μετωπικής ανάλυσης σε έναν συνοπτικό χάρτη και για τον προσδιορισμό της οριζόντιας έκτασης του συστήματος μετωπικού νέφους και των αλλαγών του με την πάροδο του χρόνου.
Η πιθανότητα μέτριου ή σοβαρού παγοποίησης για θέσεις εντός της μάζας μπορεί να συναχθεί με βάση την πρόβλεψη του σχήματος των νεφών και λαμβάνοντας υπόψη την περιεκτικότητα σε νερό και την ένταση του παγοποίησης κατά την πτήση σε αυτά.
Είναι επίσης χρήσιμο να ληφθούν υπόψη πληροφορίες σχετικά με την ένταση του πάγου που λαμβάνεται από τα προγραμματισμένα αεροσκάφη.
Η παρουσία αερολογικών δεδομένων καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό του κατώτερου ορίου της ζώνης παγοποίησης χρησιμοποιώντας έναν ειδικό χάρακα (ή νομόγραμμα) (α).
Η θερμοκρασία απεικονίζεται κατά μήκος του οριζόντιου άξονα στην κλίμακα του αερολογικού διαγράμματος και η ταχύτητα πτήσης του αεροσκάφους (km/h) σημειώνεται στον κατακόρυφο άξονα στην κλίμακα πίεσης. Σχεδιάζεται μια καμπύλη τιμών -ΔTkin, που αντικατοπτρίζει την αλλαγή στην κινητική θέρμανση της επιφάνειας του αεροσκάφους σε υγρό αέρα καθώς αλλάζει η ταχύτητα πτήσης. Για τον προσδιορισμό του κατώτερου ορίου της ζώνης παγοποίησης, είναι απαραίτητο να συνδυαστεί η δεξιά άκρη του χάρακα με την ισόθερμη 0°C στο αερολογικό διάγραμμα, στο οποίο απεικονίζεται η καμπύλη στρωματοποίησης T (b). Στη συνέχεια, κατά μήκος της ισομπάρας που αντιστοιχεί στη δεδομένη ταχύτητα πτήσης, μετατοπίζονται προς τα αριστερά στην καμπύλη -ΔTkin που σχεδιάζεται στον χάρακα (σημείο Α1). Από το σημείο Α1 κινούνται κατά μήκος της ισόθερμης μέχρι να τέμνονται με την καμπύλη στρωματοποίησης. Το σημείο Α2 που προκύπτει θα υποδεικνύει το επίπεδο (στην κλίμακα πίεσης) από το οποίο παρατηρείται παγοποίηση.
Το σχήμα (β) δείχνει επίσης ένα παράδειγμα προσδιορισμού της ελάχιστης ταχύτητας πτήσης που αποκλείει την πιθανότητα παγοποίησης. Για να γίνει αυτό, σε ένα δεδομένο ύψος πτήσης, το σημείο Β1 προσδιορίζεται στην καμπύλη διαστρωμάτωσης Τ και στη συνέχεια μετατοπίζονται κατά μήκος της ισόθερμης στο σημείο Β2. Η ελάχιστη ταχύτητα πτήσης με την οποία δεν θα παρατηρηθεί πάγος είναι αριθμητικά ίση με την τιμή πίεσης στο σημείο Β2.
Για να αξιολογήσετε την ένταση του παγώματος λαμβάνοντας υπόψη τη στρωματοποίηση της μάζας του αέρα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το νομόγραμμα:
Στον οριζόντιο άξονα (στα αριστερά) στο νομόγραμμα είναι η θερμοκρασία Tngo, στον κατακόρυφο άξονα (κάτω) είναι η ένταση παγοποίησης / (mm/min). Οι καμπύλες στο πάνω αριστερό τετράγωνο είναι ισογραμμές της κατακόρυφης διαβάθμισης θερμοκρασίας, οι ακτινικές ευθείες στο πάνω δεξιά τετράγωνο είναι γραμμές ίσου κατακόρυφου πάχους του στρώματος του νέφους (σε εκατοντάδες μέτρα), λοξές γραμμέςστο κάτω τετράγωνο - γραμμές ίσων ταχυτήτων πτήσης (km/h). (Δεδομένου ότι σπάνια διαβάζεται μέχρι το τέλος, θα υποθέσουμε ότι Pi = 5) Η σειρά των υπολογισμών φαίνεται με βέλη. Για τον προσδιορισμό της μέγιστης έντασης παγοποίησης, το πάχος του νέφους εκτιμάται στην ανώτερη κλίμακα, που υποδεικνύεται με αριθμούς σε κύκλους. Η εγκυρότητα των υπολογισμών με βάση το νομόγραμμα είναι 85-90%.

Το πάγο είναι η εναπόθεση πάγου σε εξορθολογισμένα μέρη αεροπλάνων και ελικοπτέρων, καθώς και σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και εξωτερικά μέρη ειδικού εξοπλισμού όταν πετούν σε σύννεφα, ομίχλη ή χιονόνερο. Ο πάγος εμφανίζεται όταν υπάρχουν υπερψυγμένα σταγονίδια στον αέρα στο ύψος πτήσης και η επιφάνεια του αεροσκάφους έχει αρνητική θερμοκρασία.

Οι ακόλουθες διαδικασίες μπορεί να οδηγήσουν σε παγοποίηση του αεροσκάφους: - άμεση καθίζηση πάγου, χιονιού ή χαλαζιού στην επιφάνεια του αεροσκάφους. - πάγωμα σύννεφων ή σταγόνες βροχής κατά την επαφή με την επιφάνεια του αεροσκάφους. - εξάχνωση υδρατμών στην επιφάνεια του αεροσκάφους. Για να προβλέψετε το γλάσο στην πράξη, πολλά αρκετά απλά και αποτελεσματικούς τρόπους. Τα κυριότερα είναι τα εξής:

Μέθοδος συνοπτικής πρόβλεψης. Αυτή η μέθοδος συνίσταται στη χρήση των υλικών που διαθέτει ο προγνώστης για τον προσδιορισμό των στρωμάτων στα οποία παρατηρείται νεφελότητα και αρνητικές θερμοκρασίες αέρα.

Τα στρώματα με πιθανό γλάσο καθορίζονται από το αερολογικό διάγραμμα και η διαδικασία επεξεργασίας του διαγράμματος είναι αρκετά γνωστή σε εσάς, αγαπητέ αναγνώστη. Επιπρόσθετα, μπορούμε να πούμε και πάλι ότι το πιο επικίνδυνο παγοποίηση παρατηρείται στο στρώμα όπου η θερμοκρασία του αέρα κυμαίνεται από 0 έως -20°C και για την εμφάνιση σοβαρού ή μέτριου παγώματος, το πιο επικίνδυνο είναι μια διαφορά θερμοκρασίας από 0 έως - 12°C. Αυτή η μέθοδος είναι αρκετά απλή, δεν απαιτεί σημαντικό χρόνο για την εκτέλεση υπολογισμών και δίνει καλά αποτελέσματα. Δεν είναι σκόπιμο να δοθούν άλλες εξηγήσεις σχετικά με τη χρήση του. Μέθοδος Godske.

Αυτός ο Τσέχος φυσικός πρότεινε να προσδιοριστεί η τιμή του Tn.l χρησιμοποιώντας δεδομένα ήχου. - θερμοκρασία κορεσμού σε πάγο σύμφωνα με τον τύπο: Tn.l. = -8D = -8(T - Td), (2) όπου: D είναι το έλλειμμα θερμοκρασίας σημείου δρόσου σε οποιοδήποτε επίπεδο. Εάν αποδειχθεί ότι η θερμοκρασία κορεσμού πάνω από τον πάγο είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος, τότε θα πρέπει να αναμένεται παγοποίηση σε αυτό το επίπεδο. Η πρόβλεψη παγοποίησης με τη χρήση αυτής της μεθόδου δίνεται επίσης χρησιμοποιώντας ένα αερολογικό διάγραμμα. Εάν, σύμφωνα με ηχητικά δεδομένα, αποδειχθεί ότι η καμπύλη Godske σε κάποιο στρώμα βρίσκεται στα δεξιά της καμπύλης διαστρωμάτωσης, τότε το πάγο θα πρέπει να προβλεφθεί σε αυτό το στρώμα. Ο Godske συνιστά τη χρήση της μεθόδου πρόβλεψης πάγου του αεροσκάφους μόνο μέχρι υψόμετρο 2000 m.

Ως πρόσθετες πληροφορίεςΚατά την πρόβλεψη παγοποίησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η ακόλουθη καθιερωμένη σχέση. Εάν στο εύρος θερμοκρασίας από 0 έως -12°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο από 2°C, στο εύρος θερμοκρασίας από -8 έως -15°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο από 3°C και σε θερμοκρασίες χαμηλότερες - 16°C το έλλειμμα σημείου δρόσου είναι μεγαλύτερο 4°C, τότε με πιθανότητα άνω του 80% δεν θα παρατηρηθεί παγοποίηση υπό τέτοιες συνθήκες. Και, φυσικά, σημαντική βοήθεια για τον μετεωρολόγο κατά την πρόβλεψη παγοποίησης (και όχι μόνο) είναι οι πληροφορίες που μεταδίδονται στο έδαφος από ιπτάμενα πληρώματα ή από πληρώματα που απογειώνονται και προσγειώνονται.

Στοιχείο αέρα... Απέραντος χώρος, ελαστικός αέρας, βαθύ μπλε και λευκά σαν το χιόνι σύννεφα από βαμβάκι. Μεγάλος:-). Όλα αυτά υπάρχουν εκεί, πιο πάνω, μάλιστα. Ωστόσο, υπάρχει και κάτι άλλο που, ίσως, δεν μπορεί να χαρακτηριστεί ως απόλαυση...

Τα σύννεφα, όπως αποδεικνύεται, δεν είναι πάντα σαν το χιόνι, και ο ουρανός είναι γεμάτος γκρίζο και συχνά κάθε είδους λάσπη και υγρά σκουπίδια, τα οποία είναι επίσης κρύα (ακόμη και πολύ :-)) και επομένως δυσάρεστα.

Δυσάρεστο, όμως, όχι για άνθρωπο (όλα είναι ξεκάθαρα μαζί του :-)), αλλά για το αεροσκάφος του. Η ομορφιά του ουρανού, νομίζω, είναι αδιάφορη για αυτό το μηχάνημα, αλλά το κρύο και, θα λέγαμε, η υπερβολική ζέστη, η ταχύτητα και η επίδραση των ατμοσφαιρικών ροών και, τελικά, η υγρασία στις διάφορες εκφάνσεις του - αυτό είναι το το αεροπλάνο πρέπει να δουλεύει και αυτό που, όπως κάθε μηχάνημα, κάνει την εργασία να μην είναι πάντα άνετη.

Πάρτε, για παράδειγμα, το πρώτο και το τελευταίο από αυτήν τη λίστα. Νερό και κρύο. Το παράγωγο αυτού του συνδυασμού είναι ο συνηθισμένος, γνωστός πάγος. Νομίζω ότι οποιοσδήποτε, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που δεν έχουν γνώσεις σε θέματα αεροπορίας, θα πει αμέσως ότι ο πάγος για ένα αεροπλάνο είναι κακός. Και στο έδαφος και στον αέρα.

Στη γη αυτό είναι γλάσοτροχοδρόμους και διαδρόμους προσγείωσης. Οι ελαστικοί τροχοί δεν είναι καλοί φίλοι με τον πάγο, είναι ξεκάθαρο σε όλους. Και παρόλο που η απογείωση σε έναν παγωμένο διάδρομο (ή τροχοδρόμιο) δεν είναι η πιο ευχάριστη δραστηριότητα (και ολόκληρο το θέμαγια συζήτηση :-)), αλλά σε αυτή την περίπτωση το αεροσκάφος είναι τουλάχιστον σε στέρεο έδαφος.

Αλλά στον αέρα όλα είναι κάπως πιο περίπλοκα. Εδώ στη ζώνη ιδιαίτερη προσοχήΥπάρχουν δύο πολύ σημαντικά πράγματα για κάθε αεροσκάφος: αεροδυναμικά χαρακτηριστικά(τόσο το πλαίσιο του αεροσκάφους όσο και ο συμπιεστής του turbojet κινητήρα, και για τα ελικοκίνητα αεροσκάφη και τα ελικόπτερα επίσης τα χαρακτηριστικά των πτερυγίων της έλικας) και, φυσικά, το βάρος.

Από πού προέρχεται ο πάγος στον αέρα; Σε γενικές γραμμές, όλα είναι πολύ απλά :-). Υπάρχει υγρασία στην ατμόσφαιρα και αρνητικές θερμοκρασίες επίσης.

Ωστόσο, ανάλογα με εξωτερικές συνθήκεςΟ πάγος μπορεί να έχει διαφορετική δομή (και ως εκ τούτου, αντοχή και πρόσφυση στο δέρμα του αεροσκάφους), καθώς και το σχήμα που παίρνει όταν επικάθεται στην επιφάνεια των δομικών στοιχείων.

Κατά τη διάρκεια της πτήσης, ο πάγος μπορεί να εμφανιστεί στην επιφάνεια του ανεμόπτερου με τρεις τρόπους. Ξεκινώντας από το τέλος :-), ας ονομάσουμε δύο από αυτές ως λιγότερο επικίνδυνες και, ας πούμε, αντιπαραγωγικές (στην πράξη).

Πρώτος τύπος- αυτό είναι το λεγόμενο γλάσο εξάχνωσης . Σε αυτή την περίπτωση, η εξάχνωση των υδρατμών συμβαίνει στην επιφάνεια του δέρματος του αεροσκάφους, δηλαδή μετατρέπεται σε πάγο, παρακάμπτοντας την υγρή φάση (υδατική φάση). Αυτό συμβαίνει συνήθως όταν αέριες μάζες, κορεσμένα με υγρασία έρχονται σε επαφή με πολύ ψυχρές επιφάνειες (ελλείψει νεφών).

Αυτό, για παράδειγμα, είναι δυνατό εάν υπάρχει ήδη πάγος στην επιφάνεια (δηλαδή, η θερμοκρασία της επιφάνειας είναι χαμηλή) ή εάν το αεροσκάφος χάσει γρήγορα ύψος, μετακινούμενος από τα ψυχρότερα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας στα θερμότερα κατώτερα στρώματα. διατήρηση χαμηλής θερμοκρασίας του δέρματος. Οι κρύσταλλοι πάγου που σχηματίζονται σε αυτή την περίπτωση δεν προσκολλώνται σταθερά στην επιφάνεια και απομακρύνονται γρήγορα από την επερχόμενη ροή.

