Противообледенительная обработка самолета.
Если вам когда-нибудь приходилось отправляться в путешествие на самолете в холодное время года, с высокой долей вероятности, взглянув в иллюминатор перед вылетом, вы могли заметить специальные машины, распыляющие противообледенительную жидкость на крылья. Пассажиры часто интересуются, почему так важно, чтобы самолет был очищен от снега и льда перед взлетом. Дело в том, что крыло и хвостовое оперение самолета имеют определенную форму, благодаря которой создается подъемная сила. Снег или лед изменяют профиль аэродинамических поверхностей, из-за чего нарушается их обтекание воздушным потоком, что влечет за собой значительную потерю подъемной силы. Кроме того, увеличивается вес самолета, что также влияет на безопасный взлет и набор высоты. В 2010 году в Тюмене произошла катастрофа самолета ATR-72. Расследование катастрофы показало, что непроведение противообледенительной обработки перед вылетом привело к потере скорости и сваливанию непосредственно после взлета.
Обтекание обледенелого крыла воздушным потоком.
Ни для кого не секрет, что облив – довольно дорогостоящая процедура, и многие авиакомпании раньше старались по возможности экономить на его проведении. На начало 2015 года средняя цена на обработку самолета А320 в российских аэропортах составляла около 10000 рублей без стоимости жидкости. Жидкость в зависимости от типа стоит от 100 до 150 рублей за литр. Как правило, на обработку самолета А320 уходит 200-300 литров, а при неблагоприятных метеоусловиях значительно больше.
После катастрофы в Тюмени отношение к противообледенительной обработке (сокращенно ПОО) изменилось. Большинство российских перевозчиков ввели так называемую концепцию чистого воздушного судна, согласно которой, никто не имеет право выпускать самолет в рейс или предпринимать попытку взлета, если на его критических поверхностях имеются снег или лед.
К критическим поверхностям относятся крылья, включая механизацию крыла, хвостовое оперение, фюзеляж, гондолы и воздухозаборники двигателей.
Решение на проведение обработки самолета принимает командир совместно с техническим персоналом, при этом, если мнения о необходимости облива расходятся, обработка все равно производится.
Методы удаления обледенения.
Существует три метода очистки воздушного судна от снежно-ледяных отложений: механический, воздушно-тепловой и физико-химический.
Механический способ представляет собой ручную очистку поверхностей самолета на подобии очистки автомобиля. Это самый дешевый способ, однако ввиду большой трудоемкости и длительности процесса активно применяется лишь в военно-воздушных силах.
Воздушно тепловой способ подразумевает использование специальных обдувочных машин на основе реактивных двигателей. Данный способ был широко распространен в СССР, однако современные самолеты иностранного производства ввиду высокой вероятности повреждения обшивки так не обрабатывают.
Физико-химический способ представляет собой облив самолета специальной жидкостью, собственно этот способ является самым массовым, о нем и пойдет речь дальше. Для облива используются специальные машины, в зависимости от размера самолета варьируется и их количество.
Обработка самолета Ан-124 шестью машинами.
Противообледенительная жидкость.
Противообледенительная жидкость (сокращенно ПОЖ) – как правило, это подогретая смесь гликоля и воды. В зависимости от условий применения и назначения обработки применяются различные виды жидкости в чистом виде или разведенные водой в той или иной пропорции.
Существует четыре типа ПОЖ:
- Тип I: предназначен для удаления обледенения. В целях экономии может разбавляется водой. Практически не имеет защитного действия, так как в составе жидкости отсутствуют загустители;
- Тип II: в состав жидкости входят загустители. Назначение — защита от обледенения. Обладает довольно небольшим временем защитного действия;
- Тип III аналогичен типу II, но имеет меньшую концентрацию загустителей и применяется для турбовинтовых самолетов с низкой скоростью отрыва при взлете;
- Тип IV – основной тип жидкости, используемый для защиты от обледенения, имеет высокую концентрацию загущающих присадок, в результате чего достигается более длительный период защитного действия.
Многие производители для удобства наземных служб и летного состава добавляют в жидкость красители, таким образом можно визуально определить тип применяемой жидкости.
Окрашенная ПОЖ различных типов.
De-icing и anti-icing, в чем разница?
Для безопасного взлета недостаточно только удалить отложения с критических поверхностей воздушного судна, необходимо также предотвратить их последующее появление вплоть до момента взлета.
Если требуется только очистить самолет от снега и льда, проводится обработка в один этап, ее называют de-icing.
Если же сохраняются условия для обледенения (идет снег или переохлажденный дождь), проводится обработка в два этапа, при этом второй этап обеспечивает защиту воздушного судна от обледенения до момента взлета (anti-icing). Жидкость для предотвращения обледенения имеет значительно большую концентрацию и определенный промежуток времени не дает осадкам замерзать. Кроме того, в нее добавляются загущающие присадки, что позволяет обеспечить большее время защиты.
Обработка крыла защитной жидкостью.
Длительность защитного действия зависит от вида и интенсивности осадков, температуры, использовавшейся для обработки жидкости. Она определяется экипажем по специальным таблицам, при этом за время начало защитного действия принимается время начала, а не окончания обработки. В случае если взлет не произведен до окончания защитного действия ПОЖ, и сохраняются условия для обледенения, командир обязан запросить повторную обработку самолета. Эта проблема особенно актуальна для крупных аэродромов, где зачастую скапливается большая очередь на взлет. Во многих зарубежных аэропортах существует практика обработки самолета непосредственно перед взлетом на специально оборудованных стоянках, в России подобных стоянок пока ни на одном аэродроме нет.
Специальные стоянки для облива в непосредственной близости от ВПП (аэропорт Цюрих).
