Основные факторы обледенения - раздел Образование, ОБОРУДОВАНИЕ САМОЛЕТОВ Широкое Применение Авиации В Деятельности Человека Вызывает Большие Проблемы ...
Широкое применение авиации в деятельности человека вызывает большие проблемы по безопасности полетов и, в частности, защиты летательных аппаратов от обледенения. Обледенение самолетов и вертолетов происходит в атмосфере, содержащей влагу при отрицательных температурах. Следует отметить, что вода может находиться в жидкой фазе до температуры минус 65ºС.
Обледенение является процессом ледяных образований на некоторых поверхностях летательного аппарата. Это может привести к существенным осложнениям полета – вплоть до катастрофы.
|
| Рис. 7.1. Схема обтекания профиля воздушным потоком, содержащим переохлажденные капли ––– линия тока; - - - траектории капель; заштрихованная область – зона, содержащая капли, оседающие на профиль
|
Процесс кристаллизации воды (переход в лед) осуществляется с большой скоростью и инициируется образованием центров кристаллизации. В качестве таких центров кристаллизации могут быть инородные тела (пылинки и пр.), соприкосновение с поверхностью и т.д.
Наибольшая вероятность обледенения возникает при полете в облаках с повышенным содержанием влаги. Наиболее благоприятная температура для обледенения составляет от 0°С до -20°С. Особо следует отметить возможность образования наледи на входных участках воздухозаборников двигателей при температурах от 0°С до +10°С. Это объясняется адиабатическим расширением воздуха, вызывающим одновременное понижение его температуры. При этом одновременно происходит конденсация паров, находящихся в воздухе. Это усиливает возможность обмерзания обтекаемых участков воздухозаборников и даже лопаток первых ступеней компрессора.
Образование льда на поверхностях летательного аппарата является следствием двух процессов – соударением переохлажденных капель с поверхностью и последующим их растеканием и замерзанием. Зоны возникновения обледенения дает картина обтекания влажным воздухом профиля крыла.
В дозвуковом полете атмосферный воздух распределяется вокруг лобовой поверхности крыла так (см. рис. 7.1), что линии тока существенно искривляются у передней кромки и затем следуют примерно кривизне профиля. Водные капли, в силу большей инертности, движутся по траектории меньшей кривизны, формируя вдоль обтекаемой поверхности слой воздуха с повышенной концентрацией водных капель. Существенная часть капель концентрируется на лобовой поверхности профиля. Оставшаяся часть потока, протекая по передней поверхности крыла, замерзает на его поверхности.
Величина зоны улавливания зависит в основном от скорости полета и диаметра капель – чем выше скорость и больше диаметр капель, тем больше зона улавливания и тем большая доля воды, содержащейся в воздухе, оседает на передней кромке. Уменьшение относительной толщины профиля и радиуса закругления передней кромки также приводит к увеличению размеров зоны улавливания (растекания). По этой причине при острых кромках, характерных для профилей сверхзвуковых самолетов, может быть захвачено до 90% водяных капель, содержащихся в воздушном потоке, в то время как относительно толстый дозвуковой профиль может захватить всего около 15% капель.
Обычно величина зоны захвата не превышает 5...6% хорды профиля, а диаметр капель, оседающих на поверхности, лежит в диапазоне от 5 до 75 мкм.
Размеры зоны растекания воды по поверхности зависят от температуры, скорости полета, способа защиты от обледенения и ряда других факторов.
В совокупности зона улавливания и зона растекания составляют зону защиты профиля, минимальный размер которой ограничен зоной улавливания, а максимальный — обычно не превышает 15% хорды профиля.
Кроме указанных выше температуры окружающей среды и диаметра переохлажденных капель существенное влияние на процесс обледенения оказывают водность окружающей среды и связанная с ней интенсивность обледенения. Под водностью окружающей среды понимается масса воды, находящейся в капельножидком состояний, в одном кубическом метре объема.
Интенсивность обледенения — это скорость образования льда, характеризующаяся изменением толщины ледяного слоя в единицу времени. Интенсивность обледенения зависит oт водности окружающего воздуха, а также диаметра переохлажденных капель.
Обледенение ЛА чаще всего происходит при прохождении атмосферных облачных фронтов. С точки зрения возникновения обледенения из всего многообразия облачных образований следует выделить две их разновидности — слоистые и кучевые облака.
Слоистые облака могут иметь толщину от 200 до 2000 м, по фронту достигать размера до 1000 км, а их протяженность может находиться в пределах от 200 до 900 км. По своей структуре это в основном капельные, иногда с примесью кристаллов льда, облака с диаметром капель от 3 до 20 мкм. Средняя водность слоистых облаков составляет около 0,18 г/м3, интенсивность обледенения может, достигать 2 мм/мин, а вероятность его возникновения – до 85%.
Кучевые облака могут иметь толщину до нескольких километров, по фронту имеют размер до 20...30 км и, как правило, идут грядами в зоне, имеющей протяженность от 30 до 100 км от фронта. По своей структуре – это капельные облака с диаметром капель около 12 мкм. Средняя величина водности в кучевых облаках составляет около 0,36 г/м3, интенсивность обледенения в верхней части облака достигает 5 мм/мин, а вероятность обледенения около 70%.
