Đóng băng máy bay - điều kiện, nguyên nhân và hậu quả

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Thống kê cho thấy tỷ lệ người chết trong các vụ tai nạn hàng không thấp hơn nhiều so với các trường hợp sử dụng phương tiện giao thông khác. Đóng băng máy bay là một nguyên nhân phổ biến của các vụ tai nạn, vì vậy cuộc chiến chống lại nó càng được chú ý. Trong trường hợp xảy ra tai nạn tàu, tàu, xe, con người có cơ hội sống sót khá cao. Sự cố rơi máy bay, với những trường hợp ngoại lệ hiếm hoi, dẫn đến cái chết của tất cả hành khách.

Nguyên nhân đóng băng

Các bộ phận sau của thân máy bay thường bị đóng băng nhất:

• mép dẫn đầu đuôi và cánh;
• cửa hút gió động cơ;
• cánh chân vịt cho các loại động cơ tương ứng.

Việc hình thành băng trên cánh và đuôi dẫn đến tăng lực cản, làm suy giảm tính ổn định và khả năng điều khiển của máy bay. Trong trường hợp xấu nhất, các bộ điều khiển (cánh gió, cánh tà, v.v.) có thể chỉ cần đóng băng ở cánh và việc điều khiển máy bay sẽ bị tê liệt một phần hoặc hoàn toàn.

Đóng băng các cửa hút không khí làm gián đoạn sự đồng nhất của luồng không khí đi vào động cơ. Hậu quả của việc này là các động cơ hoạt động không đều và giảm sức kéo, hỏng hóc trong vận hành các tổ máy. Rung động xuất hiện có thể dẫn đến sự phá hủy hoàn toàn động cơ.

Trong máy bay cánh quạt và máy bay phản lực cánh quạt, đóng băng trên các cạnh của cánh quạt làm giảm tốc độ bay nghiêm trọng do giảm hiệu suất của cánh quạt. Do đó, tàu có thể không “đến đích” vì mức tiêu thụ nhiên liệu ở tốc độ thấp hơn vẫn giữ nguyên hoặc thậm chí tăng lên.

Máy bay đóng băng

Đóng băng có thể ở trên mặt đất hoặc trên máy bay. Trong trường hợp đầu tiên, các điều kiện đóng băng máy bay như sau:

• Trong thời tiết quang đãng ở nhiệt độ dưới 0, bề mặt của máy bay lạnh hơn bầu khí quyển xung quanh. Do đó, hơi nước chứa trong không khí chuyển thành băng - sương giá hoặc sương giá xảy ra. Độ dày của mảng bám thường không vượt quá vài mm. Nó có thể được tháo ra dễ dàng ngay cả bằng tay.
• Ở nhiệt độ gần bằng 0 và độ ẩm cao, nước siêu lạnh chứa trong khí quyển sẽ đọng lại trên thân máy bay dưới dạng mảng bám. Tùy thuộc vào điều kiện thời tiết cụ thể, lớp phủ thay đổi từ trong suốt ở nhiệt độ cao hơn sang lớp phủ mờ như sương ở nhiệt độ thấp hơn.
• Đóng băng trên bề mặt máy bay sương mù, mưa hoặc mưa đá. Nó được hình thành không chỉ do kết quả của lượng mưa mà còn khi tuyết và bùn rơi xuống mặt đất trong quá trình lăn bánh.

Cũng có một loại hiện tượng như "băng nhiên liệu". Khi dầu hỏa trong các bồn chứa có nhiệt độ thấp hơn không khí xung quanh, nước trong khí quyển bắt đầu lắng xuống khu vực có các bồn chứa và hình thành băng. Chiều dày của lớp có khi đạt từ 15 mm trở lên. Loại máy bay đóng băng này rất nguy hiểm vì lớp trầm tích thường trong suốt và khó nhận thấy. Ngoài ra, cặn lắng chỉ hình thành ở khu vực thùng nhiên liệu, trong khi phần còn lại của thân máy bay vẫn sạch.

Đóng băng trong không khí

Một loại đóng băng khác của máy bay là sự hình thành băng trên thân tàu trong chuyến bay. Xảy ra khi bay trong mưa lạnh, mưa phùn, mưa đá hoặc sương mù. Băng thường hình thành trên cánh, đuôi, động cơ và các bộ phận cơ thể nhô ra khác.

Tốc độ hình thành lớp vỏ băng khác nhau và phụ thuộc vào cả điều kiện thời tiết và thiết kế máy bay. Đã có trường hợp hình thành mảng bám với tốc độ 25 mm mỗi phút. Tốc độ của máy bay ở đây đóng một vai trò kép - đến một ngưỡng nhất định, nó góp phần làm tăng độ đóng băng của máy bay do lượng ẩm rơi trên bề mặt máy bay nhiều hơn trên một đơn vị thời gian. Nhưng sau đó, với gia tốc lớn hơn, bề mặt nóng lên do ma sát với không khí và cường độ hình thành băng giảm.

Đóng băng của máy bay đang bay thường xảy ra nhất ở độ cao lên đến 5.000 mét. Vì vậy, trước mắt, việc nghiên cứu điều kiện thời tiết trong khu vực được chú trọng tối đa. Cất cánh và hạ cánh. Đóng băng ở độ cao cực kỳ hiếm, nhưng vẫn có thể.

Khử băng bằng POL

Vai trò chính trong việc ngăn chặn đóng băng được thực hiện bằng cách xử lý máy bay bằng chất lỏng chống đóng băng (AFL). Các công ty hàng đầu trong việc sản xuất chất khử mùi là Công ty Hóa chất Dow của Mỹ và Công nghệ khử mùi Cryotech của Canada. Các công ty không ngừng mở rộng và cải tiến dòng thuốc thử của họ.