Как уже говорилось, противообледенительная обработка применяется только для защиты от обледенения на земле. В процессе взлета под действием набегающего потока остатки жидкости стекают с самолета. В полете борьба с обледенением осуществляется с помощью штатных систем воздушного судна. Существует несколько методов предотвращения обледенения в полете. На большинстве пассажирских самолетов горячий воздух из двигателей используется для нагрева передней кромки крыла, стабилизатора и воздухозаборников двигателей.
Обледенению отказать: какие вещества позволяют избежать авиакатастроф
China Stringer Network/Reuters
Заменят ли супергидрофобные жидкости «незамерзайку», что эффективнее с точки зрения экономики и ученых РАН и как защищают самолеты в российских аэропортах — в материале Indicator.Ru.
Группа исследователей из Института физической химии и электрохимии РАН (ИФХЭ РАН) разработала серию так называемых супергидрофобных покрытий, использование которых может существенно повысить эффективность защиты металлических и пластмассовых конструкций от обледенения. По словам авторов разработки, покрытие позволит существенно сократить затраты на антиобледенительные жидкости. Также оно сохраняет защитные свойства в течение нескольких полетов, утверждают ученые.
Формирование и накопление льда нарушает работу и снижает эффективность кораблей, морских нефтяных платформ, ветровых турбин, плотин, электростанций, линий электропередач, телекоммуникационного оборудования и т. п. При этом ущерб, наносимый экономике при таких явлениях, как ледяной дождь и снежные бури, составляет десятки миллиардов рублей.
Авиакатастрофы
Обледенение летательных аппаратов в авиации приводит не только к экономическим потерям, но и к гибели десятков и сотен людей. В декабре 1971 года в нескольких километрах от аэропорта в Саратове упал самолет Ан-24. Лайнер заходил на посадку в сложных метеорологических условиях. Причиной катастрофы стало отключение антиобледенительной системы, повлекшее за собой обледенение самолета в облаках. Погибли 57 человек.
Осенью 1978 года тот же Ан-24 потерпел катастрофу и затонул в заливе Сиваш. Полет проходил ночью в облаках и в условиях обледенения. Погибли 26 человек.
В ноябре 1991 года из-за обледенения катастрофа произошла в аэропорту Бугульмы. Экипаж Ан-24 не включил противообледенительную систему. Крылья и стабилизаторы покрылись 1,5 сантиметрами льда. При попытке уйти на второй круг самолет рухнул на землю. 4 члена экипажа и 37 пассажиров погибли.
В апреле 2012 года под Тюменью потерпел крушение авиалайнер ATR 72. В результате катастрофы погибли 43 человека. Из заключения Межгосударственного авиационного комитета (МАК) следовало, что на поверхности самолета были снежно-ледяные отложения. Именно они привели к ухудшению аэродинамических характеристик самолета. Согласно заключению экспертов, проведение противообледенительной обработки позволило бы избежать катастрофы.
Фотография потерпевшего крушение авиалайнера ATR 72
Противообледенительные жидкости
После авиакатастрофы в Тюмени российские авиаперевозчики стали использовать «Концепцию чистого самолета» (clean aircraft concept). Концепция запрещает начинать полет, если на корпусе самолета присутствует иней, снег или лед. При этом однозначного и исчерпывающего перечня условий, при которых нужно проводить обработку, не существует.
«Общим правилом является запрет на взлет самолета, если на его критических поверхностях (крыло, киль, стабилизатор, фюзеляж, включая приемники полного и статического давления, датчики температуры и угла атаки, двигателях, шасси) присутствуют недопустимые производителем самолета снежно-ледяные отложения в виде снега, льда, инея или слякоти», — рассказали корреспонденту Indicator.Ru в пресс-службе международного аэропорта «Домодедово».
Нужно ли проводить обработку и защиту от наземного обледенения, определяется в результате проверки до взлета самолета. Также учитывается наличие или возможное выпадение замерзающих осадков (снег, перехолажденный дождь, дождь, морозь, туман). При этом противообледенительная обработка может проводиться даже при плюсовой температуре на земле. «Ситуация может быть значительно сложнее, и, например, при больших остатках холодного топлива в баках крыла после предыдущего полета, обработка крыла может потребоваться даже при температуре воздуха +15 градусов», — уточнили в «Домодедово».
Сегодня существует четыре типа противообледенительных жидкостей (ПОЖ). Они представляют собой смесь воды и гликоля (класс органических соединений, содержащих две гидроксильные группы, — прим. Indicator.Ru) с добавлением различных загустителей.
Тип I применяют для удаления льда. Для экономии его могут разбавлять водой, при этом он практически не защищает, поскольку в жидкости нет загустителей.
В состав типа II входят загустители, которые защищают от обледенения, но действуют в течение небольшого срока.
В тип III добавляют меньше загустителей. Он используется для турбовинтовых самолетов с низкой скоростью отрыва при взлете.
Тип IV имеет высокую концентрацию загустителей и длительный защитный эффект.
Жидкости окрашивают в разные цвета, чтобы их было проще отличать друг от друга. Тип I имеет красноватый оттенок, Тип II — жемчужный, Тип III и Тип IV — желтый и зеленый цвета соответственно.
Цены на жидкости устанавливает аэропорт. Например, в международном аэропорту в Казани противообледенительные жидкости стоят около 200 рублей за литр (в зависимости от типа и концентрации). Для обработки самолета A320 требуется 200-300 литров. Для авиалайнеров количество противообледенительной жидкости составляет около 2000 литров. «К следующему сезону аэропорту предстоит переход на новую, уже разработанную и сертифицированную жидкость четвертого типа на базе этиленгликоля и лучшими характеристиками как по времени защитного действия, так и по минимальной температуре применения. Сейчас ПОЖ такого типа изготавливается на основе пропиленгликоля, производство которого ограничено в России. Кроме того, жизненный цикл жидкости четвертого типа Clariant Max Flight 04 (применяется для противообледенительной обработки в аэропорту «Домодедово», — прим. Indicator.Ru), выпуск которой был начат в 2004 году, уже заканчивается», — рассказали Indicator.Ru в пресс-службе аэропорта «Домодедово».
