یخ زدگی هواپیما+ یخ زدگی شیشه هواپیما+سیستم های حرارتی هوایی +Weeping Wings

یخ زدگی هواپیما+ یخ زدگی شیشه هواپیما+سیستم های حرارتی هوایی +Weeping Wings

این تاپیک راهنمایی است بر مباحثی نظیر :

حوادث ناشی از یخ زدگی
ساختار یخ
تجهیزات امحای یخ

قبل از همه مباحث باید به یک سوال سواسی پاسخ داده شود ، اینکه چرا یخ زدگی یک معضل و چالش می باشد؟

فرض کنید که در حین پرواز کمک خلبان از یخ زدگی سطح هواپیما سخن بگوید ، خوب شما با یک مشکل روبرو شده اید زیرا یخ جریان ملایم هوا را از بین می برد و باعث افزایش نیروی پسا می شود . همچنین یخ سطح هواپیما باعث می شود تا ایرفویل ها نتوانند میزان لیفت مورد نیاز را برای هواپیما ایجاد کنند. وزن یخ معمولا در برابر اختلال جریان هوایی که ایجاد می کند مقداری ناچیز است .

2

برای رفع این مشکل عموما سعی می شود تا از حداکثر توان موتور برای غلبه بر نیروی پسا استفاده نمود و دماغه هواپیما را به سمت بالا قرار می دهند تا ارتفاع دلخواه تنظیم شود. در این شرایط AOA (زاویه حمله) نیز افزایش می یابد . در این شرایط یخ در زیر بال ها و تقریبا کل سطح جلویی بدنه شامل ورودی های هوا ، پیشرانه ،‌ سپرهای باد ،‌ آنتن ها و پوسته جلوی هواپیما انباشته می شود . در این شرایط گرما به درستی انتقال نمی یابد ،‌آنتن ها به قدری با سرعت شروع به لرزش می کنند که امکان شکستن آن ها وجود دارد. این موضوع می تواند در ناوبری و ارتباطات هواپیما مشکل ایجاد کند .
همچنین در هواپیماهای کوچک یخ به قدری می تواند انباشته شود که مانع ادامه فرآیند پرواز شود ! در این شرایط هواپیما با از کار افتادن (موتورها) روبرو می شود .
در واقع در حین یخ زدگی شرایط از کارافتادگی(استال) در سرعت های بسیار بالاتر و زاویه حمله های بسیار کمتر از میزان نرمال به وقوع می پیوندد. موتور هواپیما نیز در این شرایط می تواند به دو دلیل از کار بیفتد : ۱- یخ زدگی کاربراتور ۲- مسدود شدن ورودی هوا در موتورهای انژکتوری . همچنین اندازه گیرند سوخت نیز در این شرایط تحت تاثیر قرار می گیرد.

3

آماری از سانحه های هوایی حاصل از آب و هوا و میزان دخالت فاکتورهای مختلف

4

انواع تشکیل یخ برروی بدنه هواپیما

حتما بخوانید  برترین جنگنده های دنیا + یوروفایتر تایفون

انواع گوناگون تشکیل یخ روی هواپیما کاملا قابل تشخیص نیستند ولی می توان آنها را به گونه های زیر تقسیم کرد:

  • شبنم یخی Hoar Frost
  • یخ کدر Rime Ice
  • یخ شفاف Clear Ice
  • یخ باران Rain Ice
  • برف آبدار Pack Snow

1.شبنم یخی Hoar Frost
این تنها نوع یخ زدگی روی بدنه هواپیما در هوای صاف است. شبنم یخی در شرایط زیر می تواند ایجاد گردد:
الف) بروی هواپیمایی که روی زمین در فضای باند پارک شده است.
ب) بروی هواپیمای در حال پرواز
ج) در شب با آسمان صاف هنگامی که دمای هوا کمتر تز دمای نقطه شبنم باشد این نوع یخ بروی هواپیما پارک شده تشکیل می گردد
د) روی بدنه هواپیما که در سطوح فوقانی خیلی سرد حرکت می کند

اثرات شبنم یخی
الف) رسوب شدن آن روی آنتن ها با عث اختلال در سیستم مخابراتی هواپیما می شود.
ب) موقع پرواز و جدا شدن از سطح باند ایجاد مشکل می نماید.
ج) شیشه جلوی هواپیما را کدر می کند.

2.یخ کدر Rime Ice
هنگام برخورد قطرکهای فوق سرد با سطحی که دمای آن زیر صفر است تشکیل می شود.یخ های کدر بیشتر در مه های یخی تشکیل می گردد اکثرا بروی بالهای طولی و روی مفاصل هواپیما بصورت کریستال متخلخل و برنگ سفید است. چگالی آن کم و براحتی شکسته می شود.

خطرات ناشی از یخ کدر
الف) خواص آیرودینامیکی بالها را تغییر می دهد
ب) مدخل ورودی کاربراتور را مسدود می کند.

3.یخ شفاف Clear Ice
این نوع یخ با پوشش شفاف یا نیمه شفاف با سطحی صاف و صیقلی ظاهر می شود و از این رو به آن یخ شفاف می گویند. از خطرناکترین نوع یخ زدگی هواپیما محسوب می گردد. در ابتدا ،سطح آنها روی بالها هموار است.ولی با افزایش مقدار آن بصورت ناهموار ظاهر می شود. آنها بسختی کنده می شوند و براحتی نمی شکنند. مهمترین خطری که یخ شفاف برای هواپیما ایجاد می کند خطر آیرو دینامیکی است که همواره موجب افزایش وزن می شود و اگر توزیع آنها روی بدنه و بالها ناهمگون باشد باعث لرزش می گردد.