Các lĩnh vực nghiên cứu ưu tiên là tốc độ đánh răng và thời gian hoạt động của máy bay. Các loại chất lỏng chống đóng băng khác nhau chịu trách nhiệm cho các quá trình này, vì vậy quá trình xử lý máy bay luôn được thực hiện trong hai giai đoạn. Tổng cộng, có bốn loại thuốc thử được sử dụng trong quá trình xử lý máy bay. Chất lỏng của loại thứ nhất có nhiệm vụ loại bỏ lớp băng hiện có trên thân máy bay. Các loại chế phẩm II, III và IV dùng để bảo vệ cơ thể khỏi bị đóng băng trong một thời gian nhất định.

Chế máy bay trên mặt đất

Đầu tiên, máy bay được xử lý bằng chất lỏng loại I pha loãng với nước nóng đến nhiệt độ 60-800C. Nồng độ của thuốc thử được chọn dựa trên điều kiện thời tiết. Thuốc nhuộm thường được bao gồm trong chế phẩm để nhân viên bảo trì có thể kiểm soát độ đồng đều của lớp phủ của máy bay với chất lỏng. Ngoài ra, các chất đặc biệt tạo nên POL giúp cải thiện độ che phủ của sản phẩm.

Giai đoạn thứ hai là xử lý tiếp theochất lỏng, phổ biến nhất là loại IV. Nhìn chung nó giống với chế phẩm loại II, nhưng được sản xuất bằng công nghệ hiện đại hơn. Loại III được sử dụng phổ biến nhất cho máy bay khử băng của các hãng hàng không địa phương khác nhau. Chất lỏng loại IV được phun gọn gàng và, không giống như loại I, với vận tốc thấp. Mục đích của việc xử lý là để đảm bảo rằng máy bay được phủ đồng nhất bằng một lớp màng hợp chất dày không cho phép nước đóng băng trên bề mặt máy bay.

Trong quá trình hành động, màng phim dần dần "tan chảy", phản ứng với kết tủa. Các nhà sản xuất đang tiến hành nghiên cứu thiết kế để tăng thời gian tồn tại của lớp bảo vệ. Khả năng giảm thiểu tác động của các thành phần có hại của chất lỏng chống đóng băng đối với môi trường cũng đang được nghiên cứu. Nhìn chung, AOL vẫn là cách tốt nhất để đối phó với hiện tượng đóng băng trên máy bay.

Hệ thống chống đóng băng

Các thành phần của máy bay được xử lý trên mặt đất được chế tạo đặc biệt để trong quá trình cất cánh, chúng được “thổi bay” khỏi bề mặt thân máy bay để không làm giảm lực nâng. Sau đó, dùi cui được tiếp quản bởi các cảm biến đóng băng của máy bay. Vào đúng thời điểm, họ đưa ra lệnh bắt đầu hoạt động đối với các hệ thống ngăn chặn sự hình thành của băng trong chuyến bay. Chúng được chia thành cơ học, hóa học và nhiệt học (nhiệt không khí và nhiệt điện).

Hệ thống cơ

Dựa trên nguyên tắc biến dạng nhân tạo của bề mặt bên ngoài của thân tàu, do đó băng bị vỡ và bị thổi bay bởi luồng không khí tới. Ví dụ, trên đôi cánhBộ lông máy bay được gia cố bằng các tấm bảo vệ bằng cao su với hệ thống các khoang khí bên trong. Sau khi máy bay bắt đầu đóng băng, khí nén đầu tiên được cung cấp vào buồng trung tâm, ngăn này phá vỡ lớp băng. Sau đó, các ngăn bên sẽ bị phồng lên và đá văng ra khỏi bề mặt.

Hệ thống hóa chất

Hoạt động của một hệ thống như vậy dựa trên việc sử dụng thuốc thử kết hợp với nước tạo thành hỗn hợp có điểm đóng băng thấp. Bề mặt của phần mong muốn của thân máy bay được bao phủ bởi một vật liệu xốp đặc biệt, qua đó một chất lỏng được cung cấp để làm tan băng. Hệ thống hóa chất đã được sử dụng rộng rãi trên máy bay vào giữa thế kỷ 20, nhưng bây giờ chúng được sử dụng chủ yếu như một phương pháp dự phòng để làm sạch kính chắn gió.

Hệ thống nhiệt

Trong các hệ thống này, đóng băng được loại bỏ bằng cách đốt nóng bề mặt bằng không khí nóng và khí thải lấy từ động cơ hoặc bằng điện. Trong trường hợp thứ hai, bề mặt được làm nóng không liên tục mà theo định kỳ. Một số đá được phép đóng băng, sau đó hệ thống được bật. Nước đông lạnh tách khỏi bề mặt và được dòng không khí mang đi. Do đó, băng tan không lan ra thân máy bay.

Phát triển hiện đại nhất trong lĩnh vực này là hệ thống điện nhiệt do GKN phát minh ra. Một màng polyme đặc biệt với việc bổ sung kim loại lỏng được áp dụng cho các cánh của máy bay. Nó lấy năng lượng từ hệ thống trên máy bay và duy trì nhiệt độ trên bề mặt cánh từ 7 đến 210C. Hệ thống mới nhất này được sử dụng rộng rãi trên máy bay Boeing.787.

Bất chấp tất cả các hệ thống an ninh "sang trọng", việc đóng băng đòi hỏi sự chú ý tối đa của con người. Một chút thiếu chú ý thường dẫn đến những bi kịch lớn. Vì vậy, dù công nghệ phát triển như vũ bão nhưng sự an toàn của con người vẫn chủ yếu phụ thuộc vào chính họ.