Особенности полета самолета при обледенении.

Обледенение самолета обычно происходит при полете в облаках, мокром снеге, переохлажденном дожде, тумане и мороси, а также в условиях повышенной влажности воздуха, как при отрицательной, так и при положительной температуре наружного воздуха.

Обледенению подвергаются крыло, оперение, воздухозаборники двигателей, стекла фонаря и другие выступающие детали на поверхности самолета. Интенсивность обледенения обычно характеризуется толщиной образующегося льда за одну минуту и колеблется от нескольких сотых миллиметра до 5-7 мм/мин. Наблюдались случаи обледенения с интенсивностью до 25 мм/мин.

Форма ледяных наростов и интенсивность их образования определяются в основном метеорологическими условиями, но в значительной степени также зависят от формы деталей самолета и скорости полета. Причем, с увеличением скорости до какой-то определенной интенсивность обледенения возрастает, так как за единицу времени к единице поверхности самолета подходит большее количество большее количество переохлажденных капель воды, находящихся в воздушном потоке.

При малых скоростях полета отложение льда происходит обычно на передних кромках деталей самолета. Особую опасность для полета вызывает обледенение передних кромок крыла, стабилизатора, киля, и воздухозаборников двигателей.

При больших скоростях вследствие адиабатического сжатия и трения воздуха в пограничном слое потока значительно повышается температура поверхности самолета, отчего интенсивность обледенения уменьшается. Кроме того, изменяются форма ледяных наростов и их расположение на поверхности самолета. Наибольшему нагреву подвергается передняя кромка крыла, стабилизатора и киля, точнее их критическая линия (линия, на которой происходит полное затормаживание потока).

Прирост температуры в критической точке профиля крыла при различных скоростях полета вне облаков следующий:

При полете в облаках (в условиях обледенения) нагрев несколько меньше, так как происходит некоторая потеря тепла вследствие испарения капельной влаги. По мере удаления от критической линии к задней кромке профиля температура постепенно снижается, а это значит, что на передней кромке профиля температура может быть положительной, в то время как на задней кромке она отрицательная. При таком характере изменения температуры, по крылу переохлажденные капли воды на передней кромке нагреваются, и лед не образуется. Перемещаясь, по направлению течения пограничного слоя, вода постепенно охлаждается и в определенном месте на поверхности крыла замерзает.

Учитывая нагрев воздуха в точках торможения потока и в пограничном слое, можно сделать вывод, что обледенение скоростных самолетов происходит при более низких температурах, причем на больших скоростях температура вероятного обледенения ниже. При температурах, соответствующих кривой, и более низких обледенение возможно.

При обледенении значительно нарушается плавность обтекания крыла, горизонтального и вертикального оперений. Наиболее значительно ухудшается обтекание профилей в случае обледенения первого вида, при котором уже на передней кромке у рогообразных ледяных выступов происходит интенсивное вихревое образование.

Нарушение плавности обтекания вызывает значительное перераспределение давления по профилю и изменяет величину сил трения. Вследствие этого на каждом угле атаки коэффициент уменьшается, Сх возрастает, а аэродинамическое качество самолета резко уменьшается. Критический угол атаки крыла и оперения, а также Су мах и Су доп уменьшаются. Такое изменение аэродинамических характеристик самолета вызывает ухудшение и летных характеристик самолета на всех этапах полета.

- крыло обледеневшее

- крыло необледеневшее

Скорость и тяга, потребные для горизонтального полета, возрастают вследствие уменьшения Су, увеличения Сх и падения аэродинамического качества самолета.

В случае обледенения воздухозаборников двигателей возможно падение тяги силовой установки, а также повреждение двигателей.

Увеличение потребной тяги и некоторое уменьшение располагаемой вызывает уменьшение запаса тяги. Минимальная и минимально допустимая скорости, а также число М уменьшаются. Диапазон скоростей, практический потолок, скороподъемность, и угол подъема самолета уменьшаются. Нарушение плавности обтекания крыла, и оперения значительно уменьшает диапазон центровок, при которых возможно обеспечить устойчивое продольное равновесие, также вызывает ухудшение и эффективность рулей.

Для обеспечения безопасности полета следует перед вылетом тщательно изучить метеообстановку на трассе, особенно в районе аэродромов взлета и посадки, учитывая, что большинство случаев обледенения самолетов наблюдается на меньших высотах (менее 5000 м).

Обледенение самолета на больших высотах встречается редко, но возможно в любое время года.

Наиболее опасно обледенение на этапе захода на посадку и на посадке, так как на этих этапах выполняется на углах атаки близких к максимально-допустимым (критических) углов атаки. Например, на самолете Ан-24 при обледенении посадка выполняется при положении закрылков, выпущенных только на 10° (вместо 38°), чтобы предотвратить выход самолета на закритические углы атаки.