Δεύτερος τύπος- το λεγόμενο ξηρό γλάσο . Αυτό, με απλά λόγια, είναι η καθίζηση έτοιμου πάγου, χιονιού ή χαλαζιού όταν ένα αεροπλάνο πετάει μέσα από κρυσταλλικά σύννεφα που έχουν ψυχθεί τόσο πολύ που η υγρασία σε αυτά είναι παγωμένη (δηλαδή, ήδη σχηματισμένοι κρύσταλλοι :)

Τέτοιος πάγος συνήθως δεν μένει στην επιφάνεια (φυσάει αμέσως) και δεν βλάπτει (εκτός, φυσικά, εάν φράξει τυχόν λειτουργικές τρύπες πολύπλοκης διαμόρφωσης). Μπορεί να παραμείνει στο δέρμα αν έχει αρκετό υψηλή θερμοκρασία, με αποτέλεσμα ο κρύσταλλος του πάγου να έχει χρόνο να λιώσει και μετά να παγώσει ξανά όταν έρθει σε επαφή με τον πάγο που υπάρχει ήδη.

Ωστόσο, αυτή είναι, ίσως, μια ειδική περίπτωση άλλης, τρίτου τύπουδυνατός γλάσο. Αυτός ο τύπος είναι ο πιο κοινός και, από μόνος του, ο πιο επικίνδυνος για εκμετάλλευση. αεροσκάφος. Η ουσία του είναι η κατάψυξη στην επιφάνεια του δέρματος των σταγόνων υγρασίας που περιέχονται σε ένα σύννεφο ή στη βροχή, και το νερό που συνθέτει αυτές τις σταγόνες βρίσκεται σε υπερψυγμένη κατάσταση.

Όπως γνωρίζετε, ο πάγος είναι μια από τις αθροιστικές καταστάσεις μιας ουσίας, στην προκειμένη περίπτωση του νερού. Λαμβάνεται μέσω της μετάβασης του νερού σε στερεή κατάσταση, δηλαδή της κρυστάλλωσής του. Όλοι γνωρίζουν τη θερμοκρασία πήξης του νερού - 0 ° C. Ωστόσο, αυτή δεν είναι ακριβώς "αυτή η θερμοκρασία". Αυτό είναι το λεγόμενο θερμοκρασία κρυστάλλωσης ισορροπίας(με άλλα λόγια, θεωρητικό).

Σε αυτή τη θερμοκρασία, το υγρό νερό και ο στερεός πάγος βρίσκονται σε ισορροπία και μπορούν να υπάρχουν επ' αόριστον.

Για να παγώσει το νερό, δηλαδή να κρυσταλλωθεί, χρειάζεται πρόσθετη ενέργεια για να σχηματιστεί κέντρα κρυστάλλωσης(αλλιώς λέγονται και έμβρυα). Άλλωστε, για να βγουν (αυθόρμητα, χωρίς εξωτερική επίδραση), είναι απαραίτητο να φέρουμε τα μόρια μιας ουσίας μαζί σε μια ορισμένη απόσταση, δηλαδή να υπερνικήσουμε τις ελαστικές δυνάμεις.

Αυτή η ενέργεια λαμβάνεται από την πρόσθετη ψύξη του υγρού (στην περίπτωσή μας, του νερού), με άλλα λόγια, από την υπερψύξη του. Δηλαδή, το νερό ήδη υπερψύχεται με θερμοκρασία σημαντικά κάτω από το μηδέν.

Τώρα ο σχηματισμός κέντρων κρυστάλλωσης και, τελικά, η μετατροπή του σε πάγο μπορεί να συμβεί είτε αυθόρμητα (σε μια ορισμένη θερμοκρασία τα μόρια θα αλληλεπιδράσουν) είτε παρουσία ακαθαρσιών στο νερό (κάθε κηλίδα σκόνης, που αλληλεπιδρά με τα μόρια, μπορεί να γίνει ένα κέντρο κρυστάλλωσης ), ή υπό κάποια εξωτερική επίδραση, για παράδειγμα, ένα σοκ (τα μόρια αλληλεπιδρούν επίσης).

Έτσι, το νερό που ψύχεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία βρίσκεται σε ένα είδος ασταθούς κατάστασης, που αλλιώς ονομάζεται μετασταθερό. Μπορεί να παραμείνει σε αυτή την κατάσταση για αρκετό καιρό μέχρι να αλλάξει η θερμοκρασία ή να μην υπάρξει εξωτερική επίδραση.

Για παράδειγμα.Μπορείτε να αποθηκεύσετε ένα δοχείο καθαρισμένου νερού (χωρίς ακαθαρσίες) σε μη παγωμένη κατάσταση στην κατάψυξη του ψυγείου για αρκετή ώρα, αλλά μόλις ανακινήσετε αυτό το νερό, θα αρχίσει αμέσως να κρυσταλλώνει. Το βίντεο το δείχνει καλά αυτό.

Τώρα ας επιστρέψουμε από τη θεωρητική παρέκβαση στην πρακτική μας. Υπερψυγμένο νερό- αυτή είναι ακριβώς η ουσία που μπορεί να βρίσκεται στο σύννεφο. Άλλωστε, ένα σύννεφο είναι ουσιαστικά ένα αεροζόλ νερού. Τα σταγονίδια νερού που περιέχει μπορεί να κυμαίνονται σε μέγεθος από αρκετά μικρά έως δεκάδες και ακόμη και εκατοντάδες μικρά (αν το σύννεφο είναι βροχή). Τα υπερψυγμένα σταγονίδια συνήθως κυμαίνονται σε μέγεθος από 5 μm έως 75 μm.

Όσο μικρότερος είναι ο όγκος του υπερψυγμένου νερού, τόσο πιο δύσκολος είναι ο αυθόρμητος σχηματισμός κέντρων κρυστάλλωσης σε αυτό. Αυτό αναφέρεται άμεσα στις μικρές σταγόνες νερού που βρίσκονται στο σύννεφο. Αυτός είναι ο λόγος που στα λεγόμενα σύννεφα σταγονιδίων-υγρού, ακόμη και σε αρκετά χαμηλή θερμοκρασία, υπάρχει νερό και όχι πάγος.

Είναι αυτές οι υπερψυκτικές σταγόνες νερού που, συγκρουόμενοι με δομικά στοιχεία του αεροσκάφους (δηλαδή βιώνοντας εξωτερική επιρροή), κρυσταλλώνονται γρήγορα και μετατρέπονται σε πάγο. Στη συνέχεια, νέες στρώσεις πάνω από αυτές τις παγωμένες σταγόνες, και ως αποτέλεσμα έχουμε γλάσοστην πιο αγνή του μορφή :-).

Τις περισσότερες φορές, υπερψυγμένα σταγονίδια νερού βρίσκονται σε δύο τύπους νεφών: το στρώμα ( σύννεφο στρώματοςή ST) και σωρευτικό ( Σωρευτικά σύννεφαή Cu), καθώς και στις ποικιλίες τους.

Κατά μέσο όρο, η πιθανότητα παγοποίησης υπάρχει σε θερμοκρασίες αέρα από 0 ° C έως - 20 ° C και η μεγαλύτερη ένταση επιτυγχάνεται στην περιοχή από 0 ° C έως - 10 ° C. Αν και είναι γνωστές περιπτώσεις παγοποίησης ακόμη και στους -67 ° C.

Γλάσο(στην είσοδο) μπορεί να συμβεί ακόμη και σε θερμοκρασία + 5 ° C.. + 10 ° C, δηλαδή, οι κινητήρες εδώ είναι πιο ευάλωτοι. Αυτό διευκολύνεται από τη διαστολή του αέρα (λόγω της επιτάχυνσης της ροής) στο κανάλι εισαγωγής αέρα, με αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας, τη συμπύκνωση της υγρασίας και την επακόλουθη κατάψυξη.

Ελαφρύ γλάσο του συμπιεστή turbofan.

Γλάσο συμπιεστή.

Ως αποτέλεσμα, είναι πιθανό να μειωθεί η απόδοση και η σταθερότητα του συμπιεστή και ολόκληρου του κινητήρα συνολικά. Επιπλέον, εάν τα κομμάτια πάγου βρεθούν στις περιστρεφόμενες λεπίδες, μπορεί να καταστραφούν.

Σοβαρό πάγωμα του συμπιεστή (κινητήρας SAM146).

Υπάρχει ένα τέτοιο φαινόμενο γνωστό ως γλάσο καρμπυρατέρ , που διευκολύνεται από την εξάτμιση του καυσίμου στα κανάλια του, συνοδευόμενη από γενική ψύξη. Η εξωτερική θερμοκρασία του αέρα μπορεί να είναι θετική, έως + 10 ° C. Αυτό είναι γεμάτο με πάγωμα (και επομένως στένωση) των καναλιών καυσίμου-αέρα, πάγωμα της βαλβίδας πεταλούδας με απώλεια της κινητικότητάς της, που τελικά επηρεάζει την απόδοση του ολόκληρο τον κινητήρα του αεροσκάφους.

Γλάσο καρμπυρατέρ.

Ο ρυθμός (ένταση) του σχηματισμού πάγου μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με τις εξωτερικές συνθήκες. Εξαρτάται από την ταχύτητα πτήσης, τη θερμοκρασία του αέρα, το μέγεθος των σταγονιδίων και από μια τέτοια παράμετρο όπως η περιεκτικότητα του νέφους σε νερό. Αυτή είναι η ποσότητα νερού σε γραμμάρια ανά μονάδα όγκου νέφους (συνήθως ένα κυβικό μέτρο).

Στην υδρομετεωρολογία ένταση παγοποίησηςΣυνήθως μετριέται σε χιλιοστά ανά λεπτό (mm/min). Η διαβάθμιση εδώ είναι η εξής: ασθενές γλάσο - έως 0,5 mm/min. από 0,5 έως 1,0 mm/min - μέτρια. από 1,0 έως 1,5 mm/min - ισχυρή και πάνω από 1,5 mm/min - πολύ ισχυρή γλάσο.

Είναι σαφές ότι με την αύξηση της ταχύτητας πτήσης η ένταση του παγοποίησης θα αυξάνεται, αλλά υπάρχει ένα όριο σε αυτό, επειδή σε αρκετά υψηλή ταχύτητα ένας παράγοντας όπως π.χ. κινητική θέρμανση . Με την αλληλεπίδραση με τα μόρια του αέρα, το δέρμα ενός αεροσκάφους μπορεί να θερμανθεί σε αρκετά αξιοσημείωτες τιμές.

Μπορείτε να δώσετε κάποια κατά προσέγγιση (μέση) υπολογισμένα δεδομένα για την κινητική θέρμανση (αν και για ξηρό αέρα :-)). Με ταχύτητα πτήσης περίπου 360 km/h, η θέρμανση θα είναι 5 ° C, στα 720 km/h - 20 ° C, στα 900 km/h - περίπου 31 ° C, στα 1200 km/h - 61 ° C, στα 2400 km/h - περίπου 240 ° C.

Ωστόσο, πρέπει να καταλάβει κανείς ότι πρόκειται για δεδομένα για ξηρό αέρα (ακριβέστερα, για πτήσεις έξω από τα σύννεφα). Σε συνθήκες υγρασίας, η θέρμανση μειώνεται περίπου στο μισό. Επιπλέον, η θερμαντική αξία των πλευρικών επιφανειών είναι μόνο τα δύο τρίτα της τιμής θέρμανσης των μπροστινών επιφανειών.

Δηλαδή, η κινητική θέρμανση σε ορισμένες ταχύτητες πτήσης πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για να εκτιμηθεί η πιθανότητα παγοποίησης, αλλά στην πραγματικότητα είναι πιο σχετική για τα αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας (κάπου από 500 km/h). Είναι σαφές ότι όταν το περίβλημα θερμαίνεται, δεν υπάρχει γλάσοδεν χρειάζεται να μιλήσουμε.

Αλλά ακόμη και τα υπερηχητικά αεροπλάνα δεν πετούν πάντα με υψηλές ταχύτητες. Σε ορισμένα στάδια της πτήσης, μπορεί κάλλιστα να είναι ευαίσθητα στο φαινόμενο του σχηματισμού πάγου και το πιο ενδιαφέρον είναι ότι είναι πιο ευάλωτα από αυτή την άποψη.

Και να γιατί :-). Για να μελετηθεί το ζήτημα του παγώματος ενός μόνο προφίλ, εισάγεται η έννοια της «ζώνης σύλληψης». Όταν μια ροή ρέει γύρω από ένα τέτοιο προφίλ, το οποίο περιέχει υπερψυγμένες σταγόνες, αυτή η ροή περνά γύρω από αυτό, ακολουθώντας την καμπυλότητα του προφίλ. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση, σταγόνες με μεγαλύτερη μάζα, ως αποτέλεσμα αδράνειας, δεν μπορούν να αλλάξουν απότομα την τροχιά της κίνησής τους και να ακολουθήσουν τη ροή. Προσκρούουν στο προφίλ και παγώνουν πάνω του.

Ζώνη σύλληψης L1 και ζώνη προστασίας L. S -ζώνες εξάπλωσης.

Δηλαδή, κάποιες σταγόνες που βρίσκονται σε επαρκή απόσταση από το προφίλ θα μπορούν να το περιφέρουν, αλλά κάποιες όχι. Αυτή η ζώνη όπου πέφτουν υπερψυγμένες σταγόνες ονομάζεται ζώνη σύλληψης. Σε αυτή την περίπτωση, οι σταγόνες, ανάλογα με το μέγεθός τους, έχουν την ιδιότητα να εξαπλώνονται μετά την κρούση. Επομένως, προστίθενται περισσότερα στη ζώνη σύλληψης ζώνες εξάπλωσης σταγονιδίων.

Ως αποτέλεσμα, έχουμε τη ζώνη L, τη λεγόμενη «ζώνη προστασίας». Αυτή είναι η περιοχή του προφίλ του φτερού που πρέπει να προστατεύεται από το πάγο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. Το μέγεθος της ζώνης σύλληψης εξαρτάται από την ταχύτητα πτήσης. Όσο ψηλότερα είναι, τόσο μεγαλύτερη είναι η ζώνη. Επιπλέον, το μέγεθός του αυξάνεται με την αύξηση του μεγέθους των σταγονιδίων.

