Влияние облед енения на аэрод инамические и л етные характеристик и воздушных судов

Отложение льда на различных частях ВС оказывает сущ ественное влияние на их летные качест ва и выполнение полета. Прежде всего, оно влияет на управляемость и устойчивость ВС.

При облед енении крыла наруш ает ся нормальное обтекание его возд ушным пот оком, срыв потока происходит при меньших углах атаки, максимальный коэффициент подъемной силы уменьшается и значит ельно возрастает коэ ффициент лобового сопрот ивления. Это приводит к уменьшению вертикальной скорости набора высоты, снижению потолка и максимальной скорости полета, увеличению расхода т оплива и ухудш ению маневренных качеств. Кроме того, от ложение льд а приводит к увеличению полетной массы ВС и, как следствие, к уменьш ению изб ыточной тяги двигателей. Помимо этого, падение тяги двигателей происходит из-за обледенения их входных устройств и соот ветственного уменьшения расх ода воздух а. Существенное уменьшение мощ ност и двигателей происход ит при включении противообледенительной системы.

Влияние обледенения на летно-технические характеристики ВС видно из след ующ его примера. При образовании на крыльях и оперении самолета Ан-12 желобкообразного обледенения т олщиной около 20 мм, скорост ь полета при постоянном режиме работы двигателей уменьшается на 50…70 км/ч. Включение противооб леденительной сист емы этого самолета приводит к уменьшению скорости полета на 25…30 км/ч, скороподъемност и на

1,5…2 м/с и потолка на 1200…1500 м. Таким образом, обледенение и работа противо- обледенительной системы, если в ней используется горячий воздух двигателей, оказывает заметное влияние на полет ВС по маршруту. Особенно велико это влияние на режимах взлета и посадки. Взлетат ь на обледеневшем ВС запрещается. Это объясняет ся тем обстоят ельством, что уменьшение коэ ффициента подъемной силы и возраст ание коэффициента лобового сопротивления из-за искажения отложением льда профиля крыла значительно увеличивает скорость отрыва и длину разбега. Кроме того, возрастает скорост ь сваливания, а т ак как управляемость ВС при обледенении ух уд шает ся, возникает опасност ь входа в режим сваливания.

Особ енно опасная сит уация возникает при посадке. На режимах пред посадочного

планирования основное влияние на устойчивость и управляемость ВС оказывает обледенение стабилизатора. Режим полета при снижении по глиссаде и посадке характеризуется меньшими углами атаки крыла при выпущенны х закрылках. Для компенсации пикир ующего момент а крыла угол атаки ст абилизатора по отношению к хорде крыла устанавливается отрицательным. Величина э того угла обычно достаточно велика и близка к критическим значениям. Лед, откладывающийся на перед ней кромке стабилизат ора, на этом этапе посадки может привест и к преждевременному срыву потока на нижней поверхности стабилизатора. В результате

уменьшится отрицательная подъемная сила горизонтального оперения и нарушит ся продольная балансировка ВС. У него возникает тенденция к пикированию, кот орая сопровождается приращением отрицательной перегр узки. Происходит, так называемый, клевок. Для некоторых т ипов ВС э то проявляет ся внезапно и резко, для других достаточно плавно, чт о позволяет пилот у предпринять правильные дейст вия для вывода ВС из клевка.

При отложении льда на передних кромках рулей, замерзании влаги в стыках секций подкрылков, закрылков и т .п., может произойт и их заклинивание в полете и отказ в работ е.

Серьезную опасность представляет облед енение двигат елей ВС. Наиболее часто от ложение льда происходит на возд ухозаб орнике, на деталях входного канала двигателя и его лопатках. Наибольшее количество льда обычно отклад ывается на неподвижных частях д вигателей. В результ ате отложения льда на входном уст ройст ве двигателя уменьшают ся размеры прот очной части, секунд ный расход воздуха и степень повыш ения его д авления в компрессоре. Это вызывает падение мощности двигателя и может служить причиной помпажа компрессора и самовы ключения двигат еля. Отложение льда на лопат ках двигателя вызывает увеличение его вибрации, что может привести к разрушению подш ипников из-за д исбаланса ротора турбокомпрессора. Куски льда, срываемые с лопаток и неподвижных частей входного уст ройства, ударяют по лопаткам, деформируя и нередко разр уш ая их.

У поршневых и турбовинтовых ВС определенную опасность предст авляет обледенение лопаст ей двигат елей. Отложение льда происходит, в первую очередь, на вт улке и прилегающих к ней частях лопастей, так как вследствие кинетического нагрева их концы имеют более вы сокую температуру. Облед енение лопастей вызы вает тряску двигат елей, а куски льд а, срываемые с них, могут серьезно повредить обшивку ВС, ост екление кабины или д ругие элементы конструкции.

Об леденение отрицат ельно сказывается на функционировании радиосредств.

Отложение льда на антеннах затрудняет рад иосвязь. Сильное обледенение может привест и к замыканию их на корпус ВС или обрыву, вследствие чего радиосвязь прекращается и наст упает отказ в работе радионавигационного оборудования. Если в кожух рамки радиокомпаса попадает влага и замерзает т ам, радиокомпас выходит из строя.

При обледенении приемника воздушного д авления могут выйт и из строя такие важные

пилот ажные приборы, как указатель скорости, высоты, угла атаки, числа М, скорости набора высот ы. Это может привест и к непроизвольному выводу ВС на опасные режимы полета.

Покрыт ие льдом ост екления кабины пилотов ухудш ает обзор и затрудняет выполнение посад ки.

Способы борьб ы с обледенением в полете подразделяются на активные и пассивные.

Акт ивные способы борьбы заключаются в предотвращении образования льд а или его удалении с помощ ью противооблед енительных систем. В зависимости от принципа д ействия сист емы делятся на т ермические и химические.

Термические противообледенительные системы основаны на разогреве об леденевающей поверхности до т емперат уры выше 0°С. Наиболее широко применяются воздушно-тепловые системы, использующие для нагрева горячий воздух двигателей. Они используются для обогрева передних кромок крыльев, киля, воздухозаборников, разделит ельных перегородок возд ушных каналов и других входных устройств двигат елей.

Другим типом термических сист ем являются электрот епловые, которые в качестве рабочей части используют т окопроводящ ий слой. Этот слой располагается межд у д вумя э лектроизоляционными слоями, один из которых соприкасается с нагреваемой поверхностью. В целях сокращ ения расхода электроэнергии обогрев производит ся импульсами. Электротепловы е противооблед енительные системы используются для обогрева носка стабилизатора, остекления кабины и лопастей ВС.

Химические системы основаны на понижении температуры замерзания воды. Для этого

используются жид кости, имеющие достаточно низкую т емпературу замерзания, хорошо смачивающие, не кор розирующие и не порт ящ ие лакокрасочные покрытия. К таким

жидкостям относятся спирт ы, смеси спирта с глицерином и т.п. Противообледенит ельные химические системы используются для защит ы от обледенения винтов, плоскостей и хвостового оперения. Существенным нед остат ком э тих систем являются сложност ь конструкции, ограниченность действия во времени и необходимост ь имет ь на борту ВС довольно значит ельный запас жидкости. Так, например, расход спирта в противооблед енительных сист емах на нормальном режиме составляет 1…1,5 л/мин.

Пассивные способ ы борьбы с облед енением предусматривают необходимые меры д ля обхода зон обледенения или своевременного вых ода из них.