Супергидрофобные жидкости
Использование противообледенительных жидкостей экономически невыгодно, поскольку такие жидкости можно применять только один раз, считает доктор химических наук, заведующий кафедрой химической термодинамики и кинетики Санкт-Петербургского государственного университета Александр Тойкка. Альтернативой могут стать, например, гидрофобные и супергидрофобные покрытия.
Супергидрофобностью называют особое состояние поверхности, которая взаимодействует с водой в гетерогенном (неоднородном) режиме смачивания. Проще говоря, супергидрофобность — это такой режим, когда капля касается поверхности только в избранных точках. Она не проникает во впадины рельефов, а лишь опирается на вершины выступов, а в основной части нависает над поверхностью, и здесь между жидкостью и твердым материалом существует довольно толстая воздушная прослойка. Благодаря гетерогенному режиму смачивания супергидрофобные покрытия защищают материалы от коррозии, обеспечивают теплозащиту, могут также применяться для электроизоляции.
Разработка супергидрофобных поверхностей — достаточно популярное направление среди исследователей, так как сделать поверхность супергидрофобной можно только с помощью нанотехнологий, поскольку сама природа супергидрофобности требует многомодальной (мультимасштабной) шероховатости. А нанотехнологии — это место, куда в последние годы активно идут инвестиции.
Правда, у этой популярности есть и оборотная сторона: среди занимающихся супергидрофобностью ученых много таких, которые были просто неподготовлены к тем исследованиям, на которые сделали заявку. По словам руководителя исследования, академика РАН Людмилы Бойнович, главного научного сотрудника лаборатории поверхностных сил ИФХЭ РАН, многие зарубежные группы пришли в это направление, не особенно представляя себе тонкостей контакта водных сред с твердой поверхностью, и потому достигли очень скромного успеха. Получаемая ими супергидрофобность (или то, что они принимали за супергидрофобность) держалась считанные секунды, в лучшем случае минуты. И часто возникали проблемы со стойкостью этого режима: стоило прикоснуться к полученной поверхности пальцем, как супергидрофобность исчезала.
Группа Людмилы Бойнович подошла к этим исследованиям, что называется, во всеоружии. Академик Борис Дерягин (1902-1994), основавший лабораторию поверхностных сил, создал на ее основе научную школу, которая получила международное признание.
Несколько лет назад лаборатория, заведующим которой в настоящее время является доктор физико-математических наук Александр Емельяненко, занялась, помимо прочего, исследованиями супергидрофобности, финансируемыми в основном грантом Российского научного фонда и программами Президиума РАН. Ученые провели подробный теоретический анализ явления и разработали ряд способов получения супергидрофобных поверхностей. Одним из самых интересных и перспективных методов, предложенных лабораторией, является так называемое лазерное наносекундное текстурирование. Оно позволяет создать на поверхности тот самый нанорельеф, который обеспечивает на материалах из металла или пластика режим супергидрофобности, причем режим стойкий, выдерживающий не только касание пальцем, а многократные замораживания и размораживания, сопровождающиеся большими напряжениями в зоне контакта поверхности с водой. Работы ученых были опубликованы в журналах Physical Chemistry Chemical Physics, ACS Applied Materials and Interfaces и многих других.
«Главное наше достижение последних лет, — сказала Людмила Бойнович в разговоре с корреспондентом Indicator.Ru, — получение противообледенительных поверхностей. Нам удалось показать, что даже при высокой влажности воздуха капли воды, сидящие на супергидрофобных поверхностях, длительное время находятся в переохлажденном состоянии без кристаллизации при низких температурах. Противообледенительные покрытия, получаемые нами методом наносекундного лазерного текстурирования, имеют высокую износостойкость и хорошо справляются со своей задачей даже при очень масштабных перепадах температур. Нам также удалось показать уникальные противокоррозионные свойства наших поверхностей. И, что, может быть, наиболее важно, мы показали, что нашим методом можно организовать процесс получения супергидрофобной поверхности таким образом, чтобы не только достичь гетерогенного режима смачивания, но и изменить фазовые состояния твердого материала, тем самым повлияв еще на целую гамму других функциональных свойств этой поверхности».
Стоит отметить, что способ лазерного текстурирования, примененный группой ИФХЭ РАН, основан на использовании коммерчески доступных наносекундных лазерных систем и относительно недорог. Он может быть применен при антиобледенительной обработке самолетных крыльев и заменяет обработку антиобледенительными жидкостями (хотя в крайних случаях, в особых форс-мажорных ситуациях, как утверждает Людмила Бойнович, только эффект супергидрофобности может оказаться недостаточным и должен быть дополнен другими стандартными для авиации методами). В отличие от одноразовой обработки антиобледенительными жидкостями, супергидрофобное покрытие работает в течение многих дней без участия человека и приведет к большому экономическому эффекту. «Ключевой вопрос применимости таких покрытий, — комментирует Людмила Бойнович, — связан с тем, насколько создаваемое супергидрофобное состояние долговечно. В последнее время лаборатории удается получать очень стойкие покрытия, которые выдерживают до ста циклов кристаллизации, а также длительные абразивные и кавитационные нагрузки».
Едва ли можно ожидать, что в ближайшем будущем супергидрофобные покрытия заменят традиционные противооблединительные жидкости, считает Александр Тойкка. Это связано со сложностями, с которыми сталкиваются ученые при внедрении своих разработок. «С внедрениями в нашей стране достаточно плохо. Значительно проще купить уже апробированную технологию на западе. Но это тупиковый путь, так как мы попадаем в зависимость. Почему мы сейчас так радуемся санкциям? Потому что у нас есть возможность развития собственных технологий. Разработка должна быть достаточно простой для технологического воплощения и защищена международными патентами. Но все зависит от доброй воли и сознательности производителя. За научно-исследовательской работой последует опытно-конструкторская работа (НИОКР), которая позволит на ограниченном числе образцов проверить жизнеспособность разработки», — отметил эксперт.
