Если вы часто летаете, то, вероятно, вы были в аэропорту в ожидании рейса куда-то в зимнее путешествие, когда голос сотрудника авиакомпании объявлял по внутренней связи, что будет небольшая задержка, пока самолет будет обработан от обледенения. Но как на самом деле работает этот процесс и зачем он нужен?
Как инженер-механик , изучающий образование инея и капель воды на поверхностях, я пришел к пониманию важности противообледенительной обработки самолетов. Действительно, противообледенительная обработка является важным шагом безопасности, выполняемым авиакомпаниями в зимние дни из-за того, как снег и лед могут повлиять на физику полета.
Почему деайс?
Короче говоря, противообледенительная обработка необходима, поскольку снег и лед на крыльях самолета могут уменьшить подъемную силу на целых 30% . Подъемная сила — это вертикальная сила, которая удерживает самолет в небе. Она возникает, когда воздух обтекает крылья самолета.
Лед и снег могут изменить то, как воздух течет по крыльям, что может повлиять на способность пилота маневрировать и управлять самолетом. Он также может увеличить скорость сваливания, что тоже нехорошо. Скорость сваливания — это минимальная скорость, необходимая самолету для создания достаточной подъемной силы, чтобы удерживаться в воздухе.
Кроме того, лед на крыльях может отколоться в полете, что может привести к повреждению одного или нескольких закрылков на крыльях или двигателя. Излишне говорить, что противообледенительная обработка стала неотъемлемой частью полетов, особенно в зимние месяцы.
Химикаты для борьбы с гололедом
Большинство людей знакомы с химическими антиобледенителями, которые используются на дорогах в зимние месяцы. Однако соли в этих продуктах могут быть едкими, поэтому их не используют на самолетах.
Авиационные антиобледенители состоят из водного раствора гликоля — бесцветной органической жидкости без запаха — смешанного с различными добавками. Эти добавки могут включать загуститель; вещество, предотвращающее коррозию; поверхностно-активное вещество, снижающее поверхностное натяжение ; антипирен и краситель.
Гликоли очень хорошо снижают температуру замерзания воды, что затрудняет замерзание воды или сохранение ее в замороженном состоянии на поверхностях. Пропиленгликоль и этиленгликоль являются двумя наиболее распространенными типами, которые обычно составляют от 30% до 70% раствора для размораживания .
В течение многих лет в антиобледенителях использовался только этиленгликоль из-за его низкой стоимости. Однако, поскольку пропиленгликоль менее токсичен для дикой природы и людей, его внедрение коммерческими авиалиниями неуклонно росло с 1980-х годов.
Как происходит процесс удаления льда?
Авиакомпании используют четыре стандартных типа жидкостей при борьбе с обледенением самолетов. Эти жидкости имеют различную вязкость (вязкость — это мера сопротивления жидкости течению) и время защитного действия, то есть период времени, в течение которого жидкости, как ожидается, будут защищать самолет в условиях снега или обледенения.
В Соединенных Штатах авиакомпании обычно используют двухэтапный процесс перед полетом. Сначала они выполняют противообледенительную обработку с использованием либо подогретой жидкости типа I, либо подогретого раствора жидкости типа I и воды.
Противообледенительная обработка удаляет существующий лед и снег с крыльев самолета, поэтому авиакомпании часто нагревают противообледенительную жидкость до температуры около 140–150 градусов по Фаренгейту (60–66 градусов по Цельсию) перед применением.
Жидкости типа I являются самыми жидкими из противообледенительных жидкостей, и они часто бывают красного или оранжевого цвета. Они легче всего распределяются по поверхности самолета, поскольку имеют самую низкую вязкость. Поскольку они достаточно жидкие, чтобы стекать с самолета, когда он не движется — или движется медленно — их можно наносить на любой самолет.
Но в результате они также имеют самое короткое время задержки, часто менее 20 минут в зависимости от погодных условий. Однако это время задержки варьируется и может быть менее пяти минут для снега, если температура наружного воздуха ниже 14°F (минус 10°C).
