Полеты в условиях обледенения

Обледенение - отложение льда на различных частях воздушного судна (слабое - при отложении льда на передней кромке крыла до 0,5 мм/мин., умеренное - от 0,5 до 1 мм/мин., сильное - более 1 мм/мин.).

Обледенение ВС в большинстве случаев происходит в воздушной среде, содержащей капли переохлажденной воды, в основном в ку­чевых или слоистых облаках, в условиях тумана, мороси, дождя, мокрого снега при отрицательном или околонулевой температуре наружного воздуха. Наибольшая вероятность обледенения суще­ствует в условиях повышенной влажности воздуха на малых высотах в диапазоне температур от 0 до —20 °С и в особенности от —5 до —10 °С. Однако входные устройства авиационных двигателей могут подвергаться обледенению и при положительных тем­пературах наружного воздуха (приблизительно до +5 °С) — вслед­ствие адиабатического расширения воздуха во входном устройстве влага конденсируется на его стенках и в последующем замерзает. Особенно быстрое и сильное обледенение наблюдается во фронталь­ных инверсиях, когда при подъеме теплого воздуха над слоем холод­ного (теплый фронт) возникает «замерзающий дождь».

При полете в условиях обледенения лед образуется на всех лобовых частях вертолета: несущем и рулевом винтах, остеклении фонарей кабин, датчиках приборов, воздухозаборниках двигателей, антеннах. Это приводит к увеличению полетной массы, существенно­му ухудшению аэродинамических характеристик и летных качеств, возможности помпажа, повреждения и самовыключения двигателей, ухудшению обзора, радиосвязи и точности радионавигации.

Особенности и последствия обледенения винтов:

- лопасти НВ обледеневают значительно интенсивнее фюзеляжа, ибо проходят при вращении в 3...5 раз большее расстояние в пеpeoxлaждeнной воздушной среде. Поэтому не следует судить о сте­пени обледенения НВ по толщине слоя льда на остеклении кабины. В результате этого возрастает уро­вень и изменяется частотный спектр вибраций конструкции, уменьшается скороподъемность и максимальная скорость полета, ухудшаются устой­чивость, управляемость и маневрен­ность вертолета;

- при полете с выключенной противообледенительной системой (ПОС) лопастей и температуре влажного воздуха ниже —10 °С потребная мощность может возрасти почти на 50%, что вызовет необходимость существенного изменения режима или даже прекра­щения полета. Вместе с тем возможности существующих ПОС по предотвращению льдообразования на лопастях ограничены, что накладывает соответствующие ограничения на условия летной эксплуатации вертолетов в осенне-зимний период. В частности, на вертолетах типа Ми-8 преднамеренные полеты в условиях обледе­нения при температуре < —12 °С запрещены;

- определенную опасность при выполнении полетов в условиях интенсивного обледенения представляет несимметричное, т. е. неодновременное и неравномерное самоудаление льда с лопастей несущего и рулевого винтов, что приводит к сильной тряске верто­лета и может вызвать механические повреждения соседних лопас­тей, роторов компрессоров двигателей, элементов фюзеляжа (в том числе стабилизатора), антенн и т. п. Несимметричное само­удаление льда с лопастей происходит преимущественно при темпе­ратурах наружного воздуха —10...—20 °С, причем на рулевом винте это проявляется в большей мере, чем на несущем;

- любое удаление с лопастей достаточно больших масс льда пред­ставляет определенную опасность с точки зрения механических повреждений и нарушения работоспособности, двигателей.

Основным условием обеспечения безопасности полетов в усло­виях обледенения несущего и рулевого винтов является заблаго­временное включение электротепловой противообледенительной си­стемы лопастей. Если в по­лете появились первые признаки обледенения, например лед на стеклах пилотской кабины, и при этом табло «Обледенение» не загорается, необходимо включить вручную ПОС несущего и рулевого винтов, а также обогрев датчика сигнализатора обледенения. ПОС стекол кабины следует включать при запотевании, при первых признаках появления льда на стеклах и, наконец, при загорании табло «Обледенение».

Обледенение силовой установки вертолета представляет значи­тельную опасность. Обледенению обычно подвергаются воздухо­заборник, входной канал двигателя, лопатки входного направляю­щего аппарата, рабочие лопатки и лопатки спрямляющего аппарата первых ступеней компрессора, агрегаты двигателя, расположенные во входном тракте (сигнализаторы обледенения, датчики давления, температуры и т. п.). Как правило, наибольшее количество льда откладывается на неподвижных элементах входного тракта компрес­сора и меньше — на рабочих лопатках.

Обледенение входной части двигателя вызывает нарушение формы и размеров проточной части, изменение параметров воздуха на входе в компрессор и характера течения воздуха во входном канале, уменьшение секундного расхода воздуха и степени повы­шения давления воздуха в компрессоре, мощности двигателя, по­вышение температуры газов перед турбиной, увеличение уровня вибраций двигателя вследствие несимметричного образования и сброса льда с рабочих лопаток компрессора.

Перечисленные явления могут вызвать помпаж компрессора и самовыключение двигателя, разрушение лопаток, поврежденных кусками сбрасываемого с большой скоростью льда, разрушение подшипников из-за дисбаланса ротора турбокомпрессора.

Включение системы обогрева воздухозаборника и входного устройства неблагоприятно сказывается на мощности и экономич­ности двигателей, что может в отдельных случаях вызывать необ­ходимость уменьшения режима работы двигателей и соответствую­щего изменения режима полета вертолета. Несмотря на это, за­благовременное включение ПОС двигателей необходимо для обес­печения безопасности полетов вертолета в условиях обледенения. Запоздалое включение или неисправность этой системы, а также по­падание обледеневшего вертолета в зону положительных темпера­тур наружного воздуха с невыключенной ПОС могут привести к скалыванию льда с воздухозаборника и входного устройства и по­паданию кусков льда в двигатель. При этом возможны помпаж или разрушение лопаток компрессора, самовыключение двигателя со всеми вытекающими отсюда последствиями.

После посадки вертолета, подвергшегося обледенению, нельзя допускать к нему людей, так как с вращающихся лопастей могут срываться куски льда, представляющие значительную опасность.
Сильное и умеренное обледенение относятся к числу опасных для полетов метеорологических явлений.
Комплексное воздействие обледенения на ВС создает угрозу безопасности полета, а в отдельных случаях может привести к авиационному происшествию. Особенно опасно обледенение на взлете и посадке как сопутствующее явление при отказах отдельных систем ВС.