Обработка самолета противообледенительной жидкостью
С наступлением зимы и холодов в Российских аэропортах все самолеты, отправляющиеся в рейс, проходят процедуру защиты от обледенения. Но только в тех случаях, когда крылья, хвостовое оперение, двигатели и корпус покрылись льдом.
Об расшифровке аэропортов можно прочитать пройдя по данной ссылке. О самых опасных аэропортах мира можно прочитать по этой ссылке.
Обработка самолета Ан-124 шестью машинами
В чем опасность обледенения
Нельзя относиться к обледенению, как к естественному явлению, которое не требует профилактики. Такое заблуждение приводит к катастрофам, поэтому противообледенительная обработка самолета — обязательная процедура перед вылетом. Покрытая льдом поверхность машины может привести к следующим последствиям:
- Потере подъемной силы из-за обледенения крыльев и хвоста (от этого изменяется их форма). А также увеличивается вес машины. Это может привести к тому, что после взлета самолет потеряет скорость и рухнет на землю.
- Возможному попаданию снега и льда в двигатели, что приведет к их выключению.
- Возможному повреждению хвоста самолета при взлете, когда куски льда отрываются от крыла.
Обтекание обледенелого крыла воздушным потоком
Учитывая перечисленные факторы, становится понятно, что обледенение самолета довольно опасная ситуация, которую нельзя допустить.
Почему возникает обледенение
Процедура по очистке самолета ото льда довольно трудоёмкая и дорогая. Ее невозможно избежать, потому что причины появления льда на лайнере такие:
- Если температура воздуха ниже нуля, то сам самолет охлаждается больше, а влага, содержащаяся в воздухе, оседает на поверхности машины в виде льда.
- В случае когда температура воздуха около нуля, влага оседает в виде ледяного налета, покрывающего крылья, хвост, двигатели и сам корпус.
А также может примерзнуть снег, который в ходе изменения температуры от отрицательных до положительных показателей превращается в довольно толстую наледь. И последнюю очень непросто удалить.
Деайсинг и антиайсинг
В зависимости от погодных условий проводится тот или иной вид обработки самолета противообледенительной жидкостью.
Как выглядит обработка самолета противообледенительной жидкостью с борта самолета можно посмотреть на видео ниже:
Деайсинг предполагает проведение процедуры непосредственно перед вылетом при условии, что погодные условия сохраняются стабильными. Нет снега или дождя, который при отрицательной температуре становится источником льда на поверхности. Достаточно обработать поверхность — и можно лететь, не опасаясь, что процессы появления льда проявятся снова.
Но когда идет снег, дождь с замерзанием на поверхности из-за пониженной температуры, процедуры деайсинга недостаточно. Потому что нет гарантии, что машина отправится в воздух без кромки льда на своей поверхности. И тогда применяется антиайсинг, который предполагает следующее:
- Состав противообледенительной жидкости более концентрирован.
- Препарат не дает образоваться обледенению вплоть до взлета, несмотря на внешние совершенно отрицательные погодные условия.
- В жидкость добавляются присадки, которые замедляют действие обледенения.
При большой загруженности аэропортов каждый самолет дожидается своей очереди для обработки. И после нее может пройти какое-то время, так что действие препарата закончится и потребуется новая процедура защиты. Командир корабля, зная, когда началась обработка и время ее действия (чтобы не появился лед), в случае нарушения норм вправе потребовать повторной обработки.
Специальные стоянки для облива в непосредственной близости от ВПП (аэропорт Цюрих).
Чтобы избежать такой ситуации, во многих аэропортах мира существует специальная стоянка рядом со взлетной полосой, на которой и производят обработку самолета непосредственно перед вылетом.
Методы обработки
За время эксплуатации пассажирских самолетов разработано несколько методов их обработки, которые в равной мере могут применяться.
- Механическое воздействие, когда очищают наледь с борта самолета, как это делают при очистке обычного автомобиля. Но этот способ довольно много времени занимает, хотя и самый дешевый.
- В Советском Союзе применяли обдувочный метод, когда горячими струями воздуха обрабатывали поверхность самолета. Но так как большая часть современных пассажирских лайнеров иностранного производства, то эта методика не подходит. При таком способе может быть повреждена обшивка самолета.
- Самый востребованный в настоящее время способ — применение противообледенительной жидкости для самолета. В данном случае используются специальные реактивы, которые надежно защищают машину от появления обледенения.
О том как еще подготавливают самолет к вылету можно посмотреть видео ниже:
Виды жидкостей
В основе жидкости — смесь гликоля и воды. Стоит она дорого, но очень радикально действует на налет льда, при этом сохраняя поверхность неповрежденной. Различают следующие виды таких жидкостей:
- Очищает самолет от обледенения, но при этом не дает никакой гарантии от дальнейшего воздействия льда.
- В состав жидкости входит небольшое количество загустителя, который на непродолжительное время замедляет дальнейшее обледенение после очистки.
- Для того чтобы обрабатывать турбовинтовые самолеты, используются жидкости с более плотным уровнем загустителя.
- Жидкость с наиболее плотной степенью концентрации присадки дает возможность бороться с обледенением в течение продолжительного времени.
Окрашенная противообледенительная жидкость (сокращенно ПОЖ) различных типов
Определить ту или иную жидкость можно за счет того, что производители добавляют различные красители, которые и обозначают, какая именно применима для того или иного случая.
Все эти методы используются в том случае, когда самолет находится на земле. Но при взлете и движении в атмосфере любая жидкость стекает, и угроза обледенения возрастает уже в полете. В этом случае используются горячие струи воздуха, исходящие из двигателя.
