یخ زدگی هواپیما - شرایط، علل و پیامدها

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

آمارها نشان می دهد که درصد مرگ و میر در سوانح هوایی بسیار کمتر از موارد دیگر حمل و نقل است. یخ زدگی هواپیما یکی از علل شایع تصادفات است، بنابراین مبارزه با آن بیشتر مورد توجه قرار می گیرد. در صورت تصادف قطار، کشتی یا اتومبیل، افراد شانس نسبتاً بالایی برای زنده ماندن دارند. سقوط خطوط هوایی، به استثنای موارد نادر، منجر به مرگ همه مسافران می شود.

چه چیزی باعث ایجاد یخ می شود

قسمت های زیر از بدنه هواپیما اغلب در معرض یخ زدگی قرار می گیرند:

• دم و بال لبه های جلو؛
• ورودی هوای موتور؛
• تیغه های ملخ برای انواع موتورهای مربوطه.

تشکیل یخ روی بالها و دم منجر به افزایش درگ، وخامت پایداری و کنترل پذیری هواپیما می شود. در بدترین موارد، کنترل‌ها (آیلرون، فلپ و غیره) به سادگی می‌توانند به سمت بال منجمد شوند و کنترل هواپیما تا حدی یا به طور کامل فلج می‌شود.

یخ زدگی ورودی های هوا یکنواختی جریان هوای ورودی به موتورها را مختل می کند.پیامد این امر عملکرد ناهموار موتورها و بدتر شدن کشش، خرابی در عملکرد واحدها است. لرزش هایی ظاهر می شود که می تواند منجر به از بین رفتن کامل موتورها شود.

در هواپیماهای ملخی فن و توربوپراپ، یخ زدن لبه های پروانه به دلیل افت راندمان پروانه باعث کاهش جدی سرعت پرواز می شود. در نتیجه، کشتی ممکن است "خود را" به مقصد خود نرساند، زیرا مصرف سوخت در سرعت پایین‌تر ثابت می‌ماند یا حتی افزایش می‌یابد.

یخبندان زمینی هواپیما

یخ می تواند روی زمین یا در حال پرواز باشد. در حالت اول، شرایط یخ زدگی هواپیما به شرح زیر است:

• در هوای صاف در دمای زیر صفر، سطح هواپیما بیشتر از جو اطراف خنک می شود. به همین دلیل، بخار آب موجود در هوا به یخ تبدیل می شود - یخ زدگی یا یخ زدگی رخ می دهد. ضخامت پلاک معمولاً از چند میلی متر تجاوز نمی کند. به راحتی می توان آن را حتی با دست جدا کرد.
• در دماهای نزدیک به صفر و رطوبت بالا، آب فوق خنک موجود در جو به شکل پلاک روی بدنه هواپیما می نشیند. بسته به شرایط آب و هوایی خاص، پوشش از شفاف در دماهای بالاتر تا پوشش مات یخ‌مانند در دماهای پایین‌تر متفاوت است.
• یخ زدن روی سطح هواپیما مه، باران یا برفک. این نه تنها در نتیجه بارندگی، بلکه هنگامی که برف و لجن از زمین در حین تاکسی به بدنه برخورد می کند نیز ایجاد می شود.

همچنین نوعی پدیده به عنوان "یخ سوخت" وجود دارد. هنگامی که نفت سفید در مخازن دمای کمتری نسبت به هوای اطراف دارد، آب اتمسفر شروع به ته نشین شدن در منطقه ای می کند که مخازن در آن قرار دارند و یخ تشکیل می شود. ضخامت لایه گاهی به 15 میلی متر یا بیشتر می رسد. این نوع یخ زدن هواپیما خطرناک است زیرا رسوبات اغلب شفاف بوده و به سختی قابل تشخیص هستند. علاوه بر این، رسوب فقط در منطقه مخزن سوخت تشکیل می شود، در حالی که بقیه بدنه هواپیما تمیز می ماند.

یخ در هوا

نوع دیگر یخ بستن هواپیما، تشکیل یخ روی بدنه کشتی در طول پرواز است. هنگام پرواز در باران سرد، نم نم نم نم باران، برف و یا مه رخ می دهد. یخ اغلب روی بال ها، دم ها، موتورها و سایر قسمت های بیرون زده بدن تشکیل می شود.

سرعت تشکیل پوسته یخی متفاوت است و به شرایط آب و هوایی و طراحی هواپیما بستگی دارد. مواردی از تشکیل پلاک با سرعت 25 میلی متر در دقیقه وجود داشته است. سرعت هواپیما در اینجا نقش دوگانه ای ایفا می کند - تا یک آستانه خاص، به دلیل اینکه رطوبت بیشتری در هر واحد زمان روی سطح هواپیما می افتد، به افزایش یخ هواپیما کمک می کند. اما سپس، با شتاب بیشتر، سطح از اصطکاک با هوا گرم می شود و شدت تشکیل یخ کاهش می یابد.

یخ زدگی هواپیما در حین پرواز اغلب در ارتفاعات تا 5000 متر رخ می دهد. بنابراین پیشاپیش نهایت توجه به مطالعه شرایط آب و هوایی منطقه می باشد.برخاستن و فرود. یخ زدگی در ارتفاعات بسیار نادر است، اما همچنان ممکن است.

یخ زدایی با POL

نقش اصلی در جلوگیری از یخ زدگی، درمان هواپیما با مایع ضد یخ (AFL) است. پیشروان در تولید عوامل یخ زدایی، شرکت آمریکایی داو کیمیکال و فناوری یخ زدایی کرایوتک کانادا هستند. شرکت‌ها دائماً در حال توسعه و بهبود خط معرف‌های خود هستند.