Затем наземные службы обычно наносят на самолет антиобледенительную жидкость — часто Тип II или Тип IV. Антиобледенительные растворы используются для предотвращения будущего накопления снега и льда на крыльях самолетов.
Жидкости типа II и типа IV содержат загустители, которые увеличивают их вязкость. Эти загустители позволяют жидкости дольше оставаться на самолете, помогая растапливать вновь образующийся иней или лед. Это приводит к более длительному времени выдержки — часто более 30 минут для снега — но это также означает, что самолету необходимо развивать более высокую скорость, чтобы сдвинуть или сдуть жидкость.
После нанесения жидкости типа II и IV обычно остаются на самолете до тех пор, пока самолет не вырулит на взлетно-посадочную полосу во время взлета. К тому времени он наберет достаточную скорость, чтобы создать силу сдвига, необходимую для удаления жидкости с самолета. Жидкости типа II имеют прозрачный или бледно-соломенный цвет, тогда как жидкости типа IV обычно имеют зеленый цвет. Включение цветного красителя помогает наземной команде четко видеть, какие части самолета были покрыты, а какие еще требуют нанесения.
Жидкости типа III уже не так распространены. Они разработаны для сдвига на более низких скоростях и поэтому иногда используются на небольших самолетах местных авиалиний, поскольку эти самолеты обычно не летают так быстро, как коммерческие реактивные лайнеры.
Воздействие противообледенительной обработки на окружающую среду
Экологические соображения также являются важной частью борьбы с обледенением. Гликоли требуют много кислорода для биоразложения, что может привести к истощению растворенного кислорода в ручьях или озерах . Это, в свою очередь, может угрожать водной флоре и фауне, такой как рыба и другие организмы, которым растворенный кислород необходим для дыхания.
Кроме того, этиленгликоль токсичен для дикой природы, поэтому Агентство по охране окружающей среды требует от аэропортов контролировать ливневые стоки. По этой причине большинство аэропортов собирают и очищают ливневые стоки на месте или отправляют их на муниципальные очистные сооружения.
Аэропорты также все чаще начинают использовать системы сбора жидкости для переработки гликолей и захвата добавок в этих жидкостях, которые часто также токсичны. Они часто используют специальные зоны снаружи для обработки самолетов от обледенения, чтобы собирать и хранить жидкости после того, как они стекают с самолета, в подземных резервуарах, пока их не можно будет переработать.
Атмосферное обледенение
Во время полета самолеты используют другие технологии для снижения риска обледенения. Например, большинство современных самолетов используют системы отбора воздуха , которые направляют горячий воздух из компрессора двигателя через внутренние воздуховоды к передним кромкам крыльев и другим критическим областям, чтобы помочь предотвратить нарастание льда, пока самолет находится в небе.
Некоторые самолеты также используют электронагреваемые панели , встроенные в крылья самолета, для генерации тепла. Эти системы управления обычно не могут использоваться, когда самолет находится на земле, поскольку они полагаются на холодный воздух, проходящий по поверхности крыла. Этот поток воздуха обычно достигается на крейсерской высоте и необходим для предотвращения перегрева поверхности самолета.
Авиакомпании иногда могут также использовать ледофобные покрытия , чтобы помочь предотвратить образование нового льда и прилипание к внешним поверхностям самолетов. Эти покрытия задерживают то, как скоро может образоваться новый лед. Они также могут уменьшить прочность сцепления льда с поверхностью.
На крыльях небольших самолетов могут также использоваться надувные резиновые полосы, называемые пневматическими сапогами, которые можно надувать по мере необходимости, чтобы отколоть скопившийся лед на передней кромке крыльев.
Полеты — это настоящее современное научное чудо. Множество инженерных разработок направлено не только на то, чтобы поднять самолет в воздух, но и на то, чтобы он не обледенел во время полета. Так что в следующий раз, когда вы столкнетесь с задержкой в аэропорту из-за погодных условий, просто помните, что для обеспечения как безопасного полета, так и по-настоящему воодушевляющего необходимо противообледенительное покрытие.