С их помощью разогревается лёд, который образовался на крыльях и стабилизаторах. И в полете происходит процесс освобождения от наледи.
Обледенение самолета — очень опасная ситуация. Допускать такое положение нельзя, так как это грозит аварией самолета и гибелью экипажа и пассажиров. Поэтому процедуры очистки самолета от наледи перед его вылетом из аэропорта обязательны.
О том как собираются бороться с обледенением в будущем можно узнать посмотрев видео ниже:
Противообледенительная обработка самолета
Многие авиапассажиры особенно те, которым достались места с видом на крыло самолета, зимой очень часто могут наблюдать интересную процедуру.
Пассажиры называют ее по разному: покрытие, опрыскивание, распыление, опыление, обрызгивание (лично слышал 🙂 как люди говорили так) самолета противообледенительной жидкостью. В этом посте я постараюсь Вам рассказать об очень важной и ответственной процедуре, которая входит в свод правил авиационной безопасности — а именно противообледенительной обработке самолётов.
В один из прекрасных весенних дней, на примере самолета Ан-24 авиакомпании Ираэро я запечатлел этот процесс от начала и до конца, а теперь давайте раскроем понятие, что же какое противообледенительная обработка – это обработка поверхностей воздушного судна (в простонародье самолета) на земле перед полётом с целью удаления замёрзших осадков и предотвращения их появления на критических поверхностях самолета до взлёта. На официальном языке ICAO эта процедура называется – deicing (деайсинг).
Обработка может включать в себя несколько этапов, на снимке ниже Вы видите механическое удаление льда и снега которое можно производить с помощью щёток, резиновых скребков и мётел. Этот способ наиболее трудоёмок и к тому же он занимает значительное время и потому малоприменим в условиях интенсивного использования авиатехники, а еще если самолет большой.
Для чего вообще производить эту операцию? Так вот необходимость очистить от льда и снега поверхность самолёта обусловлена значительным влиянием замёрзших осадков на аэродинамические свойства поверхностей. Находящиеся на верхней поверхности крыла самолёта снег, иней и лёд снижают критический угол атаки, увеличивают скорость сваливания и превращают обтекающий поток из ламинарного в турбулентный. Мы же все с Вами помним, что турбулентность это не есть хорошо.
В случае расположения двигателей сзади крыла, на хвосте, массовый вброс снега и льда во входные устройства авиадвигателей при взлёте может привести к помпажу и самовыключению двигателей. Известны случаи авиакатастроф по этой причине. Так же лед оторванный с крыла самолета может повредить передние кромки хвостового оперения.
Подведем итог: лед и снег на самолете влияет на его подъемную силу и управляемость при взлете и наборе высоты, избежать этого можно только обработкой поверхностей самолета противообледенительной жидкостью.
Следующий метод противообледенительной обработки это физико-химический метод. В случае с нашим самолетом применят именно его. Эта обработка производится с применением спецмашин, имеющих баки для содержания и подогрева противообледенительной жидкости и устройства для ее нанесения с регулировкой степени распыла: сплошной струёй или конусом.
Машины бывают разные, в нашем случае машина имеет закрытую кабину с создаваемым комфортным микроклиматом и дистанционным управлением органами распыла противообледенительной жидкости, и это не спроста в аэропорту Магадана зимой столбик термометра может опускаться до – 45 градусов по Цельсию.
При отсутствии осадков (снега, дождя) как в нашем случае проводится только удаление обледенения нагретой примерно до +60..+70 градусов по Цельсию противообледенительной жидкостью (ПОЖ). За счёт температуры ПОЖ растапливает снег и лед на поверхностях самолета и далее получившаяся влага смывается струёй жидкости. Если идет снег или дождь самолет после первого этапа обработки покрывается тонким слоем другой ПОЖ (вяжущей), которая обеспечивает более долговременную защиту. Время защитного действия зависит от типа ПОЖ и погодных условий и может составлять от нескольких минут до 45 минут. Плёнка ПОЖ защищает поверхность самолета на время руления к ВПП и разбега, а затем сдувается встречным потоком воздуха при скорости примерно 150 км/час.
Решение, о проведении противообледенительной обработки, после авиакатастрофы в Тюмени принимают совместно администрация аэропорта и командир экипажа самолета. Самое интересное, что если кто-то из двух сторон, считает что обработка необходима, а вторая несогласна, противообледенительная обработка проводится в обязательном порядке. В нашем случае член экипажа воздушного судна, наблюдает за противообледенительной обработкой.
Чтобы до конца раскрыть тему скажу, что есть еще один метод и называется он – тепловой. Это когда обледенение удаляется с самолета нагревом его поверхностей, какими либо излучателями или помещением лайнера в тёплый ангар. Но в связи с большой затратностью и недостаточной эффективностью этот способ очень редко используется.
Видео противообледенительной обработки самолета:
Борьба с обледенением самолётов и прочей техники выходит на новый уровень
С новым покрытием обрабатывать самолёты ото льда больше не придётся.
Обледенение крыльев самолётов, линий электропередач и лопастей турбин является серьёзной проблемой, способной привести к катастрофе. Традиционно, чтобы остановить образование льда, люди используют энергоёмкие системы нагрева или химические реагенты, которые не лучшим образом влияют на окружающую среду. Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали простой и дешёвый способ защиты поверхностей от образования ледяной корки с помощью энергии солнца.
Многие, кто летал на самолётах холодной зимой, знают, что перед полётом фюзеляж часто обрабатывают специальной жидкостью. Как правило, в её состав входит этиленгликоль – токсичный и огнеопасный двухатомный спирт. Авиакомпании вынуждены использовать подобные крайне неэкологичные растворы, так как организация обогрева крыльев обошлась бы значительно дороже.
