Система защиты льда
В Aeronautics системы защиты льда не дают атмосферной влаге накапливаться на поверхностях самолетов , таких как крылья, пропеллеры , лопасти ротора , потребление двигателей и потребление экологического контроля . [ 1 ] Создание льда может изменить форму аэродинамических профилей и поверхностей управления полетом , ухудшать характеристики управления и обработки, а также производительность. Антикационная, обезжиренная или система защиты льда либо предотвращает образование льда , либо позволяет самолету сбросить лед, прежде чем он станет опасным.
Эффекты глазурки
[ редактировать ]
Освобождение самолета увеличивает вес и сопротивление, уменьшает подъем и может уменьшить тягу. Лед уменьшает мощность двигателя, блокируя воздухозаборники. Когда лед накапливается, замораживая при ударе или замораживании в качестве стока, он меняет аэродинамику поверхности, изменяя форму и гладкость поверхности, которая увеличивает сопротивление, и уменьшает подъем крыла или тягу пропеллера. Как снижение подъема на крыле из -за измененной формы аэродинамического профиля, и увеличение веса от нагрузки на льду, как правило, приводит к тому, что он летит под большим углом атаки, чтобы компенсировать потерянный подъем для поддержания высоты. Это увеличивает расход топлива и еще больше снижает скорость, что делает киоск с большей вероятностью, в результате чего самолет теряет высоту.
Лед накапливается на лезвиях ротора вертолета и пропеллерах самолетов, вызывая вес и аэродинамический дисбаланс, усиливается из -за их вращения.
Анти-Эйс-системы, установленные на реактивных двигателях или турбовинтовых оборудовании, помогают предотвратить проблемы с воздушным потоком и предотвратить риск серьезных повреждений внутреннего двигателя от проглощенного льда. Эти опасения наиболее острые с турбовинтогами, которые чаще имеют резкие повороты в впускном пути, где лед, как правило, накапливается. [ 2 ]
Типы системы
[ редактировать ]Пневматические ботинки
[ редактировать ]
Пневматический ботинок обычно изготовлен из слоев резины или других эластомеров , с одной или несколькими воздушными камерами между слоями. Если используются несколько камер, они обычно формируются в виде полос, выровненных с длинным направлением ботинка. Обычно он расположен на переднем крае крыльев и стабилизаторов самолета. Камеры быстро раздуваются и сдуваются, либо одновременно, либо в схеме только определенных камер. Быстрое изменение формы ботинка предназначено для разбивания клеяной силы между льдом и резиной, и позволить льду увлечь воздухом, протекающим мимо крыла. Тем не менее, лед должен чисто отпасть от запекающих участков поверхности, или он может повторно заморозить за защищенной территорией. Повторное замораживание льда таким образом стало фактором, способствующим аварии American Eagle Flight 4184 .
Считалось, что старые пневматические ботинки подвергаются ледяным мостике. Слейш может быть вытолкнут вне досягаемости надувных участков ботинка перед упрочнением. Это было разрешено путем ускорения цикла инфляции/дефляции и чередования времени соседних клеток. [ 4 ] Тестирование и тематические исследования, проведенные в 1990 -х годах, продемонстрировали, что ледовое мостовое соединение не является серьезной проблемой в современных дизайнах ботинок. [ 5 ]
Пневматические ботинки подходят для самолетов с низкой и средней скоростью, без лифтовых подъемных устройств, таких как планки , поэтому эта система чаще всего встречается на небольших турбовинтовых самолетах, таких как Saab 340 и Embraer Emb 120 Brasilia . Пневматические ботинки для обедания иногда встречаются на других типах, особенно на старых самолетах. Они редко используются на современных реактивных самолетах. Это было изобретено BF Goodrich в 1923 году.