Και το πιο σημαντικό, που είναι σημαντικό για τα αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας, όσο πιο λεπτό είναι το προφίλ, τόσο μεγαλύτερη είναι η ζώνη σύλληψης. Εξάλλου, σε ένα τέτοιο προφίλ, η πτώση δεν χρειάζεται να αλλάξει πολύ την τροχιά πτήσης της και να καταπολεμήσει την αδράνεια. Μπορεί να πετάξει περαιτέρω, αυξάνοντας έτσι την περιοχή σύλληψης.

Αυξημένη περιοχή λαβής για λεπτό φτερό.

Ως αποτέλεσμα, για ένα λεπτό φτερό με αιχμηρή άκρη (και αυτό είναι ένα αεροσκάφος υψηλής ταχύτητας :) έως και το 90% των σταγονιδίων που περιέχονται στην επερχόμενη ροή μπορούν να συλληφθούν. Αλλά για ένα σχετικά παχύ προφίλ, ακόμη και σε χαμηλές ταχύτητες πτήσης, αυτό το ποσοστό πέφτει στο 15%. Αποδεικνύεται ότι ένα αεροσκάφος σχεδιασμένο για υπερηχητική πτήση βρίσκεται σε πολύ χειρότερη θέση σε χαμηλές ταχύτητες από ένα υποηχητικό αεροσκάφος.

Στην πράξη, συνήθως το μέγεθος της ζώνης προστασίας δεν υπερβαίνει το 15% του μήκους της χορδής του προφίλ. Ωστόσο, υπάρχουν περιπτώσεις που το αεροσκάφος εκτίθεται σε ιδιαίτερα μεγάλα υπερψυγμένα σταγονίδια (πάνω από 200 μικρά) ή εκτίθεται στο λεγόμενο παγωμένη βροχή(περιέχει ακόμα μεγαλύτερες σταγόνες).

Σε αυτή την περίπτωση, η ζώνη προστασίας μπορεί να αυξηθεί σημαντικά (κυρίως λόγω της εξάπλωσης των σταγονιδίων κατά μήκος του προφίλ του πτερυγίου), έως και το 80% της επιφάνειας. Εδώ, επιπλέον, πολλά εξαρτώνται από το ίδιο το προφίλ (ένα παράδειγμα αυτού είναι τα σοβαρά ατυχήματα πτήσης με αεροπλάνο ATR-72– περισσότερα για αυτό παρακάτω).

Οι εναποθέσεις πάγου που εμφανίζονται στα δομικά στοιχεία του αεροσκάφους ενδέχεται να διαφέρουν ως προς την εμφάνιση και τη φύση ανάλογα με τις συνθήκες και τον τρόπο πτήσης, τη σύσταση των νεφών και τη θερμοκρασία του αέρα. Υπάρχουν τρεις τύποι πιθανών αποθέσεων: παγετός, παγετός και πάγος.

Παγωνιά- το αποτέλεσμα της εξάχνωσης των υδρατμών, είναι μια εναπόθεση λεπτής κρυσταλλικής δομής. Συγκρατείται ελάχιστα στην επιφάνεια, διαχωρίζεται εύκολα και παρασύρεται από τη ροή.

παγωνιά. Σχηματίζεται όταν πετάει μέσα από σύννεφα με θερμοκρασία πολύ χαμηλότερη - 10 ° C. Είναι ένας χονδρόκοκκος σχηματισμός. Εδώ, μικρές σταγόνες παγώνουν σχεδόν αμέσως μετά τη σύγκρουση με την επιφάνεια. Παρασύρεται εύκολα από την επερχόμενη ροή.

Στην πραγματικότητα πάγος. Κυκλοφορεί σε τρεις τύπους. Πρώτα- αυτός είναι διαφανής πάγος. Σχηματίζεται όταν πετάει μέσα από σύννεφα με υπερψυγμένες σταγόνες ή κάτω από υπερψύξη βροχής στο πιο επικίνδυνο εύρος θερμοκρασίας από 0 ° C έως - 10 ° C. Αυτός ο πάγος προσκολλάται σταθερά στην επιφάνεια, επαναλαμβάνοντας την καμπυλότητά του και δεν την παραμορφώνει πολύ έως ότου το πάχος του είναι μικρό. Όσο αυξάνεται το πάχος του γίνεται επικίνδυνο.

Δεύτερος - ματ(ή μικτός) πάγος. Πλέον επικίνδυνο βλέμμαγλάσο. Συνθήκες θερμοκρασίας από -6 ° C έως -10 ° C. Σχηματίζεται όταν πετά μέσα από μικτά σύννεφα. Ταυτόχρονα, μεγάλο άπλωμα και μικρές μη απλωμένες σταγόνες, κρύσταλλοι και νιφάδες χιονιού παγώνουν σε μια ενιαία μάζα. Ολόκληρη αυτή η μάζα έχει μια τραχιά, ογκώδη δομή, η οποία βλάπτει πολύ την αεροδυναμική των φέρων επιφανειών.

Τρίτος - λευκό πορώδες, κρουπιόςπάγος Σχηματίζεται σε θερμοκρασίες κάτω των -10 ° C ως αποτέλεσμα της κατάψυξης μικρών σταγόνων. Λόγω πορώδους, δεν κολλάει σφιχτά στην επιφάνεια. Όσο αυξάνεται το πάχος, γίνεται επικίνδυνο.

Από αεροδυναμικής άποψης, το πιο ευαίσθητο είναι μάλλον ακόμα γλάσο μπροστινό άκρο του φτερού και της ουράς. Η ζώνη προστασίας που περιγράφεται παραπάνω γίνεται ευάλωτη εδώ. Σε αυτή τη ζώνη, ο αυξανόμενος πάγος μπορεί να σχηματίσει πολλά χαρακτηριστικά σχήματα.

Πρώτα- Αυτό σχήμα προφίλ (ή σε σχήμα σφήνας). Ο πάγος, όταν εναποτίθεται, ακολουθεί το σχήμα του τμήματος της δομής του αεροσκάφους στο οποίο βρίσκεται. Σχηματίζεται σε θερμοκρασίες κάτω των -20 ° C σε σύννεφα με χαμηλή περιεκτικότητα σε νερό και μικρά σταγονίδια. Κολλάει σταθερά στην επιφάνεια, αλλά συνήθως είναι χαμηλού κινδύνου λόγω του γεγονότος ότι δεν παραμορφώνει πολύ το σχήμα του.

Δεύτερη μορφή – σε σχήμα γούρνας. Μπορεί να σχηματιστεί για δύο λόγους. Πρώτον: εάν η θερμοκρασία στο μπροστινό άκρο του άκρου του φτερού είναι πάνω από το μηδέν (για παράδειγμα, λόγω κινητικής θέρμανσης), και σε άλλες επιφάνειες είναι αρνητική. Αυτή η παραλλαγή του σχήματος ονομάζεται επίσης κέρατο.

Μορφές σχηματισμού πάγου στο προφίλ του δακτύλου. α - προφίλ? β - σε σχήμα γούρνας. γ - σε σχήμα κέρατος. ζ - ενδιάμεσο.

Δηλαδή, λόγω της σχετικά υψηλής θερμοκρασίας του δακτύλου του δακτύλου, δεν παγώνει όλο το νερό και σχηματισμοί πάγου που μοιάζουν πραγματικά με κέρατα αναπτύσσονται κατά μήκος των άκρων του δακτύλου στο πάνω και κάτω μέρος. Ο πάγος εδώ είναι τραχύς και τραχύς. Αλλάζει πολύ την καμπυλότητα του προφίλ και ως εκ τούτου επηρεάζει την αεροδυναμική του.

Ο δεύτερος λόγος είναι η αλληλεπίδραση του προφίλ με μεγάλα υπερψυγμένα σταγονίδια (μέγεθος > 20 μm) σε σύννεφα με υψηλή περιεκτικότητα σε νερό σε σχετικά υψηλή θερμοκρασία(-5 ° C…-8 ° C). Σε αυτή την περίπτωση, οι σταγόνες, που συγκρούονται με το μπροστινό άκρο του δακτύλου του προφίλ, λόγω του μεγέθους τους, δεν έχουν χρόνο να παγώσουν αμέσως, αλλά απλώνονται κατά μήκος του δακτύλου πάνω και κάτω και παγώνουν εκεί, τοποθετώντας το ένα στο άλλο.

Το αποτέλεσμα είναι κάτι σαν υδρορροή με ψηλές άκρες. Ένας τέτοιος πάγος προσκολλάται σταθερά στην επιφάνεια, έχει μια τραχιά δομή και, λόγω του σχήματός του, αλλάζει επίσης πολύ την αεροδυναμική του προφίλ.

Υπάρχουν και ενδιάμεσες (μεικτές ή χαοτικές) μορφές γλάσο. Σχηματίζεται στη ζώνη προστασίας όταν πετά μέσα από μικτά σύννεφα ή βροχόπτωση. Σε αυτή την περίπτωση, η επιφάνεια του πάγου μπορεί να έχει μεγάλη ποικιλία καμπυλότητας και τραχύτητας, γεγονός που έχει εξαιρετικά αρνητική επίδραση στη ροή γύρω από το προφίλ. Ωστόσο, αυτός ο τύπος πάγου συγκρατείται ελάχιστα στην επιφάνεια του πτερυγίου και απομακρύνεται πολύ εύκολα από την επερχόμενη ροή αέρα.

Οι πιο επικίνδυνοι τύποι γλάσου από την άποψη των αλλαγών στα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά και οι πιο συνηθισμένοι τύποι παγοποίησης στην υπάρχουσα πρακτική είναι το σχήμα γούρνας και το σχήμα κέρατος.

Γενικά, κατά τη διάρκεια μιας πτήσης μέσα από μια περιοχή όπου υπάρχουν συνθήκες πάγου, συνήθως σχηματίζεται πάγος σε όλους μετωπικές επιφάνειες του αεροσκάφους. Το μερίδιο της πτέρυγας και της ουράς από αυτή την άποψη είναι περίπου 75%, και με αυτό συνδέονται τα περισσότερα από τα σοβαρά ατυχήματα πτήσης που συνέβησαν λόγω παγοποίησης που συνέβη στην πρακτική των παγκόσμιων αεροπορικών πτήσεων.

Ο κύριος λόγος εδώ είναι μια σημαντική επιδείνωση στις φέρουσες ιδιότητες των αεροδυναμικών επιφανειών και η αύξηση της αντίστασης του προφίλ.

Αλλαγές στα χαρακτηριστικά προφίλ ως αποτέλεσμα παγοποίησης (ποιότητα και συντελεστής ανύψωσης).

Η συσσώρευση πάγου με τη μορφή των προαναφερθέντων κεράτων, υδρορροών ή οποιωνδήποτε άλλων εναποθέσεων πάγου μπορεί να αλλάξει εντελώς το μοτίβο ροής γύρω από το προφίλ του φτερού ή την ουρά. Η αντίσταση του προφίλ αυξάνεται, η ροή γίνεται τυρβώδης, σε πολλά σημεία σταματά, το μέγεθος της ανυψωτικής δύναμης πέφτει σημαντικά και το μέγεθος της κρίσιμη γωνία επίθεσης, το βάρος του αεροσκάφους αυξάνεται. Η διακοπή και η διακοπή ροής μπορεί να εμφανιστούν ακόμη και σε πολύ χαμηλές γωνίες προσβολής.

Παράδειγμα τέτοιας εξέλιξης γεγονότων είναι η περίφημη συντριβή του αεροσκάφους ATR-72–212 (αριθμός μητρώου N401AM, πτήση 4184) της American Eagle Airlines, που συνέβη στις ΗΠΑ (Roselawn, Ιντιάνα) 31 Οκτωβρίου 1994.

Σε αυτήν την περίπτωση, δύο πράγματα συνέπεσαν εντελώς ανεπιτυχώς: η παρουσία του αεροσκάφους στην περιοχή συγκράτησης στα σύννεφα για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα με την παρουσία ιδιαίτερα μεγάλων υπερψυκτικών σταγόνων νερού και τις ιδιαιτερότητες (ή καλύτερα, μειονεκτήματα) αεροδυναμική και σχεδιασμόςαυτού του τύπου αεροσκάφους, το οποίο συνέβαλε στη συσσώρευση πάγου στην άνω επιφάνεια της πτέρυγας σε ειδική μορφή (ρολό ή κόρνα) και σε μέρη που, κατ' αρχήν (σε άλλα αεροσκάφη) δεν είναι πολύ ευαίσθητα σε αυτό (αυτό είναι ακριβώς η περίπτωση σημαντικής αύξησης της ζώνης προστασίας που αναφέρεται παραπάνω) .

Αεροσκάφος ATR-72-212 από την American Eagle Airlines (Φλόριντα, ΗΠΑ, Φεβρουάριος 2011). Παρόμοιο με αυτό που συνετρίβη στις 31/10/94, Roselawn, Indiana.

Το πλήρωμα χρησιμοποίησε ένα επί του σκάφους σύστημα κατά του πάγου, ωστόσο, οι σχεδιαστικές του δυνατότητες δεν αντιστοιχούσαν στις συνθήκες του γλάσου που προέκυψε. Μια κορυφογραμμή πάγου σχηματίστηκε πίσω από την περιοχή της πτέρυγας που εξυπηρετείται από αυτό το σύστημα. Οι πιλότοι δεν είχαν πληροφορίες για αυτό, όπως δεν είχαν ειδικές οδηγίες για το τι να κάνουν σε αυτού του τύπου αεροσκάφη σε τέτοιες συνθήκες παγοποίησης. Αυτές οι οδηγίες (αρκετά συγκεκριμένες) απλώς δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί.

Στο τέλος γλάσοπροετοίμασε τις συνθήκες για το συμβάν και οι ενέργειες του πληρώματος (λανθασμένη σε αυτή την περίπτωση - απόσυρση των πτερυγίων με αύξηση της γωνίας επίθεσης, συν χαμηλή ταχύτητα)) ήταν η ώθηση για την εκκίνησή του.

Προέκυψε στροβιλισμός και διακοπή ροής, το αεροπλάνο έπεσε στη δεξιά πτέρυγα, μπαίνοντας σε περιστροφή γύρω από τον διαμήκη άξονα, λόγω του γεγονότος ότι το δεξιό πτερύγιο «αναρροφήθηκε» προς τα πάνω από μια δίνη που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα διαχωρισμού ροής και αναταράξεων στην περιοχή το πίσω άκρο της πτέρυγας και το ίδιο το αεροπλάνο.