Команда под руководством профессора Крипы Варанаси (Kripa Varanasi) давно искала альтернативный способ защиты различных механизмов от обледенения. Сначала учёные экспериментировали с супергидрофобными покрытиями (избегающими воду в принципе). Но оказалось, что микроскопическая текстура таких поверхностей забивается образующимся инеем, и их защитные свойства сильно снижаются. Тогда исследователям пришла идея использовать для пассивной борьбы со льдом энергию солнца.
В основе новой системы лежит трёхслойное покрытие, которое можно нанести на самые разные материалы. Оно аккумулирует солнечное излучение и преобразует его в тепло, распределяемое по поверхности таким образом, что лёд тает даже на участках, закрытых от прямых лучей.
Кроме того, учёные обнаружили, что нет никакой необходимости растапливать весь лёд – достаточно превратить в воду тонкий слой там, где обледенение граничит с покрытием. После этого поверхность становится скользкой и все оставшиеся наслоения отваливаются сами собой.
Верхний слой нового материала поглощает до 95% падающего на него солнечного света, и учёные могли бы не изобретать чего-то ещё, если бы не два момента. Во-первых, такой материал мог бы предотвращать обледенение только на освещённых участках. Во-вторых, большая часть собранной энергии терялась бы через подложку.
Чтобы этого избежать, команда добавила распределяющий слой – очень тонкую алюминиевую плёнку толщиной всего 400 микрометров. Она быстро нагревается за счёт поступающего сверху тепла и передаёт его во все стороны, чтобы “согрелись” и затенённые области. Наконец, нижний слой представляет собой пористую теплоизоляцию, которая предотвращает нагрев обработанной поверхности и сохраняет всё тепло внутри покрытия.
Важно, что при всей перспективности и высокой технологичности, все используемые компоненты изготовлены из недорогих и доступных материалов. При этом авторы утверждают, что в некоторых случаях покрытие можно распылять на обрабатываемую поверхность слой за слоем.
В пресс-релизе MIT авторы разработки рассказывают, что их уникальное покрытие с успехом прошло все тесты, которые они для него подготовили. Также они отмечают, что область применения новинки в будущем может выйти за пределы обслуживания авиации и других технических устройств. Исследователи полагают, что материал можно использовать, например, для защиты крыш зданий в регионах с холодными зимами. В этом случае, вероятно, с опасными сосульками будет покончено раз и навсегда.
Сейчас работа над улучшением системы продолжается. Исследователи хотят проверить и максимально увеличить долговечность покрытия, а также придумать и протестировать для него максимальное количество возможных практических применений.
Более подробно познакомиться с тем, чего удалось добиться авторам разработки на сегодняшний день, можно, прочитав статью, опубликованную учёными в издании Science Advances.
Жидкость против обледенения для самолетов и взлетно- посадочных полос
Изобретение касается экологически безвредной жидкости для предотвращения обледенения самолетов и взлетно-посадочных полос, причем указанная жидкость особенно подходит для различного распылительного оборудования. Жидкость содержит 10-60 вес.% триметилглицина и 40-90 вес.% воды. Давление паров указанной жидкости составляет менее 5 Па, а кратковременный токсический эффект при пероральном применении на крысах LD50 составляет более 10000 мг/кг. Технический результат – создание нетоксичной и безопасной жидкости против обледенения. 8 з.п. ф-лы, 6 табл.
Изобретение касается безвредной для окружающей среды жидкости для предотвращения обледенения самолетов и взлетно-посадочных полос, причем указанная жидкость является особенно подходящей для различного оборудования, предназначенного для распыления.
Предотвращение образования льда на самолетах и взлетно-посадочных полосах, а также удаление льда обычно осуществляется с помощью некоторых химических веществ, понижающих температуру замерзания, чтобы обеспечить безопасный взлет, посадку и полет, особенно в зимнее время. Эти антифризы обычно представляют собой распыляемые растворы или пены на основе этилен- или пропиленгликоля, которые, если необходимо, смешаны с загустителями для увеличения вязкости, с водой, поверхностно-активными веществами (ПАВ) и ингибиторами коррозии. Такие средства против обледенения на основе этилен- или пропиленгликоля являются токсичными и загрязняют окружающую среду, когда они попадают в землю. Кроме того, они испускают неприятный запах, который попадает в воздух и разносится воздушными потоками. Такие средства против обледенения могут также вызвать проблемы, связанные с коррозией. Средства против обледенения, обычно распыляемые на самолеты, как правило, содержат по крайней мере 60% гликоля, обычно этиленгликоля, или смесь других гликолей.
Функция антифриза состоит в удалении с поверхности самолета снега, льда и инея, которые образуются, когда самолет стоит в аэропорту. Снег, лед и иней, намерзшие на самолет, оказывают значительное влияние на аэродинамические свойства и эксплуатационные качества его двигателей, приводя в итоге к опасным ситуациям, например, во время взлета самолета. По этой причине самолеты всегда проверяют перед вылетом, чтобы быть уверенными, что на них нет льда, снега и инея.
Предотвращение обледенения взлетно-посадочных полос и удаление с них льда включает в себя использование химических веществ, понижающих температуру замерзания. Основная функция этих веществ состоит в том, что они диффундируют через уже образовавшиеся снег и лед, ослабляя в них силы сцепления, что дает возможность значительно облегчить удаление снега и льда механическими способами. Кроме того, химические вещества, понижающие температуру замерзания, используют в условиях, когда вода и снег могут намерзать на взлетно-посадочной полосе.
В патенте СССР 1664808 описана композиция, используемая для предотвращения смерзания и для оттаивания порошкообразных или гранулированных материалов типа муки, песка или любого другого материала. Эта композиция содержит хлорид магния или кальция, аммиак, углеводы, глицерин, молочную кислоту, летучие кислоты, бетаин, аминокислоты, алифатические соединения, а также воду. Задача этой композиции состоит в предотвращении смерзания порошкообразного материала, особенно во время его транспортировки, на стенках и дне контейнера, и его агрегации, а также в оттаивании уже замерзшего материала.