Жидкое угадение
[ редактировать ]
Иногда называют плачущим крылом, [ 6 ] Работая влажная или испарительная система, эти системы используют проницательную жидкость, - типично на основе этиленгликоля или изопропилового спирта для предотвращения образования льда и разрыва накопленного льда на критических поверхностях самолета. [ 7 ] Один или два насоса с электрическим приводом отправляют жидкость в пропорциональные единицы, которые делят поток между защищенными областями. Второй насос используется для избыточности, особенно для самолетов, сертифицированных для полета в известные условия обледенения , с дополнительными механическими насосами для лобового стекла. Жидкость проходит через отверстия на панелях на ведущих краях крыльев, горизонтальных стабилизаторах, обтекателей, стойки, впускных отверстий двигателя и из-за кольца на пропеллере и распылителя лобового стекла. Эти панели имеют 1 ~ 400 дюймов (0,064 мм) отверстия диаметром просверлены, с 800 лунками на квадратный дюйм (120/см 2 ) Система самостоятельно чистка, а жидкость помогает очистить самолет, прежде чем она поражена скольжением. [ 8 ] [ 9 ] Система первоначально использовалась во время войны британцами Второй мировой , разработанной Tecalemit-Kilfrost-Sheepbridge Stokes (TKS) . [ 9 ]
Преимущества систем жидкости - механическая простота и минимальное нарушение воздушного потока из крошечных отверстий; Это сделало системы популярными в старых деловых самолетах . Недостатки являются большими требованиями к техническому обслуживанию, чем пневматические ботинки, вес потенциально ненужного жидкости на борту самолета, конечный запас жидкости, когда это необходимо, и непредсказуемой необходимости пополнить жидкость, которая усложняется в пути. [ 10 ]
Кровоточащий воздух
[ редактировать ]Системы кровоточащего воздуха используются большинством больших самолетов с реактивными двигателями или турбокрупами. Горячий воздух «кровь» от одного или нескольких компрессоров двигателей в трубки, промежуточные через крылья, хвостовые поверхности и впускные отверстия двигателя. Отработанный воздух исчерпается через отверстия в нижней стороне крыльев.
Недостатком этих систем является то, что поставка достаточного количества кровотечения может негативно повлиять на производительность двигателя. Настройки мощности выше, чем нормальные, часто требуются во время круиза или спуска, особенно с одним или несколькими неработающими двигателями. Что еще более важно, использование кровоточащего воздуха влияет на ограничения температуры двигателя и часто требует снижения настройки мощности во время подъема, что может привести к значительной потере эффективности подъема с особенно важными последствиями, если двигатель должен был потерпеть неудачу. Эта последняя проблема привела к тому, что системы кровоточащих воздуха были редко бывают в малых турбинных самолетах, хотя они были успешно реализованы на некоторых небольших самолетах, таких как Cessna CitationJet . [ 11 ] [ 12 ]
Электротермальный
[ редактировать ]
Электротермические системы используют нагревательные катушки (очень похожие на элемент с низкой выходной печью), похороненные в структуре планера для генерации тепла при применении тока. Тепло может генерироваться непрерывно или периодически. [ 13 ]
Boeing 787 Dreamliner использует электротерную защиту льда. В этом случае нагревающие катушки встроены в составную структуру крыла. Boeing утверждает, что система использует половину энергии систем, полученных в двигателе , и снижает сопротивление и шум. [ 14 ]
Нагревающие катушки с травлениями могут быть связаны с внутренней частью кожи металлических самолетов с более низким использованием мощности по сравнению со встроенными целями, поскольку они работают при более высоких плотностях мощности. [ 15 ] Для общей авиации Thermawing использует гибкую, электрически проводящую, графитную фольгу, прикрепленную к передней части крыла. Электрические обогреватели нагревают фольгу, которая тает лед.
Небольшие провода или другие проводящие материалы могут быть встроены в ветровое стекло, чтобы нагреть ветровое стекло. Пилоты могут включить электрический нагреватель, чтобы обеспечить достаточное количество тепла, чтобы предотвратить образование льда на ветровом стекле. Тем не менее, электрические обогреватели ветрового стекла могут использоваться только в полете, поскольку они могут перегреться с ветровым стеклом. Они также могут вызвать ошибки отклонения компаса на целых 40 °. [ 16 ]
В одном предложении использовались углеродные нанотрубки, образованные в тонкие нити, которые развернуты в пленке толщиной 10 микрон. Пленка является плохим электрическим проводником из -за пробелов между нанотрубками. Вместо этого ток вызывает быстрое повышение температуры, нагревая в два раза быстрее, чем нихрома , нагревательный элемент выбора для вылета в полете, используя половину энергии на одну десять тысяч весов. Достаточно материала для покрытия крыльев 747 весит 80 г (2,8 унции) и стоит примерно 1% от нихрома. Также были предложены нагреватели аэрогелей , которые можно непрерывно при низкой мощности. [ 17 ]
Электромеханический
[ редактировать ]Электромеханические системы отказания (EMED) используют ударную силу, инициируемую приводами внутри структуры, которая вызывает устранение ударной волны на поверхности. [ 18 ] [ 19 ] Также были разработаны гибридные системы, которые объединяют EMED с нагревательными элементами, где нагреватель предотвращает накопление льда на переднем крае аэродинамического профиля, а система EMED удаляет скопления на обогреваемой части аэродинамического профиля. [ 20 ]
Пассивные (ледяные покрытия)
[ редактировать ]Пассивные системы используют ледяные поверхности. Ледяная фанатичность аналогична гидрофобности и описывает свойство материала, которое устойчиво к обледенению. Термин не очень определен, но обычно включает в себя три свойства: низкая адгезия между льдом и поверхностью, профилактика образования льда и репеллентный эффект на капли переохлаждений. [ 21 ] Ледяная машка требует специальных свойств материала, но не идентична гидрофобности . [ 22 ]
Чтобы минимизировать аккрецию, исследователи ищут ледяные материалы. Кандидаты включают углеродные нанотрубки и скользкую жидкость, наполненные пористыми поверхностями (скольжения), которые отталкивают воду, когда она образуется в лед. [ 23 ]
Смотрите также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Рэгг, Дэвид В. (1973). Словарь авиации (первое изд.). Скопа. п. 106. ISBN 9780850451634 .