Το φορτίο στα χειριστήρια ήταν πολύ μεγάλο, το πλήρωμα δεν μπορούσε να αντεπεξέλθει στο όχημα ή πιο συγκεκριμένα δεν είχε αρκετό ύψος. Ως αποτέλεσμα της καταστροφής, όλοι οι επιβαίνοντες πέθαναν - 64 άτομα.

Μπορείτε να παρακολουθήσετε ένα βίντεο από αυτό το περιστατικό (Δεν το έχω αναρτήσει ακόμα στο site :-)) στην έκδοση του National Geographic στα ρωσικά. Ενδιαφέρων!

Ένα αεροπορικό ατύχημα με αεροπλάνο εξελίχθηκε περίπου σύμφωνα με το ίδιο σενάριο. ATR-72-201(αριθμός μητρώου VP-BYZ) εταιρεία Utair, το οποίο συνετρίβη στις 2 Απριλίου 2012 αμέσως μετά την απογείωση από το αεροδρόμιο Roshchino (Tyumen).

Τα πτερύγια ανασύρθηκαν με τον αυτόματο πιλότο ενεργοποιημένο + χαμηλή ταχύτητα = στάσιμο αεροσκάφους. Ο λόγος για αυτό ήταν γλάσοτην άνω επιφάνεια του φτερού, και στην περίπτωση αυτή σχηματίστηκε στο έδαφος. Αυτό είναι το λεγόμενο γλάσο εδάφους.

Πριν από την αναχώρηση, το αεροπλάνο καθόταν μια νύχτα στο ύπαιθρο στο πάρκινγκ σε χαμηλές θερμοκρασίες. αρνητικές θερμοκρασίες(0°C…-6°C). Κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου, κατακρημνίσεις με τη μορφή βροχής και χιονόνερου παρατηρήθηκαν επανειλημμένα. Κάτω από τέτοιες συνθήκες, ο σχηματισμός πάγου στις επιφάνειες των φτερών ήταν σχεδόν αναπόφευκτος. Ωστόσο, πριν από την αναχώρηση, δεν πραγματοποιήθηκε ειδική επεξεργασία για την εξάλειψη του παγώματος του εδάφους και την αποτροπή περαιτέρω σχηματισμού πάγου (κατά την πτήση).

Αεροσκάφος ATR-72-201 (reg. VP-BYZ). Αυτό το αεροπλάνο συνετρίβη στις 04/02/2012 κοντά στο Tyumen.

Το αποτέλεσμα είναι λυπηρό. Το αεροσκάφος, σύμφωνα με τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά του, ανταποκρίθηκε σε μια αλλαγή στη ροή γύρω από το φτερό αμέσως μετά την απόσυρση των πτερυγίων. Υπήρχε ένας πάγκος, πρώτα στη μια πτέρυγα, μετά στην άλλη, ξαφνική απώλειαύψη και σύγκρουση με το έδαφος. Επιπλέον, το πλήρωμα μάλλον δεν κατάλαβε καν τι συνέβαινε στο αεροπλάνο.

Εδαφος γλάσοσυχνά πολύ έντονο (ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες) και μπορεί να καλύψει όχι μόνο τα μπροστινά άκρα και τις μετωπικές επιφάνειες, όπως κατά την πτήση, αλλά και ολόκληρη την άνω επιφάνεια του πτερυγίου, της πρόσφυσης και της ατράκτου. Ωστόσο, λόγω της μεγάλης διαθεσιμότητας δυνατός άνεμοςσε μία κατεύθυνση μπορεί να είναι ασύμμετρη.

Υπάρχουν γνωστές περιπτώσεις παγώματος πάγου στους αυλακωτούς χώρους των στοιχείων ελέγχου στο φτερό και την ουρά όταν στέκεστε. Αυτό μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένη λειτουργία του συστήματος ελέγχου, η οποία είναι πολύ επικίνδυνη, ειδικά κατά την απογείωση.

Ένας ενδιαφέρον τύπος παγώματος εδάφους είναι ο "πάγος καυσίμου". Ένα αεροπλάνο που κάνει μεγάλες πτήσεις μεγάλα υψόμετρα για πολύ καιρόβρίσκεται στην περιοχή χαμηλών θερμοκρασιών (έως -65 ° C). Σε αυτή την περίπτωση, μεγάλοι όγκοι καυσίμου στις δεξαμενές καυσίμου ψύχονται πολύ (έως -20 °C).

Μετά την προσγείωση, το καύσιμο δεν έχει χρόνο να θερμανθεί γρήγορα (ειδικά επειδή είναι απομονωμένο από την ατμόσφαιρα), έτσι η υγρασία συμπυκνώνεται στην επιφάνεια του δέρματος στην περιοχή των δεξαμενών καυσίμου (και αυτό είναι πολύ συχνά η επιφάνεια του πτερυγίου), το οποίο στη συνέχεια παγώνει λόγω της χαμηλής θερμοκρασίας της επιφάνειας. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί όταν η θερμοκρασία του αέρα στο χώρο στάθμευσης είναι θετική. Και ο πάγος που σχηματίζεται είναι πολύ διαφανής και συχνά μπορεί να εντοπιστεί μόνο με την αφή.

Η απογείωση χωρίς να αφαιρεθούν ίχνη παγώματος εδάφους απαγορεύεται σύμφωνα με όλα τα κυβερνητικά έγγραφα στην αεροπορία οποιουδήποτε κράτους. Αν και μερικές φορές θα ήθελε κανείς να πει ότι «οι νόμοι δημιουργούνται για να παραβιάζονται». Βίντεο…..

ΜΕ γλάσοαεροσκάφη που συνδέονται και τέτοια δυσάρεστο φαινόμενο, Πώς αεροδυναμικό "ραμφίωμα" . Η ουσία του είναι ότι κατά τη διάρκεια της πτήσης το αεροσκάφος αρκετά απότομα και σχεδόν πάντα απροσδόκητα για το πλήρωμα χαμηλώνει τη μύτη του και πηγαίνει σε μια βουτιά. Επιπλέον, μπορεί να είναι αρκετά δύσκολο για το πλήρωμα να αντιμετωπίσει αυτό το φαινόμενο και να μεταφέρει το αεροσκάφος σε οριζόντια πτήση, μερικές φορές αδύνατο. Το αεροπλάνο δεν υπακούει στα χειριστήρια. Τέτοια περιστατικά δεν ήταν χωρίς καταστροφές.

Αυτό το φαινόμενο εμφανίζεται κυρίως κατά την προσγείωση, όταν το αεροσκάφος κατεβαίνει και η μηχανοποίηση πτερυγίων είναι μέσα διαμόρφωση προσγείωσης, δηλαδή τα πτερύγια εκτείνονται (τις περισσότερες φορές στη μέγιστη γωνία). Και ο λόγος είναι γλάσο σταθεροποιητή.

Ο σταθεροποιητής, που εκτελεί τις λειτουργίες του για να εξασφαλίσει διαμήκης σταθερότητα και δυνατότητα ελέγχου, συνήθως λειτουργεί σε αρνητικές γωνίες επίθεσης. Ταυτόχρονα, δημιουργεί, θα λέγαμε, μια αρνητική δύναμη ανύψωσης :-), δηλαδή μια αεροδυναμική δύναμη παρόμοια με τη δύναμη ανύψωσης ενός φτερού, που κατευθύνεται μόνο προς τα κάτω.

Εάν υπάρχει, δημιουργείται μια στιγμή pitching. Λειτουργεί ενάντια καταδυτική στιγμή(το αντισταθμίζει) που δημιουργείται από την ανυψωτική δύναμη της πτέρυγας, η οποία, επιπλέον, αφού απελευθερώσει τα πτερύγια, μετατοπίζεται προς αυτά, αυξάνοντας περαιτέρω την καταδυτική στιγμή. Οι στιγμές αντισταθμίζονται - το αεροπλάνο είναι σταθερό.

TU-154M. Σχέδιο δυνάμεων και ροπών που απελευθερώνεται η μηχανοποίηση. Το αεροπλάνο βρίσκεται σε ισορροπία. (Πρακτική αεροδυναμική TU-154M).

Ωστόσο, πρέπει να κατανοήσουμε ότι ως αποτέλεσμα της επέκτασης του πτερυγίου, η κλίση ροής πίσω από το φτερό (κάτω) αυξάνεται και, κατά συνέπεια, αυξάνεται η κλίση ροής γύρω από τον σταθεροποιητή, δηλαδή αυξάνεται η αρνητική γωνία προσβολής.

Εάν, ταυτόχρονα, εμφανιστούν αυξήσεις πάγου στην επιφάνεια του σταθεροποιητή (κάτω) (κάτι σαν τα κέρατα ή οι υδρορροές που συζητήθηκαν παραπάνω, για παράδειγμα), τότε λόγω αλλαγής στην καμπυλότητα του προφίλ, η κρίσιμη γωνία προσβολής του σταθεροποιητή μπορεί να γίνει πολύ μικρό.

Αλλαγή (φθορά) στα χαρακτηριστικά του σταθεροποιητή όταν είναι γλάσο (TU-154M).

Επομένως, η γωνία προσβολής της επερχόμενης ροής (ακόμη πιο λοξότμητη από τα πτερύγια) μπορεί εύκολα να υπερβεί τις κρίσιμες τιμές για έναν παγωμένο σταθεροποιητή. Ως αποτέλεσμα, η ροή (κάτω επιφάνεια), η αεροδυναμική δύναμη του σταθεροποιητή μειώνεται σημαντικά και, κατά συνέπεια, μειώνεται η ροπή κλίσης.

Ως αποτέλεσμα, το αεροπλάνο κατεβάζει απότομα τη μύτη του και πηγαίνει σε μια βουτιά. Το φαινόμενο είναι πολύ δυσάρεστο... Είναι όμως γνωστό και συνήθως περιγράφεται στο Flight Operations Manual για κάθε δεδομένο τύπο αεροσκάφους, αναφέροντας τις ενέργειες του πληρώματος που απαιτούνται σε αυτή την περίπτωση. Ωστόσο, εξακολουθούν να υπάρχουν σοβαρά αεροπορικά ατυχήματα εδώ.

Ετσι γλάσο- ένα πράγμα, για να το θέσω ήπια, είναι πολύ δυσάρεστο και εννοείται ότι υπάρχουν τρόποι να το καταπολεμήσεις ή τουλάχιστον να αναζητήσεις τρόπους για να το ξεπεράσεις ανώδυνα. Μία από τις πιο κοινές μεθόδους είναι το (POS). Όλα τα σύγχρονα αεροσκάφη δεν μπορούν να κάνουν χωρίς αυτό σε έναν ή τον άλλο βαθμό.

Η δράση αυτού του είδους τεχνικών συστημάτων αποσκοπεί στην πρόληψη του σχηματισμού πάγου στις επιφάνειες της δομής του αεροσκάφους ή στην εξάλειψη των συνεπειών του πάγου που έχει ήδη ξεκινήσει (που είναι πιο συνηθισμένο), δηλαδή στην αφαίρεση του πάγου με τον ένα ή τον άλλο τρόπο. .

Καταρχήν, ένα αεροπλάνο μπορεί να παγώσει οπουδήποτε στην επιφάνειά του και ο πάγος που σχηματίζεται εκεί είναι εντελώς άτοπος :-), ανεξάρτητα από τον βαθμό κινδύνου που δημιουργεί για το αεροσκάφος. Επομένως, καλό θα ήταν να αφαιρέσετε όλο αυτόν τον πάγο. Ωστόσο, το να φτιάξετε ένα σταθερό POS αντί για το δέρμα του αεροσκάφους (και ταυτόχρονα τη συσκευή εισόδου του κινητήρα) θα ήταν ακόμα παράλογο :-), μη πρακτικό και τεχνικά αδύνατο (σύμφωνα με τουλάχιστονΑντίο:-)).

Επομένως, οι πιθανές θέσεις των στοιχείων ενεργοποίησης POS είναι οι περιοχές του πιο πιθανού και πιο έντονου σχηματισμού πάγου, καθώς και εκείνες που απαιτούν ιδιαίτερη προσοχή από την άποψη της ασφάλειας των πτήσεων.

Διάταξη εξοπλισμού κατά του πάγου σε αεροσκάφος IL-76. 1 - ηλεκτρική θέρμανση αισθητήρων γωνίας προσβολής. 2 - αισθητήρες συναγερμού παγοποίησης. 3 - προβολέας που φωτίζει τα δάχτυλα των ποδιών των εισαγωγών αέρα. 4 - θέρμανση δεκτών πίεσης αέρα. 5 - POS γυαλιών θόλου (ηλεκτρικά, ρευστομηχανικά και αέριο-θερμικά). 6.7 - Μηχανές POS (spinner και VNA). 8 - POS δακτύλων εισαγωγής αέρα. 9 - POS του μπροστινού άκρου της πτέρυγας (πηχάκια). 10 - φτέρωμα POS. 11 - προβολέας για το φωτισμό των άκρων της ουράς.

Αυτές είναι οι μετωπικές επιφάνειες του πτερυγίου και της ουράς (μπροστινές άκρες), τα κελύφη εισαγωγής αέρα του κινητήρα, τα πτερύγια εισαγωγής του κινητήρα, καθώς και ορισμένοι αισθητήρες (για παράδειγμα, αισθητήρες γωνίας προσβολής και πλευρικής ολίσθησης, αισθητήρες θερμοκρασίας (αέρα), κεραίες και δέκτες πίεσης αέρα.

Τα συστήματα αντιπαγοποίησης χωρίζονται σε μηχανική, φυσικοχημική και θερμική . Επιπλέον, σύμφωνα με την αρχή της δράσης, είναι συνεχής και κυκλική . Τα PIC συνεχούς δράσης, μετά την ενεργοποίηση, λειτουργούν χωρίς διακοπή και δεν επιτρέπουν τη δημιουργία πάγου στις προστατευμένες επιφάνειες. Και τα κυκλικά POS ασκούν την προστατευτική τους δράση σε ξεχωριστούς κύκλους, ενώ απελευθερώνουν την επιφάνεια από τον πάγο που σχηματίζεται κατά το διάλειμμα.

Μηχανικός συστήματα κατά του πάγου– αυτά είναι απλώς συστήματα κυκλικής δράσης. Ο κύκλος της εργασίας τους χωρίζεται σε τρία μέρη: το σχηματισμό ενός στρώματος πάγου ορισμένου πάχους (περίπου 4 mm), στη συνέχεια την καταστροφή της ακεραιότητας αυτού του στρώματος (ή μείωση της προσκόλλησής του στο δέρμα) και, τέλος, η αφαίρεση του πάγου υπό την επίδραση της πίεσης υψηλής ταχύτητας.