4.یخ باران Rain Ice
این نوع یخ زدگی مشابه یخ شفاف است ،خطرات ناشی از تغییر شکل آیرودینامیکی هواپیما در این نوع یخ زدگی عمده می باشد. اکثرا در جلوی جبهه گرم و پشت جبهه سرد مشاهده می شود. اکثر اوقات با توده های هوای سرد همراه است.

حتما بخوانید  نخستین عکس از یک سیاه چاله توسط ستاره شناسان

5.برف آبدار Pack Snow
برف خشک به هواپیما نمی چسبد با این حال اگر آب فوق سرد وجود داشته باشد هنگام برخورد آن با هواپیما منجمد شده و یخ زدگی رخ می دهد.

خوب الان می دونیم که تشکل یخ چه مشکلاتی می تونه به دنبال داشته باشه ! این رو در نظر داشته باشید که یک لایه یه به قطر یک برگ کاغذ می تونه لیفت رو تا ۳۰ درصد کاهش و درگ رو تا ۴۰ درصد افزایش بده !

اما باید چه کارهایی انجام داد؟

اولین کار تشخیص یخ بر روی سطوح هواپیما است این کار نیز به این روش ها انجام می گیرد :
۱- سنسورهای الکترنیکی موجود بر روی سطوح هواپیما که البته برخی اوقات دچار اشتباه تشخیص نیز می شوند .
۲- نوعی سیستم تشخیص که در آن میزانی یخ بر روی یک سنجنده قرار میگیرد ، حال اگر یخ اضافه بر روی این سنجنده تشکیل شود سیستم های ضد یخ به کار می افتند. سنجنده با میزان بسیار کم یخ مشکل ندارد ولی با اضافه شدن یخ این سنجنده به کار می افتد و هشدارش را شروع می کند.

این دو روش باعث می شوند تا سیستم های امحای یخ تنها در صورت نیاز روشن شوند و در مصرف سوخت و انرژی صرفه جویی شود.

اما روش های امحای یخ به چه صورتی می باشند ؟

۱- سیستم های ضد یخ : این سیستم ها قبل از اینکه هواپیما دچار شرایط یخ زدگی شود روشن می شوند تا مانع یخ زدگی شوند . که شامل سیستم های گرمایشی ، سیستم های نگهداری گرما ، سیستم حرارتی دریچه سوخت ، سیستم گرمایشی سپرهای باد و یخ زداهای سطح (در فرم مایع) می باشد.

۲- سیستم های یخ زدایی : این سامانه ها پس از یخ زدگی و در واکنش به یخ فعال می شوند. شامل بال های گرم شونده ، سیستم بال های گریان (weeping wing system) و سامانه چکمه boots می شود.

اکنون به بررسی برخی از این سیستم ها می پردازیم .

5

ضد یخ های سپر باد

حتما بخوانید  خلبانی که جنگنده سری شوروی را دزدید - قسمت اول

برای یخ زدایی سپرهای باد از دو روش استفاده می شود : ۱- استفاده از المان های حرارت مقاومتی، که در اثر عبور جریان الکتریکی گرما تولید می کنند . به مانند شیشه عقب ماشین ها و ۲- استفاده از مواد شیمیایی مایع نظیر : اتیلن گلیکول ،‌ پروپلین گلیکول ، ایزوپروپیل الکل درجه بی ، اوره ، سدیم استات و نمک های کراید . البته این مواد شیمیایی آسیب های زیست محیطی به همراه دارند.

سامانه های حرارتی

6

7

این سامانه ها به دو صورت وجود دارند : سیستم های حرارتی هوایی و مقاومتی

سیستم های حرارتی هوایی شامل چند طرح می باشند که شامل موارد زیر است :

۱- انتقال هوای گرم از سمت موتور ها به سطح بال های برای جلوگیری از یخ زدگی
۲- انتقال هوای گرم به سمت ورودی های هوای موتور و دیگر اجزای آن برای جلوگیری از یخ زدگی

سیستم های مقاومتی نیز با عبور الکتریسیته از المان های خود باعث گرم شدن قسمت های مختلف مانند سنجشگر گرمایی می شوند.

BOOTS

چکمه ها

8

این قسمت از نوار های لاستیکی غیر مسطح شوند تشکیل شده اند . که سطوح دم و لبه های بال ها را می پوشانند . این چکمه ها در حالت عادی مسطح می باشند ولی به محض تشکیل یخ با افزایش حجم خود باعث شکسته شدن یخ ها و دور کردن آن ها از بال می شوند .در نهایت افزایش حجم صورت گرفته از بین می رود و سطوح به شکل عادی خود باز می گردند. این سطوح معمولا بر روی هواگردهای کوچکتر نصب می شوند.

Weeping Wings

سیستم بال های گریان

9

10

سیستم بال های گریان سیستمی است که بر روی بال های شبکه بندی شده نصب می شوند. این سیستم مایعی را برای از بین بردن یخ ترشح می کند .

سیستم های ضد یخ پالس الکتریکی

11

در این سامانه یک پیچه الکترومغناطیسی زیر پوسته باعث ایجاد جریان الکتریکی قوی در سطح می شود . این جریان باعث ذوب شدن یخ ها می شوند. این سامانه می تواند یخی به قطر ۵./ اینچ را از بین ببرد.
زبون روزه این رو ترجمه کردم ! حلالت نمی کنم اگه کپی بدون منبع بکنی !‌
منبع:
Aircraft Anti-Icing Systems Group 4 Leslie Mehl Annie Parsons
Safety Advisor , Weather No.1