Влияние наземного обледенения на воздушное судно и силовую установку

Обледенение ведет к ухудшению аэродинамических и летных характеристик воздушного судна. При этом, как отмечалось ранее, возможны повреждения конструкции и нарушения работы силовой установки, самолетных систем, а также приборов, связанных с приемниками воздушного давления.

Лед, образовавшийся в статических отверстиях или датчиках угла атаки, может исказить вводимую в системы пилотажных приборов информацию об абсолютной высоте, воздушной скорости, угле атаки и мощности двигателя.

По своей чувствительности к обледенению самолеты разных типов значительно отличаются друг от друга. Степень влияния обледенения в большей мере зависит от конструктивных и аэродинамических особенностей самолета. Отложения льда, ледяного налета или снега на передней кромке и верхней поверхности крыла уменьшают подъемную силу крыла до 30 % и увеличивают лобовое сопротивление до 40 %.

Наземное обледенение самолета отличается от обледенения в полете. Если в полете лед образуется, как правило, лишь на лобовых частях самолёта, то на земле он обычно покрывает большую часть его верхней части крыла и оперения, а также поверхность фюзеляжа. Иногда наземное обледенение бывает несимметричным — возникает на той стороне самолета, которая обращена к ветру. Для некоторых типов авиационных профилей возможно резкое снижение коэффициента подъемной силы и уменьшение критического угла атаки при самом небольшом ледяном отложении.

Отсюда следует практический вывод о необходимости включения на взлете в условиях наземного обледенения противообледенительной системы крыла и оперения самолета (если таковая имеется и использование ее разрешено на взлетном режиме). Однако из этих данных нельзя делать вывод о том, что достаточно удалить лёд и снег только с носков крыла и оперения, поскольку отрицательное влияние на­земного обледенения не ограничивается снижением только Суmax и Кmax. Для профилей с иным распределением давления вдоль хорды (с задним аэродинамическим нагружением) отрицательная роль ледяных отложений на участках поверхности, удаленных от носка крыла, усиливается. Наиболее сильно на несущие свойства крыла влияет шероховатость поверхности носка профиля. Если взлёт выполняется в условиях, когда возможно обледенение крыла, скорость отрыва и набора высоты должны быть увеличены, а угловая скорость отрыва уменьшена. При этом рекомендуется использовать противообледенительную систему самолёта сразу после взлёта.

Другим опасным последствием наземного обледенения является снижение эффективности органов управления. Обледенение крыла на тех участках, где расположены элероны, а также обледенение самих элеронов, отложение льда на оперении и рулях может привести к опасному ухудшению управляемости самолетом. Известны случаи, когда снег или лед, не удаленные с верхней поверхности горизонтального оперения и руля высоты, приводили при взлете к кабрированию самолета в момент отрыва носового колеса, что создавало крайне опасные ситуации. Дополнительным отрицательным фактором является и вес ледяных отложений, образовавшихся на поверхности самолета во время нахождения его на земле.

Серьезными и довольно частыми последствиями наземного обледенения являются отказ и ухудшение работы силовых установок. Это происходит в случае, когда противообледенительные устройства двигателей почему-либо не были включены или включены с опозданием.

Для многих типов газотурбинных двигателей их противообледенительная система вместе с системой обогрева воздухозаборников включается во всех случаях, когда имеется или ожидается обледенение, в том числе при небольших положительных температурах наружного воздуха и наличии повышенной влажности, осадков, тумана и мороси. Это объясняется возможностью образования льда на элементах двигателя даже при отсутствии видимого обледенения планера самолета. Лед на аэродинамических поверхностях и фюзеляже может отделяться во время взлета и попадать в двигатели с возможным повреждением лопаток вентилятора и компрессора.

В отличие от входных элементов двигателя, которые снабжены противообледенительными устройствами, рабочие лопатки компрессора, как правило, не имеют защиты, что может приводить к образованию на них льда и его сбросу. Это ведет к уменьшению тяги двигателя, неустойчивой его работе, возникновению недопустимых вибраций и самовыключению. Отрицательные последствия обледенения двигателей во время работы на земле могут проявиться лишь при работе на взлетном режиме.

Критическим для самолета и силовой остановки может оказаться момент, когда режим от взлетного меняется на номинальный, включается противообледенительная система и лед сбрасывается с крыла.

По типу образования льда обледенения делятся на:

• инееобразное, возникающее вследствие мгновенного замерзания переохлажденных капель при соприкосновении с обшивкой;
• прозрачное, возникающее при относительно медленном замерзании крупных капель;
• смешанное.

По виду и структуре различают следующие отложения:

• прозрачный лед;
• матовый полупрозрачный лед, часто с бугристой поверхностью;
• непрозрачный белый лед, часто сравнительно рыхлый и непрочный;
• изморозь;
• иней.

Наиболее опасными с точки зрения изменения аэродинамических характерис- тик и наиболее распространенными по имеющейся практике видами обледенения являются желобообразное и рогообразное.

Вообще в процессе полета через зону, где имеются условия для обледенения лед обычно образуется на всех лобовых поверхностях самолета. Доля крыла и хвостового оперения в этом плане составляет около 75%, и именно с этим связано большинство тяжелых летных происшествий, случившихся из-за обледенения, которые имели место в практике полетов мировой авиации.

Главная причина здесь — это значительное ухудшение несущих свойств аэродинамических поверхностей, увеличение профильного сопротивления.