Αρχή λειτουργίας του πνευμονομηχανικού συστήματος.

Δομικά, κατασκευάζονται με τη μορφή ειδικού προστατευτικού από λεπτά υλικά (κάτι σαν καουτσούκ) με κάμερες ενσωματωμένες σε αυτό και χωρισμένο σε πολλά τμήματα. Αυτό το προστατευτικό τοποθετείται στις προστατευμένες επιφάνειες. Συνήθως αυτές είναι οι άκρες των φτερών και της ουράς. Οι κάμερες μπορούν να τοποθετηθούν τόσο κατά μήκος του ανοίγματος των φτερών όσο και κατά μήκος αυτού.

Όταν το σύστημα τίθεται σε λειτουργία, ο αέρας που λαμβάνεται από τον κινητήρα (κινητήρας στροβίλου ή από τον συμπιεστή που κινείται από τον κινητήρα) παρέχεται σε διαφορετικούς χρόνους υπό πίεση στους θαλάμους ορισμένων τμημάτων. Η πίεση είναι περίπου 120-130 kPa. Η επιφάνεια «φουσκώνει», παραμορφώνεται και ο πάγος χάνει την ενσωματωμένη του δομή και παρασύρεται από την επερχόμενη ροή. Μετά την απενεργοποίηση, ο αέρας αναρροφάται στην ατμόσφαιρα από ειδικό μπεκ.

Τα POS αυτής της αρχής λειτουργίας είναι από τα πρώτα που βρήκαν εφαρμογή στην αεροπορία. Ωστόσο, δεν μπορεί να εγκατασταθεί σε σύγχρονα αεροσκάφη υψηλής ταχύτητας (μέγ. V έως 600 km/h), επειδή υπό την επίδραση της πίεσης της ταχύτητας στις υψηλές ταχύτητες εμφανίζεται παραμόρφωση πέλματοςκαι, κατά συνέπεια, μια αλλαγή στο σχήμα του προφίλ, η οποία, φυσικά, είναι απαράδεκτη.

Βομβαρδιστικό B-17 με μηχανικό σύστημα αντιπαγοποίησης. Λαστιχένια προστατευτικά (σκούρο χρώμα) είναι ορατά στο φτερό και στην ουρά.

Το μπροστινό άκρο ενός πτερυγίου αεροσκάφους Bombardier Dash 8 Q400, εξοπλισμένο με πνευματική αντιπαγωτική μύτη. Διαμήκεις πνευματικοί θάλαμοι είναι ορατοί.

Αεροσκάφος Bombardier Dash 8 Q400.

Ταυτόχρονα, οι εγκάρσιοι θάλαμοι, ως προς την αεροδυναμική αντίσταση που δημιουργούν, βρίσκονται σε πιο πλεονεκτική θέση από τους διαμήκους (αυτό είναι κατανοητό :) Γενικά, η αύξηση της αντίστασης προφίλ (σε κατάσταση λειτουργίας έως 110%, σε κατάσταση μη λειτουργίας έως 10%) είναι ένα από τα κύρια μειονεκτήματα ενός τέτοιου συστήματος.

Επιπλέον, τα προστατευτικά είναι βραχύβια και ευαίσθητα στις καταστροφικές επιπτώσεις του περιβάλλοντος (υγρασία, αλλαγές θερμοκρασίας, ηλιακό φως) και διάφορα είδη δυναμικών φορτίων. Και το κύριο πλεονέκτημα είναι η απλότητα και το χαμηλό βάρος του, καθώς και η σχετικά χαμηλή κατανάλωση αέρα.

Τα μηχανικά συστήματα κυκλικής δράσης περιλαμβάνουν επίσης ηλεκτρικός παλμός PIC . Η βάση αυτού του συστήματος είναι ειδικές ηλεκτρομαγνητικές βαλβίδες χωρίς πυρήνες, που ονομάζονται επαγωγείς δινορευμάτων. Βρίσκονται κοντά στο δέρμα στην περιοχή της ζώνης παγοποίησης.

Σχέδιο ηλεκτρικού παλμικού PIC χρησιμοποιώντας το παράδειγμα αεροσκάφους IL-86.

Τους τροφοδοτείται ηλεκτρικό ρεύμα σε ισχυρούς παλμούς (σε διαστήματα 1-2 δευτερολέπτων). Η διάρκεια του παλμού είναι αρκετά μικροδευτερόλεπτα. Ως αποτέλεσμα, προκαλούνται δινορεύματα στο περίβλημα. Η αλληλεπίδραση των πεδίων ρεύματος του περιβλήματος και του επαγωγέα προκαλεί ελαστικές παραμορφώσεις του περιβλήματος και, κατά συνέπεια, του στρώματος πάγου που βρίσκεται πάνω του, το οποίο καταστρέφεται.

Θερμικά συστήματα κατά του πάγου . Ο ζεστός αέρας που λαμβάνεται από τον συμπιεστή (για κινητήρες στροβιλοτζετ) ή διέρχεται από έναν εναλλάκτη θερμότητας που θερμαίνεται από τα καυσαέρια μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως πηγή θερμικής ενέργειας.

Σχέδιο θερμικής θέρμανσης αέρα του δακτύλου προφίλ. 1 - δέρμα αεροσκάφους. 2 - τοίχος? 3 - κυματοειδές επιφάνεια. 4 - spar? 5 - σωλήνας διανομής (συλλέκτης).

Διάγραμμα του αεροθερμικού POS του αεροσκάφους Cessna Citation Sovereign CE680.

Airplane Cessna Citation Sovereign CE680.

Πίνακας ελέγχου POS του αεροσκάφους Cessna Citation Sovereign CE680.

Αυτοί οι τύποι συστημάτων είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα τώρα λόγω της απλότητας και της αξιοπιστίας τους. Έρχονται επίσης σε κυκλική και συνεχή δράση. Για τη θέρμανση μεγάλων περιοχών, τα κυκλικά συστήματα χρησιμοποιούνται συχνότερα για λόγους εξοικονόμησης ενέργειας.

Τα συνεχή θερμικά συστήματα χρησιμοποιούνται κυρίως για την πρόληψη του σχηματισμού πάγου σε περιοχές όπου η εκφόρτωσή του (εάν χρησιμοποιήθηκε κυκλικό σύστημα) θα είχε αντίκτυπο. επικίνδυνες συνέπειες. Για παράδειγμα, ρίψη πάγου από το κεντρικό τμήμα του αεροσκάφους των οποίων οι κινητήρες βρίσκονται στο τμήμα της ουράς. Αυτό θα μπορούσε να προκαλέσει ζημιά στα πτερύγια του συμπιεστή εάν ο πάγος που εκκενώθηκε εισέλθει στην είσοδο του κινητήρα.

Ο ζεστός αέρας παρέχεται στην περιοχή των προστατευόμενων ζωνών μέσω ειδικών πνευματικών συστημάτων (σωλήνες) χωριστά από κάθε κινητήρα (για να διασφαλίζεται η αξιοπιστία και η λειτουργία του συστήματος σε περίπτωση βλάβης ενός από τους κινητήρες). Επιπλέον, ο αέρας μπορεί να διανεμηθεί σε θερμαινόμενες περιοχές, περνώντας τόσο κατά μήκος όσο και κατά μήκος αυτών (η απόδοσή τους είναι υψηλότερη). Αφού εκτελέσει τις λειτουργίες του, ο αέρας απελευθερώνεται στην ατμόσφαιρα.

Το κύριο μειονέκτημα αυτού του σχήματος είναι η αισθητή πτώση της ισχύος του κινητήρα όταν χρησιμοποιείται αέρας συμπιεστή. Μπορεί να μειωθεί έως και 15% ανάλογα με τον τύπο του αεροσκάφους και τον κινητήρα.

Αυτό το μειονέκτημα δεν υπάρχει σε ένα θερμικό σύστημα που χρησιμοποιεί ηλεκτρικό ρεύμα θέρμανσης. Σε αυτήν, η μονάδα άμεσης λειτουργίας είναι ένα ειδικό αγώγιμο στρώμα που περιέχει θερμαντικά στοιχεία με τη μορφή σύρματος (τις περισσότερες φορές) και βρίσκεται μεταξύ μονωτικών στρωμάτων κοντά στη θερμαινόμενη επιφάνεια (κάτω από το δέρμα του φτερού, για παράδειγμα). Γυρίζει ηλεκτρική ενέργειαστο θερμικό με τον γνωστό τρόπο :-).

Μύτη φτερού αεροπλάνου με ηλεκτροθερμικά στοιχεία θέρμανσης POS.

Τέτοια συστήματα λειτουργούν συνήθως σε παλμική λειτουργία για εξοικονόμηση ενέργειας. Είναι πολύ συμπαγείς και ελαφριές σε βάρος. Σε σύγκριση με τα θερμοθερμικά συστήματα, πρακτικά δεν εξαρτώνται από τον τρόπο λειτουργίας του κινητήρα (από την άποψη της κατανάλωσης ισχύος) και έχουν σημαντικά υψηλότερη απόδοση: για ένα σύστημα αέρα, η μέγιστη απόδοση είναι 0,4, για ένα ηλεκτρικό σύστημα - 0,95 .

Ωστόσο, είναι δομικά πιο περίπλοκα, απαιτούν ένταση εργασίας στη συντήρηση και έχουν αρκετά μεγάλη πιθανότητα αποτυχίας. Επιπλέον, απαιτούν αρκετά μεγάλη παραγόμενη ισχύ για να λειτουργήσουν.

Ως εξωτικά μεταξύ των θερμικών συστημάτων (ή ίσως η περαιτέρω ανάπτυξή τους :) αξίζει να αναφέρουμε το έργο που ξεκίνησε το 1998 από το ερευνητικό κέντρο NASA (NASA John H. Glenn Research Center). Λέγεται ThermaWing(θερμική πτέρυγα). Η ουσία του είναι να χρησιμοποιεί ένα ειδικό εύκαμπτο αγώγιμο φύλλο με βάση τον γραφίτη για να καλύψει την άκρη του προφίλ του φτερού. Δηλαδή, δεν θερμαίνονται μεμονωμένα στοιχεία, αλλά ολόκληρη η άκρη του φτερού (αυτό, όμως, ισχύει και για ολόκληρο το φτερό).

Αυτή η επίστρωση μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για την αφαίρεση του πάγου όσο και για την πρόληψη του σχηματισμού του. Έχει πολύ υψηλή ταχύτητα, μεγάλη απόδοση, συμπαγή και αντοχή. Προπιστοποιημένο και Columbia Aircraft Manufacturing Corporationδοκιμάζει αυτή την τεχνολογία σε ένα σύνθετο πλαίσιο για το νέο Columbia 300/350/400 (Cessna 300/350/400). Η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιείται και στο αεροσκάφος Cirrus SR-22 που κατασκευάζεται από την Cirrus Aircraft Corporation.

αεροσκάφη Columbia 400.

Αεροπλάνο Ciruss SR22.

Βίντεο σχετικά με τη λειτουργία ενός τέτοιου συστήματος στο αεροσκάφος Ciruss SR22.

Τα ηλεκτροθερμικά POS χρησιμοποιούνται επίσης για τη θέρμανση διαφόρων αισθητήρων και δεκτών πίεσης αέρα, καθώς και για την αποπάγωση του παρμπρίζ των καμπινών αεροσκαφών. Σε αυτή την περίπτωση, τα θερμαντικά στοιχεία εισάγονται στα περιβλήματα των αισθητήρων ή μεταξύ των στρωμάτων του πολυστρωματικού παρμπρίζ. Η καταπολέμηση της ομίχλης (και του παγώματος) του γυαλιού της καμπίνας από το εσωτερικό πραγματοποιείται με την εμφύσηση ζεστού αέρα ( Αεροθερμικό λογισμικόΜΕ ).

Λιγότερο χρησιμοποιημένο (σε συνολικός αριθμός) επί του παρόντος η μέθοδος καταπολέμησης του παγοποίησης είναι φυσικοχημική. Υπάρχουν επίσης δύο κατευθύνσεις εδώ. Το πρώτο είναι η μείωση του συντελεστή πρόσφυσης του πάγου στην προστατευμένη επιφάνεια και το δεύτερο είναι η μείωση (μείωση) της θερμοκρασίας πήξης του νερού.

Προκειμένου να μειωθεί η πρόσφυση του πάγου στην επιφάνεια, μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε διάφορες επικαλύψεις όπως ειδικά βερνίκια είτε ξεχωριστά εφαρμοσμένες ουσίες (π.χ. με βάση λίπη ή παραφίνες). Αυτή η μέθοδος έχει πολλές τεχνικές δυσκολίες και πρακτικά δεν χρησιμοποιείται.

Η μείωση του σημείου πήξης μπορεί να επιτευχθεί διαβρέχοντας την επιφάνεια με υγρά που έχουν χαμηλότερο σημείο πήξης από το νερό. Επιπλέον, ένα τέτοιο υγρό θα πρέπει να είναι εύκολο στη χρήση, να βρέχει καλά την επιφάνεια και να μην είναι επιθετικό προς τα υλικά της δομής του αεροσκάφους.

Στην πράξη, σε αυτή την περίπτωση, χρησιμοποιείται συχνότερα αυτό που πληροί όλες τις απαιτούμενες παραμέτρους. αλκοόλ και τα μείγματά του με γλυκερίνη. Αυτό το είδος συστήματος δεν είναι πολύ απλό και απαιτεί μεγάλη προσφορά ειδικά υγρά. Επιπλέον, δεν διαλύουν ήδη σχηματισμένο πάγο. Το αλκοόλ έχει επίσης μια παράμετρο που δεν είναι πολύ βολική για καθημερινή χρήση :) Αυτή είναι η έμμεση, θα λέγαμε, εσωτερική χρήση του. Δεν ξέρω αν πρέπει να αστειευτώ με αυτό το θέμα ή όχι :) ...

Επιπλέον, για τους σκοπούς αυτούς χρησιμοποιούνται αντιψυκτικά, δηλαδή μείγματα με βάση την αιθυλενογλυκόλη (ή την προπυλενογλυκόλη, ως λιγότερο τοξικά). Τα αεροσκάφη που χρησιμοποιούν τέτοια συστήματα έχουν πάνελ στα μπροστινά άκρα του φτερού και της ουράς με σειρές οπών πολύ μικρής διαμέτρου.