- ^ Федеральное авиационное управление 2015 , с. 16–17.
- ^ «Глава 7: Авиационные системы». Руководство пилота по авиационным знаниям (FAA-H-8083-25B Ed.). Федеральное авиационное управление . 2016-08-24. п. 40. Архивировано из оригинала 2023-06-20.
- ^ «Информация FAA для операторов 09005» (PDF) .
- ^ Федеральное авиационное управление 2015 , с. 20
- ^ Surovy 1999 , p. 31
- ^ Федеральное авиационное управление 2015 , с. 22
- ^ Э. Макманн, Майкл. «Защита от льда TKS: полеты круглый год становится возможностью с системой защиты ICE TKS» . Самолет и пилотный журнал . Werner Publishing Corporation . Получено 17 октября 2014 года .
- ^ Jump up to: а беременный «Охоть за сегодняшним днем» . Полет . 11 апреля 1946 года. Архивировано с оригинала 2012-03-15 . Получено 2013-12-11 .
- ^ Szurovy 1999 , стр. 31–32.
- ^ Федеральное авиационное управление 2015 , с. 21
- ^ Surovy 1999 , p. 58
- ^ Слоан, Джефф (30 декабря 2008 г.). «787 интегрирует новую систему композитного крыла Deating» . www.compositesworld.com .
- ^ "Aero-787 Systems Systems" . www.boeing.com .
- ^ http://papers.sae.org/2009-01-3165/ | Капитализация повышенной гибкости, которая возникает в результате электротермического укорочения высокой плотности мощности
- ^ «Глава 7: Авиационные системы». Руководство пилота по авиационным знаниям (FAA-H-8083-25B Ed.). Федеральное авиационное управление . 2016-08-24. п. 41. Архивировано из оригинала 2023-06-20.
- ^ «Ответки самолетов: сажих небо» . Экономист. 2013-07-26 . Получено 2013-12-11 .
- ^ «Как они работают: системы защиты льда» . Авиационная неделя. 2010 год. [ Постоянная мертвая ссылка ]
- ^ «Электро-механическое утилизация» . Air & Space Magazine. 2004.
- ^ «Объединение и анти-охват» . НАСА Sti. 2002. Архивировано из оригинала 2003-04-05.
- ^ Хеджази, Вахид; Соболев, Константин; Носоновский, Майкл (2013-07-12). «От супергидрофобичности до ледяной афоричности: анализа сил и взаимодействия» . Научные отчеты . 3 (1): 2194. Bibcode : 2013natsr ... 3E2194H . doi : 10.1038/srep02194 . ISSN 2045-2322 . PMC 3709168 . PMID 23846773 .
- ^ Юнг, Стефан; Доррестейн, Марко; Рэп, Доминик; Дас, Ариндам; Megaridis, Constantine M.; Poulikakos, Dimos (2011-02-14). "Лучше всего ли супергидрофобные поверхности для ледяной фазы?" Полем Langmuir . 27 (6): 3059–3066. doi : 10.1021/la104762g . HDL : 20.500.11850/32592 . ISSN 0743-7463 . PMID 21319778 .
- ^ Ким, Филзок; Вонг, Так-Синг; Альваренга, Джек; Кредер, Майкл Дж.; Adorno-Martinez, Wilmer E.; Айзенберг, Джоанна (28 августа 2012 г.). «Наноструктурированные наноструктурированные поверхности с экстремальными анти-ICE и анти-FOST». ACS Nano . 6 (8): 6569–6577. doi : 10.1021/nn302310q . PMID 22680067 - Via ACS Publications.
Библиография
[ редактировать ]- Пилотный гид: Полет в условиях обледенения (PDF) . Федеральное авиационное управление (отчет). 8 октября 2015 года. AC 91-74B . Получено 9 марта 2021 года .
- Szurovy, Geza (1999). Cessna Citation Jets . Оцеола, Висконсин: издательская компания MBI. ISBN 0-7603-0785-7 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]- SAE Paper о электротермальной защите льда Стрехлоу Р. и Мозером Р.