В патенте США 5079036 описана размораживающая композиция для предотвращения смерзания и агрегации твердого гранулированного материала, подобного каменному углю или руде, во время его погрузки – выгрузки и транспортировки при температуре ниже 0 o С. Эта композиция образует пену на твердых частицах. Она содержит раствор, пригодный в качестве размораживающего средства, такой как раствор солей, подобных хлориду натрия, хлориду калия, хлориду магния, хлориду кальция, или раствор полигидроксильных соединений или моноалкиловых простых эфиров или диалкиловых простых эфиров, таких как этилен- и пропиленгликоли, глицерин, сахар и их смеси. Далее в качестве подходящих размораживающих веществ упомянуты производные целлюлозы, например натриевая соль карбоксиметилцеллюлозы и этилгидроксиэтилцеллюлоза. Кроме этого размораживающего вещества композиция включает в себя анионное или амфотерное ПАВ, которое дает возможность образования стабильной пены. Подходящими для этой цели являются, среди других, такие анионные ПАВ, как сульфонаты, и такие амфотерные ПАВ, как производные бетаина. Кроме того, композиция содержит воду.
В европейском патенте 743305 описана размораживающая композиция, особенно для предотвращения обледенения самолетов и их крыльев. В этом патенте представлено новое ПАВ, а именно полиамидоэфир, которое можно использовать в сочетании с веществами, понижающими температуру замерзания, на основе алкиленгликолей, используя полиакриловые кислоты в качестве загустителей. Кроме того, указанные композиции обычно содержат ингибитор коррозии, необязательно амин, гидроксид калия или гидроксид щелочного металла и воду.
Чаще всего жидкости, понижающие температуру замерзания, на основе воды в типичном случае являются водными смесями, состоящими из этилен- и пропиленгликолей и воды. В частности, этиленгликоль используется в различных случаях применения в автомобильной промышленности. Однако недостатками этиленгликоля являются его токсичность и загрязняющие свойства. В соответствии с этим вместо этиленгликоля часто используют пропиленгликоль в тех случаях, где требуется пониженная токсичность. Хотя пропиленгликоль относительно нетоксичен, он, однако, также является сомнительным с точки зрения экологии. Другим недостатком пропиленгликоля является то, что его вязкость значительно возрастает при низких температурах, что вызывает необходимость в большей мощности насосов для его перекачки.
Более низкая токсичность этанола по сравнению с этиленгликолем делает его использование более желательным. Однако применение этанола ограничивается его высокой летучестью и, как следствие, склонностью к воспламенению, а также значительным возрастанием вязкости при низких температурах, однако это возрастание вязкости менее значительно, чем в случае пропиленгликолей. По этой причине этанол широко применяется в качестве охлаждающей жидкости в лабораториях и в тех ситуациях, когда требуется нетоксичность.
Коррозия, особенно при использовании гликолей, делает совершенно необходимым поиск недорогих и эффективных ингибиторов коррозии. Составы и концентрации ингибиторов коррозии с трудом поддаются регулированию. Как правило, в результате применения эффективного ингибитора жидкость с очень низкой токсичностью становится токсичной. Обычно сложные растворы делают получаемую в результате жидкость более дорогостоящей.
Задачей настоящего изобретения является создание жидкости, понижающей температуру замерзания, в особенности применимой для предотвращения обледенения самолетов и взлетно-посадочных полос, и оборудования для ее использования, посредством чего можно решить проблемы, связанные с существующим состоянием техники, и устранить существующие недостатки.
Кроме того, задачей настоящего изобретения является создание жидкости, понижающей температуру замерзания, пригодной для самолетов и взлетно-посадочных полос, применение которой безопасно для окружающей среды и экономично, а также не создает никакого риска для здоровья.
Жидкость против обледенения для самолетов и взлетно-посадочных полос, предложенная в этом изобретении, характеризуется в прилагаемой формуле изобретения.
Согласно этому изобретению предпочтительным соединением, используемым в качестве компонента указанной жидкости против обледенения для самолетов и взлетно-посадочных полос, является триметилглицин или соли гидрата триметилглицина. Триметилглицин или бетаин является особенно предпочтительным. Бетаин, например, может быть получен путем экстракции из природных продуктов, таких как сахарная свекла, или путем биохимического процесса таким образом, чтобы дать возможность получения биологической жидкости против обледенения с благоприятным сроком службы.
Жидкость, используемая для предотвращения обледенения самолетов и взлетно-посадочных полос, в соответствии с этим изобретением содержит 10-60% триметилглицина или его производного и 40-90% воды; предпочтительно 40-55% триметилглицина или его производного и 45-60% воды, причем все проценты являются весовыми.
Среди преимуществ этой жидкости против обледенения ее нетоксичность и безопасность, а также отсутствие запаха. Некоторые из ее физических свойств являются такими же, как у растворов гликолей, и она может использоваться при температурах между -50 и +100 o С. Она предпочтительно используется при температурах в пределах от -40 до +80 o С. Характерным свойством размораживающих веществ является то, что они понижают температуру замерзания. Эта температура замерзания должна быть не выше -20 o С, а в случае бетаина даже может быть достигнута температура замерзания вплоть до -50 o С.
Если это необходимо или желательно, жидкость против обледенения этого изобретения может быть смешана с обычными ингибиторами коррозии, стабилизаторами и маркирующими добавками, загустителями, ПАВ, другими размораживающими веществами, подобными гликолям или солям, а также с соединениями, регулирующими кислотность; все эти вещества хорошо известны в технике.