Κατά τη διάρκεια της πτήσης, όταν προκύπτουν συνθήκες πάγου, ένα αντιδραστήριο τροφοδοτείται μέσω αυτών των οπών από μια ειδική αντλία και διοχετεύεται κατά μήκος της πτέρυγας με αντίθετη ροή. Συστήματα αυτού του είδους χρησιμοποιούνται κυρίως στη γενική αεροπορία με έμβολο, και επίσης εν μέρει στην επιχειρηματική και στρατιωτική αεροπορία. Εκεί χρησιμοποιείται και υγρό σύστημα με αντιψυκτικό για αντιπαγωτική επεξεργασία ελίκων ελαφρών αεροσκαφών.

Υγρά που περιέχουν αλκοόληχρησιμοποιούνται συχνά για την επεξεργασία παρμπρίζ σε συνδυασμό με συσκευές που είναι ουσιαστικά συνηθισμένοι «υαλοκαθαριστήρες». Το αποτέλεσμα είναι ένα λεγόμενο ρευστο-μηχανικό σύστημα. Η δράση του είναι μάλλον προληπτική, αφού δεν διαλύει τον ήδη σχηματισμένο πάγο.

Πίνακας ελέγχου για υαλοκαθαριστήρες παραθύρων πιλοτηρίου ("υαλοκαθαριστήρες παρμπρίζ").

Όχι λιγότερο από τα αεροπλάνα παίρνουν πάγο. Όχι μόνο το σώμα με όλους τους αισθητήρες που είναι εγκατεστημένοι σε αυτό, αλλά και οι δύο βίδες είναι εκτεθειμένες σε αυτό το φαινόμενο - κύρια και ουρά. Το πάγωμα των ελίκων είναι ακριβώς ο μεγαλύτερος κίνδυνος.

Στροφείο. Η λεπίδα του, όντας κατά μία έννοια μοντέλο φτερού, έχει ωστόσο ένα πολύ πιο περίπλοκο σχέδιο αεροδυναμικής ροής. Όπως είναι γνωστό, οι ταχύτητες ροής γύρω από αυτό, ανάλογα με την εξέλιξη του ελικοπτέρου, μπορεί να ποικίλλουν από κοντά στον ήχο (στην άκρη της λεπίδας) έως αρνητικές στη ζώνη αντίστροφης ροής.

Ως εκ τούτου, ο σχηματισμός πάγου υπό συνθήκες πιθανού παγώματος μπορεί να αποκτήσει έναν ιδιόρρυθμο χαρακτήρα. Κατ 'αρχήν, το μπροστινό άκρο της λεπίδας πάντα παγώνει. Όταν αρκετά χαμηλές θερμοκρασίεςαέρα (από -10 ° και κάτω), παγώνει σε όλο το μήκος του, και την ένταση γλάσοαυξάνεται με την ακτίνα (μεγαλύτερη ταχύτητα ροής), αν και στην άκρη της λεπίδας μπορεί να μειωθεί λόγω κινητικής θέρμανσης.

ΣΕ ζώνη αντίστροφης ροήςΗ πίσω άκρη μπορεί να παγώσει. Το πρόσθιο άκρο σε αυτή τη ζώνη είναι λιγότερο καλυμμένο με πάγο λόγω των χαμηλών περιφερειακών ταχυτήτων και της ατελούς περιστροφής της άμεσης ροής. Εάν το σύννεφο είναι πολύ υδαρές και υπάρχουν μεγάλες υπερψυγμένες σταγόνες στην περιοχή του άκρου της λεπίδας, τόσο η πίσω άκρη όσο και η επάνω επιφάνεια της λεπίδας μπορεί να καλυφθούν με πάγο.

Κατά προσέγγιση διάγραμμα παγοποίησης λεπίδας ρότορα ελικοπτέρου.

Ως αποτέλεσμα, όπως και στο φτερό, τα αεροδυναμικά χαρακτηριστικά των λεπίδων επιδεινώνονται σημαντικά. Η έλξη προφίλ αυξάνεται πολύ και η ανύψωση μειώνεται. Ως αποτέλεσμα, η δύναμη ανύψωσης ολόκληρης της προπέλας μειώνεται, η οποία δεν μπορεί πάντα να αντισταθμιστεί με την αύξηση της ισχύος.

Επιπλέον, σε ένα ορισμένο πάχος πάγου, η αντοχή και η πρόσφυσή του αδυνατούν να αντέξουν τη φυγόκεντρη δύναμη και το λεγόμενο αυτορυθμιζόμενος πάγος. Αυτό συμβαίνει αρκετά χαοτικά και επομένως, φυσικά, προκύπτει μια ορισμένη ασυμμετρία, δηλαδή οι λεπίδες δέχονται διαφορετικές μάζες και διαφορετικές ροές. Το αποτέλεσμα είναι ισχυροί κραδασμοί και πολύ πιθανή απώλεια της ευστάθειας πτήσης του ελικοπτέρου. Όλα αυτά μπορεί να τελειώσουν αρκετά άσχημα.

Όσο για τον ουραίο ρότορα, είναι ακόμη πιο επιρρεπής γλάσολόγω του μικρού του μεγέθους. Οι φυγόκεντρες δυνάμεις πάνω του υπερβαίνουν σημαντικά αυτές στον κύριο ρότορα (έως πέντε φορές). αυτορυθμιζόμενος πάγοςεμφανίζεται πιο συχνά και τα φορτία δόνησης είναι σημαντικά. Επιπλέον, ο πεσμένος πάγος μπορεί να βλάψει τα πτερύγια του ρότορα και τα δομικά στοιχεία του ελικοπτέρου.

Λόγω της ιδιαίτερης ευαισθησίας των πτερυγίων των ελικοπτέρων στο πάγο και του σημαντικού κινδύνου για αυτά από αυτό το φαινόμενο, όταν στην πρόγνωση του καιρού υποδεικνύεται η πιθανότητα μέτριου ή σοβαρού πάγου, οι πτήσεις ελικοπτέρων τις περισσότερες φορές δεν πραγματοποιούνται.

Κατά προσέγγιση διάγραμμα ενός ηλεκτροθερμικού συστήματος θέρμανσης για ουραίο ρότορα ελικοπτέρου. Εδώ τα 5 και 6 είναι ηλεκτρικά θερμαντικά στοιχεία.

Όσον αφορά τα POS που χρησιμοποιούνται για λεπίδες ελικοπτέρων, τα πιο διαδεδομένα είναι ηλεκτροθερμική. Δεν χρησιμοποιούνται θερμικά συστήματα αέρα λόγω της δυσκολίας διανομής του αέρα κατά μήκος των λεπίδων. Αλλά χρησιμοποιούνται για τη θέρμανση των εισαγωγών αέρα των κινητήρων αεριοστροβίλου ελικοπτέρων. Για την καταπολέμηση του πάγου στα παρμπρίζ, χρησιμοποιείται συχνά αλκοόλ (τουλάχιστον στα ελικόπτερα μας 🙂 ).

Γενικά, λόγω της πολυπλοκότητας της αεροδυναμικής του κύριου ρότορα, αρκεί ο προσδιορισμός του μεγέθους και της θέσης της προστατευόμενης ζώνης στο πτερύγιο του. πολύπλοκη διαδικασία. Ωστόσο, συνήθως οι λεπίδες κατά μήκος της πρόσθιας ακμής προστατεύονται σε όλο το μήκος (μερικές φορές ξεκινώντας από το 1/3 του μήκους). Στο πάνω μέρος είναι περίπου 8-12% της συγχορδίας, στο κάτω μέρος - 25-28% της συγχορδίας. Στον ουραίο ρότορα, το μπροστινό άκρο προστατεύεται περίπου στο 15% του μήκους της χορδής.

Το πίσω άκρο κοντά στην άκρη (που τείνει να παγώσει) δεν προστατεύεται πλήρως με την ηλεκτροθερμική μέθοδο λόγω της δυσκολίας τοποθέτησης του θερμαντικού στοιχείου σε αυτό. Ως προς αυτό, εάν υπάρχει κίνδυνος παγοποίησης, η ταχύτητα της οριζόντιας πτήσης του ελικοπτέρου είναι περιορισμένη.

Συμβαίνει με παρόμοιο τρόπο γλάσο προπέλες κινητήρααεροπλάνα. Εδώ, ωστόσο, η διαδικασία προχωρά πιο ομοιόμορφα, αφού δεν υπάρχουν ζώνες αντίστροφης ροής, ούτε πτερύγια υποχώρησης και προώθησης, όπως σε έναν ρότορα ελικοπτέρου :) Γλάσοξεκινά από το μπροστινό άκρο και στη συνέχεια πηγαίνει κατά μήκος της χορδής στο 25% περίπου του μήκους της. Λόγω της κινητικής θέρμανσης, οι άκρες των λεπίδων ενδέχεται να μην παγώσουν κατά τη λειτουργία πλεύσης. Μια μεγάλη συσσώρευση πάγου εμφανίζεται στο σπινέρ της προπέλας, γεγονός που αυξάνει σημαντικά την αντίσταση.

Η αυτόματη επαναφορά του πάγου συμβαίνει, ας πούμε, τακτικά :) Όλες αυτές οι απολαύσεις οδηγούν σε πτώση της ώθησης, της απόδοσης της προπέλας, της ανισορροπίας της και σημαντικών κραδασμών, οδηγώντας τελικά σε ζημιά στον κινητήρα. Επιπλέον, κομμάτια πάγου μπορεί να βλάψουν την άτρακτο. Αυτό είναι ιδιαίτερα επικίνδυνο στην περιοχή της καμπίνας υπό πίεση.

Τα ηλεκτροθερμικά, τις περισσότερες φορές κυκλικής δράσης, χρησιμοποιούνται συχνότερα ως POS για προπέλες αεροσκαφών. Τα συστήματα αυτής της φύσης είναι πιο εύκολα στη χρήση σε αυτήν την περίπτωση. Ταυτόχρονα, η αποτελεσματικότητά τους είναι υψηλή. Αρκεί να μειώσετε ελαφρώς την προσκόλληση του πάγου στην επιφάνεια και μετά μπαίνει στο παιχνίδι η φυγόκεντρος δύναμη :) Σε αυτή τη μέθοδο, τα θερμαντικά στοιχεία ενσωματώνονται στο σώμα της λεπίδας (συνήθως κατά μήκος του μπροστινού άκρου), επαναλαμβάνοντας το περίγραμμά του και κατά μήκος της επιφάνειας του έλικα.

Από όλα τα παραπάνω είδη συστήματα κατά του πάγουμερικά χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό. Για παράδειγμα, αέριο-θερμικό με ηλεκτροθερμικό ή ηλεκτρικό-παλμικό με ηλεκτροθερμικό.

Πολλά σύγχρονα συστήματα κατά του πάγουεργασία σε συνδυασμό με αισθητήρες παγοποίησης (ή συναγερμοί). Βοηθούν στην παρακολούθηση των μετεωρολογικών συνθηκών της πτήσης και στην έγκαιρη ανίχνευση της διαδικασίας που έχει ξεκινήσει. γλάσο. Τα συστήματα αντιπαγοποίησης μπορούν να ενεργοποιηθούν είτε χειροκίνητα είτε με ένα σήμα από αυτούς τους συναγερμούς.

Ένα παράδειγμα της θέσης των αισθητήρων παγοποίησης. Αεροπλάνο Α320.

Πίνακας ελέγχου POS για A320. Ο πίνακας ελέγχου για το σύστημα θέρμανσης αέρα είναι κυκλωμένος με κίτρινο χρώμα. Το μικρότερο τηλεχειριστήριο ενεργοποιεί την ηλεκτρική θέρμανση.

Αισθητήρες αυτού του είδους εγκαθίστανται στο αεροσκάφος σε σημεία όπου η εισερχόμενη ροή αέρα υφίσταται τη μικρότερη παραμόρφωση. Επιπλέον, εγκαθίστανται στους αγωγούς εισαγωγής αέρα των κινητήρων και διατίθενται σε δύο τύπους δράσης: έμμεσες και άμεσες.

Πρώταανιχνεύσει την παρουσία σταγονιδίων νερού στον αέρα. Ωστόσο, δεν μπορούν να διακρίνουν το υπερψυγμένο νερό από το συνηθισμένο νερό, επομένως έχουν διορθωτές θερμοκρασίας που τα ενεργοποιούν μόνο σε αρνητικές θερμοκρασίες αέρα. Τέτοιοι συναγερμοί είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι. Η δράση των αισθητήρων τους βασίζεται σε μετρήσεις ηλεκτρικής αντίστασης και μεταφοράς θερμότητας.

Δεύτεροςαντιδρούν άμεσα στο σχηματισμό και το πάχος του πάγου στον ίδιο τον αισθητήρα. Ευαισθησία στις συνθήκες γλάσοείναι χαμηλότερα επειδή αντιδρούν μόνο στον πάγο και χρειάζεται χρόνος για να σχηματιστούν. Ο αισθητήρας μιας τέτοιας συσκευής σηματοδότησης είναι κατασκευασμένος με τη μορφή πείρου που εκτίθεται στη ροή. Πάνω του σχηματίζεται πάγος όταν προκύψουν οι κατάλληλες συνθήκες.

Υπάρχουν διάφορες αρχές λειτουργίας των συναγερμών παγοποίησης. Αλλά δύο από αυτά είναι τα πιο συνηθισμένα. Πρώτα– ραδιοϊσότοπο, με βάση την εξασθένηση της β-ακτινοβολίας ενός ραδιενεργού ισοτόπου ( στρόντιο - 90, ύττριο - 90) σχηματίζεται στρώμα πάγου στον αισθητήρα. Αυτός ο συναγερμός αντιδρά τόσο στην αρχή και στο τέλος του παγώματος, όσο και στην ταχύτητά του.

Αισθητήρας ραδιοϊσοτόπου για συναγερμό παγοποίησης (τύπου RIO-3). Εδώ 1 - παράθυρα με προφίλ. 2 - δέκτης ακτινοβολίας. 3 - στρώμα πάγου. 4 - πηγή ακτινοβολίας.

Δεύτερος– δόνηση. Σε αυτή την περίπτωση, η συσκευή σηματοδότησης αντιδρά στις αλλαγές στη συχνότητα των φυσικών ταλαντώσεων ευαίσθητο στοιχείο(μεμβράνη) του αισθητήρα στον οποίο κατακάθονται νεοσχηματισμένοι πάγοι. Με αυτόν τον τρόπο καταγράφεται η ένταση του γλάσου.