Все темы данного раздела:
Основные условные обозначения
H, h – высота полета, м (км)
p – давление газа, Па
ρ – плотность газа, кг/м3
Г – процентное содержание кислорода в воздухе
Индексы
H, h – параметр высоты полета
альв – альвеолы
кисл – кислород
пр – продольный
попер – поперечный
эк – экипаж
пасс – пассажир
Основные свойства земной атмосферы
Полеты современных летательных аппаратов, использующих аэродинамические и аэростатические принципы, осуществляются в атмосфере земли. С этой точки зрения необходимо иметь представление как о структ
Основы физиологии дыхания человека
Источником энергии для жизнедеятельности человека являются химические реакции окисления пищевых продуктов кислородом, потребляемым при дыхании. При вдохе воздух через носоглотку, трахею и бронхи по
Влияние пониженного давления на организм человека
Понятие резервного времени. При разгерметизации кабины (скафандра) на высотах более 12 км или при прекращении подачи кислорода из кислородных приборов на высотах более 7 км парциально
Воздействие динамических факторов на организм человека
Появляющиеся в полете ускорения, вызывают инерционные силы, воздействующие как на отдельные органы и массу крови, так и на человека в целом. Воздействие ускорений принято выражать величиной перегру
Назначение и требования, предъявляемые к кислородному оборудованию самолетов
С подъемом на высоту уменьшается парциальное давление кислорода, что приводит к кислородному голоданию. Во избежание этого на самолетах устанавливают кислородное оборудование, которое предназначено
Источники кислорода
Тип источника кислорода на борту самолета определяется, в основном, общей массой кислорода, необходимого для обеспечения одного полета с учетом возможной разгерметизации кабины.
В качестве
Кислородные приборы с непрерывной подачей кислорода
В кислородных системах с приборами непрерывной подачи кислород поступает в маску постоянным потоком. В таких системах применяются кислородные маски открытого типа, с подсосом воздуха непосредственн
Кислородные приборы с периодической подачей кислорода
Бортовые кислородные приборы.
Основным и наиболее распространенным типом бортового кислородного прибора являются приборы с периодической подачей. В чистом виде принцип легочного автомата,
Кислородные маски
Наиболее простым способом защиты от гипоксии является подача обогащенной кислородом газовой смеси или чистого кислорода через кислородную маску (КМ). Кислородные маски служат для подвода кислорода
Личное снаряжение летчика
Компенсирующий жилет
Рис
Запас кислорода на борту самолета
Основными данными для определения необходимого для типового полета запаса кислорода являются: максимальная высота полета самолета; продолжительность (дальность) полета; профиль полета; тип кислород
Схемы герметических кабин
Полеты современных самолетов осуществляются на высотах, где атмосферное давление не может обеспечить приемлемые условия для здоровья и работоспособности человека. С целью ограждения человека и ряда
Требования, предъявляемые к атмосфере кабины самолета
Основным назначением самолетных СКВ является создание условий, необходимых для обеспечения нормальной жизнедеятельности и работоспособности пассажиров и экипажа в полете на различных высотах и в лю
Характеристики герметичности кабины
Создать абсолютно герметичную кабину весьма сложно: стыки листов обшивки, электровводы, выводы элементов механического управления и т. п. – все это имеет неплотности (щели), через которые может про
Элементы конструкции герметических кабин
Герметическая кабина представляет собой герметизированный отсек фюзеляжа, внутри которого при полете на больших высотах поддерживается избыточное давление, доходящее до 40…50 кПа.