Жидкость против обледенения согласно настоящему изобретению менее токсична и меньше загрязняет окружающую среду, чем жидкости против обледенения, уже известные в технике. Указанная жидкость не классифицируется как опасные отходы, и ее можно легко удалять, что снижает затраты. Отходы этой жидкости можно обрабатывать, не принимая никаких специальных мер безопасности, и они могут поглощаться почвой или спускаться в канализацию, тогда как этилен- и пропиленгликоли, а также этанол, обычно используемые в технике в настоящее время, необходимо удалять специальными способами, как опасные отходы.
Жидкость против обледенения согласно настоящему изобретению пригодна для использования в различных областях для предотвращения обледенения или для удаления льда с самолетов, взлетно-посадочных полос и т.п., особенно при низких температурах и в ситуациях, когда жидкость должна быть безвредной для окружающей среды и нетоксичной.
Оценка токсичности соединений основана на величинах LD50, взятых из литературы. Использованные величины LD50 были получены при испытаниях на крысах при пероральном введении испытываемых соединений. Результаты показаны в таблице 1.
В таблице 2 сравнивается кинематическая вязкость жидкостей при концентрации 50%.
В таблице 3 показано, как различные соединения снижают температуру замерзания в 50%-ном растворе.
В таблице 4 показано влияние триметилглицина на температуру замерзания водных растворов.
Поверхностное натяжение типичных веществ, понижающих температуру замерзания, представлено в таблице 5. Поверхностное натяжение триметилглицина сравнимо с поверхностным натяжением воды и выше, чем у гликолей.
В таблице 6 показано давление пара при 37,8 o С для нескольких жидкостей, понижающих температуру замерзания. Так как давление пара раствора триметилглицина ниже, чем у других растворов, он не испаряется (не улетучивается) также легко под действием потока воздуха.
Жидкость согласно настоящему изобретению, содержащая 10-60% триметилглицина или его производных и 40-90% воды (по весу), применима в противообледенительных системах для самолетов и взлетно-посадочных полос, особенно для распыления на желаемую поверхность.
Давление пара жидкости этого изобретения ниже 5 Па. Величина LD50 составляет более 10000 мг/кг (для крыс при пероральном введении), и температура вспышки этой жидкости выше 100 o С. Далее температура замерзания 50%-ного раствора составляет менее -38 o С, причем его поверхностное натяжение менее 55 дин/см. Срок годности этой жидкости при хранении в стандартных условиях, при комнатной температуре составляет свыше 2 лет. Вязкость, важную характеристику жидкости, понижающей температуру замерзания, можно стабильно удерживать в желаемом диапазоне.
Триметилглицин представляет собой нетоксичный и не имеющий запаха сырьевой материал природного происхождения, который биодеградирует в природных условиях на 80% за 20 суток. Медленная биодеградация – это проблема, связанная, например, с пропиленгликолями, которые применялись ранее. Триметилглицин снижает температуру замерзания воды, он обладает превосходными теплопередающими свойствами, из него не выделяются неприятные запахи и его можно использовать без добавления каких-либо ингибиторов коррозии, которые служат для предотвращения коррозии, так как он сам по себе обладает только слабым коррелирующим действием. Например, коррозия медных сплавов составляет менее 1 мкм/год, когда используются жидкости согласно этому изобретению. Кроме того, они не вызывают коррозию поликарбонатов, акриловых пластиков или окрашенных поверхностей.
Гликоли, применявшиеся ранее в качестве составов против обледенения, оказывают вредное воздействие на герметики, присутствующие в конструкциях самолетов, тогда как жидкости против обледенения на основе триметилглицина не дают таких отрицательных эффектов. Возврат жидкостей против обледенения, содержащих гликоли, из аэропортов для их удаления или повторного использования очень затруднен, причем полный возврат в любом случае невозможен. Растворы триметилглицина не нужно возвращать, так как они быстро разлагаются в природных условиях. Растворы триметилглицина безопасны в обращении вследствие низкого давления пара и соответственно низкой летучести этих растворов. В противоположность этому, например, для этиленгликоля по соображениям безопасности установлено предельное давление пара 50 ч/млн (отношение общего количества пара к жидкости) (TVL). Безопасность по отношению к окружающей среде уже упоминалась как одно из основных преимуществ использования раствора триметилглицина в качестве жидкости для предотвращения обледенения самолетов и взлетно-посадочных полос.
Это изобретение описано выше со ссылкой только на некоторые предпочтительные примеры его осуществления, детали которых, однако, не должны рассматриваться как ограничивающие это изобретение узкими рамками. Возможны многие модификации и видоизменения в пределах объема и сущности изобретения, определенных в прилагаемой формуле изобретения.
1. Жидкость против обледенения для самолетов и взлетно-посадочных полос, отличающаяся тем, что она содержит 10-60 вес.% триметилглицина и 40-90 вес. %.
2. Жидкость по п. 1, отличающаяся тем, что она содержит 40-55 вес.% триметилглицина и 45-60 вес.% воды.
3. Жидкость по п.1 или 2, отличающаяся тем, что давление паров указанной жидкости составляет менее 5 Па, а кратковременный токсический эффект при пероральном применении на крысах LD50 составляет более 10000 мг/кг.
4. Жидкость по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что температура замерзания 50%-ной жидкости ниже -38 o С.
5. Жидкость по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что температура замерзания 35%-ной жидкости составляет -15 o С или ниже этой величины.
6. Жидкость по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что поверхностное натяжение 50%-ной жидкости составляет более 55 дин/см.
7. Жидкость по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что она содержит триметилглицин из биологического источника.
8. Жидкость по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что указанную жидкость против обледенения можно использовать при температуре, лежащей в пределах между -50 o С и +100 o С, предпочтительно между -40 o С и +80 o С.
9. Жидкость по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что она содержит в качестве добавок ингибиторы коррозии, стабилизаторы, маркирующие добавки, загустители, ПАВ, другие размораживающие вещества или соединения для регулирования кислотности.
Загрузка...