Οι ανιχνευτές παγοποίησης τύπου CO μπορούν να εγκατασταθούν στις εισαγωγές αέρα του κινητήρα, οι οποίοι λειτουργούν με την αρχή ενός μετρητή διαφορικής πίεσης. Ο αισθητήρας έχει σχήμα L, το άκρο του είναι τοποθετημένο ενάντια στη ροή και παράλληλα με αυτό. Υπάρχουν δύο θάλαμοι μέσα στον συναγερμό: δυναμικές (5) και στατικές (9) πιέσεις. Μεταξύ των θαλάμων τοποθετείται μια ευαίσθητη μεμβράνη (7) με ηλεκτρικές επαφές (6).

Αισθητήρας συναγερμού πάγου τύπου CO.

Όταν ο κινητήρας δεν λειτουργεί, η πίεση στον θάλαμο δυναμικής είναι ίση με τη στατική πίεση (μέσω πίδακα 3) και οι επαφές είναι κλειστές. Κατά τη διάρκεια της πτήσης είναι ανοιχτά (υπάρχει πίεση). Μόλις όμως εμφανιστεί πάγος στην είσοδο (1) του αισθητήρα, ο οποίος φράζει την είσοδο, η δυναμική πίεση πέφτει ξανά και οι επαφές κλείνουν. Υπάρχει ένα σήμα για γλάσο. Εισέρχεται στη μονάδα ελέγχου του συστήματος αντιπαγοποίησης κινητήρα, καθώς και στο πιλοτήριο. Ο αριθμός 4 είναι ένας θερμαντήρας για την αποφυγή παγοποίησης των εσωτερικών κοιλοτήτων του συναγερμού.

Επιπλέον, μπορούν να εγκατασταθούν δείκτες γλάσο οπτικός τύπος. Συνήθως στέκονται ορατά (κοντά στο παρμπρίζ), φωτίζονται και ο πιλότος έχει την ικανότητα να ελέγχει οπτικά την ανάπτυξη πάγου πάνω τους, λαμβάνοντας έτσι απαραίτητες πληροφορίεςγια πιθανό γλάσο.

Διάταξη εξοπλισμού κατά του πάγου σε επιβατικό αεροσκάφος. Εδώ 1 - γυαλί πιλοτηρίου. 2,3 - γωνία προσβολής και αισθητήρες πίεσης. 4 - μπροστινό άκρο της πτέρυγας (πηχάκια). 5 - δάχτυλα εισαγωγής αέρα. 6 - άκρες ουράς. 7,8 - προβολείς. 9 - είσοδος σε κινητήρες. 10 - ένδειξη παγοποίησης.

Σε ορισμένους τύπους αεροσκαφών, τοποθετούνται ειδικοί προβολείς για να επιτρέπουν την οπτική επιθεώρηση των μπροστινών άκρων της πτέρυγας και της ουράς, καθώς και τις εισαγωγές αέρα του κινητήρα τη νύχτα από το πιλοτήριο και το διαμέρισμα επιβατών. Αυτό ενισχύει τις δυνατότητες οπτικού ελέγχου

Αισθητήρες συναγερμού γλάσο, όπως ήδη αναφέρθηκε, εκτός από μια συγκεκριμένη θέση στην άτρακτο του αεροσκάφους, πρέπει να τοποθετηθούν στην είσοδο της εισαγωγής αέρα κάθε κινητήρα. Ο λόγος για αυτό είναι ξεκάθαρος. Ο κινητήρας είναι μια ζωτικής σημασίας μονάδα και τίθενται ειδικές απαιτήσεις για την παρακολούθηση της κατάστασής του (συμπεριλαμβανομένου του πάγου).

ΝΑ συστήματα κατά του πάγου, διασφαλίζοντας τη λειτουργία των κινητήρων, οι απαιτήσεις δεν είναι λιγότερο αυστηρές. Τα συστήματα αυτά λειτουργούν σχεδόν σε κάθε πτήση και η συνολική διάρκεια λειτουργίας τους είναι 3-5 φορές μεγαλύτερη από τη διάρκεια λειτουργίας του γενικού συστήματος αεροσκαφών.

Κατά προσέγγιση διάγραμμα αεροθερμικού POS για κινητήρα turbofan (είσοδος).

Το εύρος θερμοκρασίας της προστατευτικής τους δράσης είναι ευρύτερο (έως - 45 ° C) και λειτουργούν με συνεχή αρχή. Η κυκλική επιλογή δεν είναι κατάλληλη εδώ. Τύποι συστημάτων που χρησιμοποιούνται - αέριο-θερμικό και ηλεκτροθερμικό, καθώς και οι συνδυασμοί τους.

Στον αγώνα κατά γλάσοΕκτός από τα εποχούμενα συστήματα, χρησιμοποιείται επίσης η επίγεια επεξεργασία αεροσκαφών. Είναι αρκετά αποτελεσματικό, ωστόσο, αυτή η αποτελεσματικότητα είναι, θα λέγαμε, βραχύβια. Η ίδια η επεξεργασία χωρίζεται σε δύο τύπους.

Πρώτα- αυτή είναι η αφαίρεση του πάγου και του χιονιού που έχει ήδη σχηματιστεί κατά τη στάθμευση (στα αγγλικά αποπάγωμα ). Πραγματοποιείται με διάφορους τρόπους, από απλή μηχανική, δηλαδή αφαίρεση πάγου και χιονιού με το χέρι, με ειδικές συσκευές ή πεπιεσμένο αέρα, μέχρι την επεξεργασία επιφανειών με ειδικά υγρά.

Αντιμετώπιση του αεροσκάφους ATR-72-500.

Αυτά τα υγρά πρέπει να έχουν σημείο πήξης χαμηλότερο από την τρέχουσα θερμοκρασία αέρα κατά τουλάχιστον 10º. Αφαιρούν ή «λιώνουν» τον υπάρχοντα πάγο. Εάν δεν υπάρχει κατακρήμνιση κατά την επεξεργασία και η θερμοκρασία του αέρα είναι σχεδόν μηδενική ή μεγαλύτερη, μπορείτε να επεξεργαστείτε την επιφάνεια για να αφαιρέσετε τον πάγο απλά με ζεστό νερό.

Δεύτερος τύπος- αυτή είναι η επεξεργασία των επιφανειών του αεροσκάφους προκειμένου να αποτραπεί ο σχηματισμός πάγου και να μειωθεί η πρόσφυσή του στο δέρμα (στα Αγγλικά αντι-γλάσο). Αυτή η επεξεργασία πραγματοποιείται όταν υπάρχουν συνθήκες για πιθανή παγοποίηση. Η εφαρμογή πραγματοποιείται με συγκεκριμένο τρόπο με τη χρήση ειδικών μηχανικών συσκευών - ψεκαστήρες διαφόρων τύπων, που συνήθως βασίζονται σε εξοπλισμό αυτοκινήτου.

Αντιπαγωτική θεραπεία.

Το ειδικό υγρό αντιδραστηρίου που χρησιμοποιείται για αυτόν τον τύπο επεξεργασίας παρασκευάζεται με βάση νερό και γλυκόλη (προπυλενογλυκόλη ή αιθυλενογλυκόλη) με την προσθήκη πολλών άλλων συστατικών όπως πυκνωτικά, χρωστικές, επιφανειοδραστικές ουσίες (διαβρεκτικοί παράγοντες), αναστολείς διάβρωσης, κ.λπ. Η ποσότητα και η σύνθεση αυτών των προσθέτων είναι συνήθως εμπορικό μυστικό του κατασκευαστή. Το σημείο πήξης ενός τέτοιου υγρού είναι αρκετά χαμηλό (έως -60 ° C).

Η επεξεργασία πραγματοποιείται αμέσως πριν από την απογείωση. Το υγρό σχηματίζει μια ειδική μεμβράνη στην επιφάνεια του πλαισίου του αεροσκάφους που αποτρέπει το πάγωμα της βροχόπτωσης. Μετά την επεξεργασία, το αεροσκάφος έχει χρόνο να απογειωθεί (περίπου μισή ώρα) και να ανέβει στο υψόμετρο στο οποίο οι συνθήκες πτήσης αποκλείουν την πιθανότητα παγοποίησης. Όταν επιτευχθεί μια ορισμένη ταχύτητα, η προστατευτική μεμβράνη αφαιρείται από την εισερχόμενη ροή αέρα.

KS-135. Αντιπάγωμα.

Επεξεργασία αεροσκαφών Boeing 777 (αντιπαγοποίησης).

Αντιπαγοποίηση αεροσκάφους Boeing-777.

Για διάφορες καιρικές συνθήκες, σύμφωνα με τα πρότυπα SAE (SAE AMS 1428 & AMS 1424), υπάρχουν τέσσερις τύποι τέτοιων υγρών. Τύπος Ι– υγρό αρκετά χαμηλού ιξώδους (τις περισσότερες φορές χωρίς πυκνωτικό). Χρησιμοποιείται κυρίως για χειρουργική επέμβαση de-γλάσο. Ταυτόχρονα, μπορεί να θερμανθεί σε θερμοκρασία 55 ° - 80 ° C. Μετά τη χρήση, στραγγίζει εύκολα από την επιφάνεια μαζί με τα υπολείμματα του διαλυμένου πάγου. Για ευκολότερη αναγνώριση μπορεί να βαφτεί πορτοκαλί.

Τύπος II. Είναι ένα υγρό που μερικές φορές ονομάζεται "ψευδοπλαστικό". Περιέχει ένα πολυμερές πυκνωτικό και επομένως έχει αρκετά υψηλό ιξώδες. Αυτό του επιτρέπει να παραμείνει στην επιφάνεια του αεροσκάφους μέχρι να φτάσει σε ταχύτητα κοντά στα 200 km/h, μετά την οποία παρασύρεται από την επερχόμενη ροή. Έχει ανοιχτό κίτρινο χρώμα και χρησιμοποιείται για μεγάλα εμπορικά αεροσκάφη.

Τύπος Ι V . Αυτό το υγρό είναι κοντά σε παραμέτρους με τον τύπο II, αλλά έχει μεγαλύτερο χρόνο αναμονής. Δηλαδή, ένα αεροσκάφος που έχει υποστεί επεξεργασία με ένα τέτοιο αντιδραστήριο έχει μεγαλύτερο απόθεμα χρόνου πριν την απογείωση και σε πιο σοβαρές καιρικές συνθήκες. Το χρώμα του υγρού είναι πράσινο.

Ειδικά υγρά για αντιπαγωτική θεραπεία. Τύπος IV και τύπος Ι.

Τύπος III. Αυτό το υγρό βρίσκεται στις παραμέτρους του μεταξύ των τύπων Ι και ΙΙ. Έχει χαμηλότερο ιξώδες από τον τύπο II και ξεπλένεται από την αντίθετη ροή σε ταχύτητες άνω των 120 km/h. Σχεδιασμένο κυρίως για περιφερειακή και γενική αεροπορία. Το χρώμα είναι τις περισσότερες φορές ανοιχτό κίτρινο.

Έτσι για αντι-γλάσοΧρησιμοποιούνται αντιδραστήρια των τύπων II, III και IV. Χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τις καιρικές συνθήκες. Ο τύπος I μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε πνευμονικές καταστάσειςγλάσο (όπως παγετός, αλλά χωρίς βροχόπτωση).

Για τη χρήση (αραίωση) ειδικών υγρών, ανάλογα με τον καιρό, τη θερμοκρασία του αέρα και την πρόβλεψη για πιθανή παγοποίηση, υπάρχουν ορισμένες μέθοδοι υπολογισμού που χρησιμοποιούνται από το τεχνικό προσωπικό. Κατά μέσο όρο, η επεξεργασία μιας μεγάλης επένδυσης μπορεί να διαρκέσει έως και 3800 λίτρα συμπυκνωμένου διαλύματος.

Έτσι περίπου βρίσκονται τα πράγματα στο μέτωπο του αγώνα κατά της καθολικής γλάσο:) Δυστυχώς, ανεξάρτητα από το πόσο προηγμένα είναι τα σύγχρονα PIC ή τα επίγεια συστήματα αντιπαγοποίησης, έχουν δυνατότητες περιορισμένες από ορισμένα πλαίσια, εποικοδομητικά, τεχνικά ή άλλα, αντικειμενικά ή μη.

Η φύση, όπως πάντα, κάνει το φόρο της και τα τεχνικά κόλπα από μόνα τους δεν είναι πάντα αρκετά για να ξεπεραστούν τα αναδυόμενα προβλήματα γλάσοαεροσκάφος. Πολλά εξαρτώνται από το άτομο, τόσο από το προσωπικό πτήσης όσο και από το προσωπικό εδάφους, από τους δημιουργούς του αεροπορικού εξοπλισμού και από αυτούς που τον θέτουν σε καθημερινή λειτουργία.

Πάντα σε πρώτο πλάνο. Τουλάχιστον έτσι πρέπει να είναι :) Εάν αυτό είναι εξίσου ξεκάθαρο σε όλους όσους εμπλέκονται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο σε έναν τόσο υπεύθυνο τομέα ανθρώπινης δραστηριότητας όπως η αεροπορία, τότε μας περιμένει όλους ένα υπέροχο και ενδιαφέρον μέλλον :)

Θα τελειώσω εδώ. Σας ευχαριστώ που διαβάσατε μέχρι το τέλος. Μέχρι την επόμενη φορά.

Τέλος, ένα μικρό βίντεο. Ένα βίντεο για την επίδραση του γλάσου στο TU-154 (μια καλή ταινία, αν και παλιά :-)), το επόμενο για την αντιπαγωτική θεραπεία και μετά τη δουλειά του POS στον αέρα.

Οι φωτογραφίες μπορούν να κάνουν κλικ.

Σε περιοχές με δύσκολες κλιματολογικές συνθήκες, κατά την κατασκευή τεχνικών κατασκευών, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη ορισμένα κριτήρια που είναι υπεύθυνα για την αξιοπιστία και την ασφάλεια των κατασκευαστικών έργων. Αυτά τα κριτήρια, ειδικότερα, πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τους ατμοσφαιρικούς και κλιματικούς παράγοντες που μπορούν να επηρεάσουν αρνητικά την κατάσταση των κατασκευών και τη διαδικασία λειτουργίας των κατασκευών. Ένας από αυτούς τους παράγοντες είναι το ατμοσφαιρικό πάγο.