حوزه های اولویت تحقیقاتی سرعت یخ زدایی و مدت زمان یخ زدایی هواپیما است. انواع مختلف مایع ضد یخ وظیفه این فرآیندها را بر عهده دارند، بنابراین پردازش هواپیما همیشه در دو مرحله انجام می شود. در کل چهار نوع معرف وجود دارد که در پردازش هواپیما استفاده می شود. مایعات نوع اول وظیفه حذف یخ موجود از بدنه هواپیما را بر عهده دارند. ترکیبات نوع II، III و IV برای مدت معینی از بدن در برابر یخ زدگی محافظت می کنند.

فرآوری هواپیما بر روی زمین

ابتدا، هواپیما با مایع نوع I رقیق شده با آب داغ تا دمای 60-80 0C درمان می شود. غلظت معرف بر اساس شرایط آب و هوایی انتخاب می شود. اغلب یک رنگ در ترکیب گنجانده می شود تا پرسنل تعمیر و نگهداری بتوانند یکنواختی پوشش هواپیما با مایع را کنترل کنند. علاوه بر این، مواد خاصی که POL را تشکیل می دهند، پوشش محصول را بهبود می بخشد.

مرحله دوم پردازش مرحله بعدی استمایع، معمولا نوع IV. به طور کلی با ترکیب نوع II یکسان است، اما با استفاده از تکنولوژی مدرن تر تولید می شود. نوع III بیشتر برای یخ زدایی هواپیماهای خطوط هوایی مختلف محلی استفاده می شود. مایع نوع IV به طور مرتب و بر خلاف نوع I با سرعت کم اسپری می شود. هدف از درمان این است که اطمینان حاصل شود که هواپیما به طور یکنواخت با یک لایه ضخیم از ترکیب پوشیده شده است که اجازه نمی دهد آب روی سطح هواپیما یخ بزند.

در طول اکشن، فیلم به تدریج "ذوب می شود" و با بارش واکنش نشان می دهد. تولیدکنندگان در حال انجام تحقیقاتی هستند که برای افزایش طول مدت لایه محافظ طراحی شده است. امکان به حداقل رساندن تأثیر اجزای مضر مایعات ضد یخ بر محیط زیست نیز در حال بررسی است. به طور کلی، AOL بهترین راه برای مقابله با یخ زدگی هواپیما در حال حاضر است.

سیستم های ضد یخ

ترکیب‌هایی که هواپیماها روی زمین کار می‌کنند، به‌طور ویژه ساخته شده‌اند تا در هنگام برخاستن، از سطح بدن «دمیده شوند» تا باعث کاهش ارتفاع نشود. سپس باتوم توسط سنسورهای یخ هواپیما گرفته می شود. در لحظه مناسب به سیستم هایی که از تشکیل یخ در حین پرواز جلوگیری می کنند فرمان می دهند. آنها به مکانیکی، شیمیایی و حرارتی (هوا گرمایی و الکترو حرارتی) تقسیم می شوند.

سیستم های مکانیکی

بر اساس اصل تغییر شکل مصنوعی سطح بیرونی بدنه کشتی که در نتیجه آن یخ می شکند و توسط جریان هوای ورودی از بین می رود. مثلا روی بال هاپرهای هواپیما با محافظ های لاستیکی با سیستم محفظه های هوا در داخل تقویت شده است. پس از اینکه هواپیما شروع به یخ زدن کرد، ابتدا هوای فشرده به محفظه مرکزی می رسد که یخ را می شکند. سپس محفظه های جانبی باد می شوند و یخ از روی سطح پرتاب می شود.

سیستم های شیمیایی

عملکرد چنین سیستمی مبتنی بر استفاده از معرف هایی است که در ترکیب با آب، مخلوط هایی با نقطه انجماد پایین تشکیل می دهند. سطح قسمت مورد نظر بدنه هواپیما با ماده متخلخل خاصی پوشیده شده است که از طریق آن مایعی وارد می شود که یخ را حل می کند. سیستم های شیمیایی در اواسط قرن بیستم به طور گسترده در هواپیماها استفاده می شد، اما اکنون آنها عمدتا به عنوان یک روش پشتیبان برای تمیز کردن شیشه جلو استفاده می شوند.

سیستم های حرارتی

در این سیستم ها، یخ زدگی با گرم کردن سطح با هوای داغ و گازهای خروجی از موتورها یا با برق از بین می رود. در مورد دوم، سطح نه به طور مداوم، بلکه به صورت دوره ای گرم می شود. مقداری یخ اجازه یخ زدن دارد و پس از آن سیستم روشن می شود. آب یخ زده از سطح جدا شده و توسط جریان هوا منتقل می شود. بنابراین، یخ ذوب شده روی بدنه هواپیما پخش نمی شود.

مدرن ترین پیشرفت در این زمینه سیستم الکتروترمال است که توسط GKN اختراع شده است. یک فیلم پلیمری ویژه با افزودن فلز مایع به بال های هواپیما اعمال می شود. انرژی را از سیستم داخل هواپیما می گیرد و دمای سطح بال را از 7 تا 21 0C حفظ می کند. این جدیدترین سیستم به طور گسترده در هواپیماهای بوئینگ استفاده می شود.787.

علیرغم تمام سیستم های امنیتی "فانتزی"، یخ بستن نیاز به نهایت توجه از طرف شخص دارد. بی توجهی اندک اغلب به تراژدی های بزرگ منجر می شد. بنابراین، با وجود توسعه سریع فناوری، ایمنی افراد هنوز تا حد زیادی به خودشان بستگی دارد.