В Сибири построили МКАТ
В малой климатической аэродинамической трубе (МКАТ) Института теоретической и прикладной механики (ИТПМ) СО РАН, запуск которой состоялся в этом году, ведутся испытания покрытий из материалов, которые защитят конструкции летательных аппаратов от обледенения.
Обледенение летательных аппаратов — опасное явление, которое может привести к потере управления или отказу двигателя. При нарастании льда на поверхности самолета или вертолета не только увеличивается вес летательного аппарата, но и снижается подъемная сила, которую создает крыло, несущий винт и хвостовое оперение. Происходит неожиданный срыв воздушного потока. Если экипаж не успевает оперативно среагировать или нет возможности увеличить скорость, самолет начинает падать. Особенно опасно обледенение входных устройств и карбюраторов двигателей и различных датчиков воздушного потока, которых на современном самолете насчитывается несколько десятков. Неожиданный отказ двигателя ведет к вынужденной и не всегда благополучной посадке. А неверные показания датчика угла атаки приводят к ошибкам в пилотировании и нарушению работы автопилота. Именно по этим причинам ежегодно в мире происходит несколько серьезных аварий и даже катастроф из-за обледенения самолетов и вертолетов. Только в России за последние 20 лет по причине обледенения произошло 24 летных происшествия, из которых восемь — с жертвами.
«С точки зрения аэродинамики проблема обледенения решается просто: нужно понять, какой формы будет лед, изготовить эту форму, например, из дерева или пенопласта, прикрепить на крыло, испытать под разными углами атаки на разных скоростях и получить его аэродинамические характеристики, выяснив, насколько они ухудшаются. Таким образом определяются допустимые и безопасные границы обледенения для каждого летательного аппарата. Этот способ используется с начала эпохи самолетостроения,— говорит заместитель директора по научной работе ИТПМ СО РАН, к. ф.-м. н Андрей Сидоренко.— Что касается борьбы с образованием льда, то за всю ее историю было изобретено всего несколько надежных способов не допустить обледенения: электрические, пневматические, жидкостные, которые можно подобрать в зависимости от условий полета и типа самолета. Например, во время полета самолета в условиях обледенения традиционно используется разбрызгивание спирта на лобовое стекло и лопасти винтов. Более мелкие элементы, такие как карбюраторы, приемники воздушного давления и датчики угла атаки, обычно обогревают при помощи электричества».
Для чего нужна климатическая труба
Один из самых эффективных методов избавиться от наледи — это нагрев. Например, у самолета Ту-104, который был выполнен на основе боевого Ту-16, вся передняя кромка крыла обогревалась горячим воздухом от двигателя. Но такой метод требует большого запаса мощности двигателя и сильно увеличивает расход топлива. Любая дополнительная система в самолете — это лишний вес и лишние затраты. Даже если противообледенительная система не используется, самолет возит ее с собой, а авиакомпании тратят ресурсы на поддержание ее в работоспособном состоянии. Ведь для того, чтобы авиаперевозки были экономически эффективными, нужно иметь возможность летать в любую погоду.
Еще один эффективный метод — покрытие самолета специальными противообледенительными составами. Современные системы пассажирских самолетов активно используют этот метод, не располагая другой защитой от обледенения на всей поверхности крыла. Этиленгликоль имеет температуру замерзания значительно ниже, чем у воды, до –60°С. Попадая на слой «незамерзайки», капли воды не превращаются в лед на поверхности крыла.
Вылет без проведения противообледенительной обработки является грубым нарушением, и в 2012 году он привел к авиакатастрофе пассажирского самолета ATR 72–201 под Тюменью. Но такую процедуру можно осуществить только перед взлетом. Остающаяся на поверхности после обработки тонкая пленка защищает поверхность на время руления и разбега, а затем сдувается встречным потоком воздуха при скорости 150 км/ч. Посадка в любом случае производится уже «на сухую». Между тем в режиме посадки обледенение намного опаснее, чем при взлете, поскольку со сниженной скоростью аппарат над посадочной полосой при сваливании и потере управления не может сманеврировать, а запаса скорости для повторного взлета у него уже нет.