Το πάγο είναι η διαδικασία σχηματισμού, εναπόθεσης και ανάπτυξης πάγου στις επιφάνειες διαφόρων αντικειμένων. Το πάγωμα μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα της κατάψυξης υπερψυκτών σταγόνων ή υγρού χιονιού, καθώς και μέσω της άμεσης κρυστάλλωσης των υδρατμών που περιέχονται στον αέρα. Ο κίνδυνος αυτού του φαινομένου για τα κατασκευαστικά έργα έγκειται στο γεγονός ότι η συσσώρευση πάγου που σχηματίζεται στις επιφάνειές του οδηγεί σε αλλαγές στα σχεδιαστικά χαρακτηριστικά των κατασκευών (βάρος, αεροδυναμικά χαρακτηριστικά, συντελεστής ασφάλειας κ.λπ.), γεγονός που επηρεάζει την αντοχή και την ασφάλεια των μηχανολογικές κατασκευές.

Ιδιαίτερη προσοχή στο θέμα του παγώματος πρέπει να δοθεί κατά το σχεδιασμό και την κατασκευή γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (PTL) και γραμμών επικοινωνίας. Το πάγωμα των καλωδίων ηλεκτρικού δικτύου διακόπτει την κανονική λειτουργία τους και συχνά οδηγεί σε σοβαρά ατυχήματα και καταστροφές (Εικ. 1).

Εικ.1. Συνέπειες παγοποίησης ηλεκτρικών γραμμών

Ας σημειώσουμε ότι τα προβλήματα παγοποίησης των γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας είναι γνωστά εδώ και πολύ καιρό και υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντιμετώπισης της συσσώρευσης πάγου. Τέτοιες μέθοδοι περιλαμβάνουν επίστρωση με ειδικές ενώσεις κατά του πάγου, τήξη λόγω ηλεκτρικής θέρμανσης, μηχανική αφαίρεση πάγου, επένδυση και προληπτική θέρμανση συρμάτων. Αλλά όχι πάντα και δεν είναι όλες αυτές οι μέθοδοι αποτελεσματικές και συνοδεύονται από με μεγάλα έξοδα, απώλειες ισχύος.

Για τον εντοπισμό και την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών μεθόδων ελέγχου, είναι απαραίτητη η γνώση της φυσικής της διαδικασίας παγοποίησης. Στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης μιας νέας εγκατάστασης, είναι απαραίτητο να μελετηθούν και να αναλυθούν οι παράγοντες που επηρεάζουν τη διαδικασία, η φύση και η ένταση της εναπόθεσης πάγου, η μεταφορά θερμότητας της επιφάνειας πάγου και ο εντοπισμός των δυνητικά αδύναμων και πιο ευάλωτων περιοχών παγοποίησης. τη δομή της εγκατάστασης. Ως εκ τούτου, η δυνατότητα προσομοίωσης της διαδικασίας παγοποίησης κατά τη διάρκεια διαφορετικές συνθήκεςκαι αξιολογήστε πιθανές συνέπειεςΑυτό το φαινόμενο είναι ένα επείγον καθήκον τόσο για τη Ρωσία όσο και για την παγκόσμια κοινότητα.

Ο ρόλος των πειραματικών μελετών και της αριθμητικής μοντελοποίησης σε προβλήματα παγοποίησης

Η μοντελοποίηση του παγώματος των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας είναι μια εργασία μεγάλης κλίμακας, κατά την επίλυσή της σε μια πλήρη διατύπωση είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη πολλά παγκόσμια και τοπικά χαρακτηριστικά του αντικειμένου και του περιβάλλοντος. Τέτοια χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν: το μήκος της υπό εξέταση περιοχής, την τοπογραφία της γύρω περιοχής, τα προφίλ ταχύτητας ροής αέρα, τις τιμές υγρασίας και θερμοκρασίας ανάλογα με την απόσταση πάνω από την επιφάνεια της γης, θερμική αγωγιμότητα των καλωδίων, θερμοκρασίες μεμονωμένων επιφανειών κ.λπ. .

Η δημιουργία ενός πλήρους μαθηματικού μοντέλου ικανού να περιγράφει τις διαδικασίες παγοποίησης και την αεροδυναμική ενός παγωμένου σώματος είναι σημαντική και εξαιρετικά περίπλοκη μηχανολογικό πρόβλημα. Σήμερα, πολλά από τα υπάρχοντα μαθηματικά μοντέλα χτίζονται με βάση απλοποιημένες μεθόδους, όπου ορισμένοι περιορισμοί εισάγονται σκόπιμα ή ορισμένες από τις παραμέτρους που επηρεάζουν δεν λαμβάνονται υπόψη. Η βάση τέτοιων μοντέλων στις περισσότερες περιπτώσεις είναι στατιστικά και πειραματικά δεδομένα (συμπεριλαμβανομένων των προτύπων SNIP) που λαμβάνονται κατά τη διάρκεια εργαστηριακών μελετών και μακροπρόθεσμων παρατηρήσεων πεδίου.

Η δημιουργία και η διεξαγωγή πολυάριθμων και πολυμεταβλητών πειραματικών μελετών της διαδικασίας παγοποίησης απαιτεί σημαντικό οικονομικό και χρονικό κόστος. Επιπλέον, σε ορισμένες περιπτώσεις, λάβετε πειραματικά δεδομένα σχετικά με τη συμπεριφορά ενός αντικειμένου, για παράδειγμα σε ακραίες συνθήκες, απλά δεν γίνεται. Επομένως, υπάρχει μια αυξανόμενη τάση να συμπληρώνονται φυσικά πειράματα με αριθμητική μοντελοποίηση.

Ανάλυση διαφόρων κλιματικών φαινομένων με χρήση σύγχρονες μεθόδουςΗ μηχανική ανάλυση κατέστη δυνατή τόσο με την ανάπτυξη των ίδιων των αριθμητικών μεθόδων όσο και με την ταχεία ανάπτυξη των τεχνολογιών HPC (High Performance Computing technology), οι οποίες πραγματοποιούν την ικανότητα επίλυσης νέων μοντέλων και προβλημάτων μεγάλης κλίμακας σε επαρκές χρονικό πλαίσιο. Η μηχανική ανάλυση που πραγματοποιείται με τη χρήση προσομοίωσης υπερυπολογιστή εξασφαλίζει την πιο ακριβή λύση. Η αριθμητική μοντελοποίηση σάς επιτρέπει να λύσετε το πρόβλημα στο σύνολό του, να πραγματοποιήσετε εικονικά πειράματα με ποικίλες διάφορες παραμέτρους, να μελετήσετε την επίδραση πολλών παραγόντων στη διαδικασία υπό μελέτη, να προσομοιώσετε τη συμπεριφορά ενός αντικειμένου υπό ακραία φορτία κ.λπ.

Τα σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα υψηλής απόδοσης, με τη σωστή χρήση εργαλείων μηχανικής ανάλυσης, καθιστούν δυνατή την απόκτηση λύσης σε επαρκές χρονικό πλαίσιο και την παρακολούθηση της προόδου επίλυσης του προβλήματος σε πραγματικό χρόνο. Αυτό μειώνει σημαντικά το κόστος διεξαγωγής πολυμεταβλητών πειραμάτων λαμβάνοντας υπόψη τις πολυκριτηριακές συνθέσεις. Ένα φυσικό πείραμα, σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο στα τελικά στάδια έρευνας και ανάπτυξης, ως επαλήθευση μιας αριθμητικά ληφθείσας λύσης και επιβεβαίωση μεμονωμένων υποθέσεων.

Υπολογιστική μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης

Μια προσέγγιση δύο σταδίων χρησιμοποιείται για τη μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης. Αρχικά υπολογίζονται οι παράμετροι ροής της φάσης φορέα (ταχύτητα, πίεση, θερμοκρασία). Μετά από αυτό, η διαδικασία παγοποίησης υπολογίζεται απευθείας: μοντελοποίηση της εναπόθεσης σταγονιδίων υγρού στην επιφάνεια, υπολογισμός του πάχους και του σχήματος του στρώματος πάγου. Καθώς το πάχος του στρώματος πάγου αυξάνεται, το σχήμα και το μέγεθος του εξορθολογισμένου σώματος αλλάζει και οι παράμετροι ροής υπολογίζονται εκ νέου χρησιμοποιώντας τη νέα γεωμετρία του βελτιωμένου σώματος.

Ο υπολογισμός των παραμέτρων ροής του μέσου εργασίας γίνεται μέσω της αριθμητικής λύσης ενός συστήματος μη γραμμικών διαφορικών εξισώσεων που περιγράφουν τους βασικούς νόμους διατήρησης. Ένα τέτοιο σύστημα περιλαμβάνει την εξίσωση συνέχειας, την εξίσωση της ορμής (Navier-Stokes) και την ενέργεια. Το πακέτο χρησιμοποιεί εξισώσεις Navier-Stokes (RANS) με μέσο όρο του Reynolds και τη μέθοδο LES με μεγάλο στροβιλισμό για να περιγράψει τυρβώδεις ροές. Ο συντελεστής μπροστά από τον όρο διάχυσης στην εξίσωση ορμής βρίσκεται ως το άθροισμα του μοριακού και τυρβώδους ιξώδους. Για να υπολογίσετε το τελευταίο, σε αυτό το έργο, χρησιμοποιείται το μοντέλο διαφορικού στροβιλισμού μιας παραμέτρου Spallart-Allmaras, το οποίο χρησιμοποιείται ευρέως σε προβλήματα εξωτερικής ροής.

Η μοντελοποίηση της διαδικασίας παγοποίησης πραγματοποιείται με βάση δύο ενσωματωμένα μοντέλα. Το πρώτο από αυτά είναι το μοντέλο τήξης και στερεοποίησης. Δεν περιγράφει ρητά την εξέλιξη της διεπαφής υγρού-πάγου. Αντίθετα, το σκεύασμα ενθαλπίας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του τμήματος του υγρού στο οποίο σχηματίζεται η στερεά φάση (πάγος). Σε αυτή την περίπτωση, η ροή πρέπει να περιγράφεται με ένα μοντέλο ροής δύο φάσεων.

Το δεύτερο μοντέλο που επιτρέπει σε κάποιον να προβλέψει το σχηματισμό πάγου είναι το μοντέλο λεπτής μεμβράνης, το οποίο περιγράφει τη διαδικασία εναπόθεσης σταγονιδίων στα τοιχώματα ενός απλοποιημένου σώματος, επιτρέποντας έτσι να αποκτήσει μια επιφάνεια διαβροχής. Σύμφωνα με αυτή την προσέγγιση, ένα σύνολο υγρών σωματιδίων Lagrangian που έχουν μάζα, θερμοκρασία και ταχύτητα περιλαμβάνεται στην εξέταση. Αλληλεπιδρώντας με τον τοίχο, τα σωματίδια, ανάλογα με την ισορροπία των ροών θερμότητας, μπορούν είτε να αυξήσουν το στρώμα πάγου είτε να το μειώσουν. Με άλλα λόγια, μοντελοποιείται τόσο η επιφανειακή παγοποίηση όσο και η τήξη του στρώματος πάγου.

Ως παράδειγμα που απεικονίζει τις δυνατότητες της συσκευασίας για τη μοντελοποίηση του παγώματος σωμάτων, εξετάστηκε το πρόβλημα μιας ροής αέρα που ρέει γύρω από έναν κύλινδρο με ταχύτητα U=5 m/s και θερμοκρασία T=-15 0C. Η διάμετρος του κυλίνδρου είναι 19,5 mm. Για να διαιρεθεί η υπολογιστική περιοχή σε όγκους ελέγχου, χρησιμοποιήθηκε ένας πολυεδρικός τύπος κυψελών, με ένα πρισματικό στρώμα κοντά στην επιφάνεια του κυλίνδρου. Επιπλέον, για καλύτερη ανάλυσηΤο τοπικό πλέγμα χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση του ίχνους μετά τον κύλινδρο. Το πρόβλημα λύθηκε σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, χρησιμοποιώντας ένα μονοφασικό μοντέλο ρευστού, υπολογίστηκαν τα πεδία ταχυτήτων, πιέσεων και θερμοκρασιών για τον «ξηρό» αέρα. Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται είναι σε ποιοτική συμφωνία με πολυάριθμες πειραματικές και αριθμητικές μελέτες για μονοφασική ροή γύρω από έναν κύλινδρο.

Στο δεύτερο στάδιο, σωματίδια Lagrangian εγχύθηκαν στη ροή, προσομοιώνοντας την παρουσία λεπτών σταγονιδίων νερού στη ροή του αέρα, οι τροχιές των οποίων, καθώς και το πεδίο απόλυτης ταχύτητας αέρα, παρουσιάζονται στο Σχ. 2. Η κατανομή του πάχους του πάγου στην επιφάνεια του κυλίνδρου για διαφορετικούς χρόνους φαίνεται στο Σχ. 3. Το μέγιστο πάχος του στρώματος πάγου παρατηρείται κοντά στο σημείο στασιμότητας της ροής.

Εικ.2. Τροχιές πτώσης και βαθμωτό πεδίο απόλυτης ταχύτητας αέρα

Εικ.3. Πάχος στρώματος πάγου σε διαφορετικούς χρόνους

Χρόνος που δαπανάται για τον υπολογισμό ενός δισδιάστατου προβλήματος ( φυσικό χρόνο t=3600c), ανήλθαν σε 2800 ώρες πυρήνα, χρησιμοποιώντας 16 υπολογιστικούς πυρήνες. Ο ίδιος αριθμός ωρών πυρήνα χρειάζεται για να υπολογιστεί μόνο t=600 s στην τρισδιάστατη περίπτωση. Αναλύοντας το κόστος χρόνου για τον υπολογισμό των δοκιμαστικών μοντέλων, μπορούμε να πούμε ότι για υπολογισμούς στην πλήρη διατύπωση, όπου ο υπολογιστικός τομέας θα αποτελείται ήδη από αρκετές δεκάδες εκατομμύρια κελιά, όπου θα ληφθεί υπόψη μεγαλύτερο αριθμόσωματίδια και σύνθετη γεωμετρία αντικειμένων, θα απαιτηθεί σημαντική αύξηση της απαιτούμενης υπολογιστικής ισχύος υλικού. Από αυτή την άποψη, για να πραγματοποιηθεί πλήρης μοντελοποίηση προβλημάτων τρισδιάστατου παγοποίησης σωμάτων, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιηθούν σύγχρονες τεχνολογίες HPC.