Проверка герметичности кабин
Рис. 3.3. Схема проверки герметичности кабин мето
Способы регулирования давления воздуха в ГК
Поддержание в ГК определенного давления обеспечивается подачей в отсеки предварительно сжатого воздуха. Возможны следующие способы регулирования давления воздуха в отсеках и кабинах ЛА:
а)
Источники наддува ГК
Наддув атмосферных кабин (создание в них повышенного давления) осуществляется атмосферным воздухом. Выбор источника наддува кабин или отсеков зависит от назначения самолета, типа силовой установки
Программы изменения давления воздуха в ГК самолетов
Для удобства пассажиров и сохранения работоспособности экипажа в кабинах самолета желательно иметь давление, близкое к давлению атмосферы над уровнем моря. Однако поддержание такого давления в каби
Агрегаты оборудования герметической кабины
Одной из важных задач СКВ является поддержание заданного давления воздуха в ГК. Это обеспечивается с помощью различных регуляторов давления. Тип регулятора определяется значениями входного и выходн
Сетевые регуляторы давления
Рис. 3.11. Схема сетевого регулятора избыточного
Защитные устройства гермокабины (ГК)
Рис. 3.12. Защитные устройства герметических каби
Назначение систем кондиционирования воздуха
Системы кондиционирования воздуха (СКВ) предназначены для создания условий, необходимых для обеспечения нормальной жизнедеятельности и работоспособности человека в полете, а также для нормальной ра
СКВ на легком скоростном самолете
Устройство СКВ на легком скоростном маневренном самолете проще, чем на пассажирском, так как создание комфортных условий здесь компенсируется средствами индивидуального жизнеобеспечения. Преобладаю
Тепловой режим кабин и отсеков ЛА
Тепловое состояние оборудования или людей, находящихся на борту ЛА, определяется источниками выделения или поглощения тепла; видом теплообмена с окружающей средой (конвекция, теплоизлучение, теплоп
Теплоизоляция стенок кабин
Из всех слагаемых уравнения (4.1) наиболее существенным для потребной мощности СКВ является тепловой поток, поступающий или уходящий через стенки Qст (формула 4.2). Поэтому с цель
Способы обогрева кабин
Обогрев воздухом, отбираемым от компрессоров газотурбинных двигателей (ГТД). В случае применения в силовых установках самолетов ГТД (ТРД, ТВД и др.) решение задачи обогрева кабин не представляет сл
Теплообменные аппараты
Охлаждение воздуха в системе кондиционирования осуществляется в теплообменных устройствах, в которых происходит передача тепла от более нагретого теплоносителя к менее нагретому. Классификация этих
Осушение воздуха в системах кондиционирования
Рис. 4.8. Схема влагоотделителя:
1 – входной фл
Увлажнители воздуха в системе кондиционирования
При полетах в летнее время на высотах до 3 км относительная влажность воздуха в кабине находится в допустимых пределах и дополнительного увлажнения не требуется. На больших высотах влажность атмосф
Регулирование температуры воздуха в кабине
Рис. 4.13. Схемы систем регулирования те
Общие положения и назначение гидравлических систем самолетов
В настоящее время в самолетах гидравлические системы в основном используются в силовых устройствах и приводах управления самолетом, для уборки и выпуска шасси, закрылков, аэродинамических тормозов;
Роторные насосы
К источникам питания гидросистем относятся объемные гидронасосы. Они преобразуют механическую энергию привода в энергию давления движущейся жидкости.
Принцип действия объемного насоса суще
Пластинчатые насосы
Пластинчатые насосы в авиации часто применяются в виде четырехпластинчатого агрегата с плоскостной кинематикой (см. рис. 5.3.). Ротор представляет собой полый цилиндр с радиальными прорезями, в кот
Шестеренные насосы
Шестеренный насос с наружным зацеплением (рис. 5.4) представляет собой пару, как правило, одинаковых шестерен, находящихся в зацеплении и помещенных в корпус. Его стенки охватывают шестерни со всех
Аксиально - роторные насосы
Аксиально-роторные насосы и двигатели являются механизмами обратимого действия, т.е. насос может работать как двигатель. Если в линию высокого давления насоса подводить давление рабочей жидкости, т
ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Гидроаккумулятор – емкость, предназначенная для накапливания и возврата энергии рабочей жидкости, находящейся под давлением вследствие сжатия и расширения газа.
Гидроаккумулятор представля
СИЛОВЫЕ ПРИВОДЫ
Силовые приводы-двигатели являются устройствами, в которых энергия жидкости или газа повышенного давления преобразуется в механическую работу. По виду движения различают приводы линейного, углового
Гидравлические следящие устройства
В связи с увеличением размеров самолетов и возрастанием скоростей их полета усилия на ручке и педалях летчика без применения средств механизации превысили бы его физические возможности. Это потребо
Агрегаты регулирования потока рабочего тела по расходу и давлению
К этой группе агрегатов относятся распределительные устройства для изменения потока рабочего тела по направлению и расходу, а также регуляторы давления. Эти агрегаты являются обязательными элемента
Методы разгрузки насосов
Рис. 5.17б. Схема редукционного клапана.
1 – пр
Особенности возникновения пожара
Как показывает опыт эксплуатации авиационной техники частой причиной аварий и катастроф являются пожары.
Следует отметить, что пожар есть процесс окисления горючих веществ кислородом окруж
Меры пожарной безопасности
С целью увеличения пожарной безопасности на самолете необходимо применять как профилактические, так и конструктивные мероприятия. Они должны предотвратить возникновение открытого огня, а при возник
Система защиты летательного аппарата от пожара
Система защиты летательного аппарата от пожара включают в себя устройства о сигнализации возникшего пожара и средства непосредственного тушения.
В соответствии с требованиями Норм летной г
Способы пожаротушения и возможности их применения в салонах летательных аппаратов
Успешная борьба с пожаром, спасение людей, сведение ущерба от пожара и его тушения к минимуму во многом зависят от правильного выбора средств пожаротушения.
При выборе способа пожаротушени
Системы защиты ЛА от взрыва
При взрыве происходящая экзотермическая реакция вызывает резкое увеличение давления в ограниченном пространстве. Возникающие при этом нагрузки на элементы конструкции настолько велики, что приводят
Виды и формы льдообразований
Ледяные наросты, образующиеся на частях летательных аппаратов, весьма различны и зависят от воздействия комплекса многих факторов, таких как размер переохлажденных капель, температура среды и скоро
Влияние обледенения на летные характеристики и безопасность полетов ЛА
Обычно обледенению подвержены следующие поверхности агрегатов ЛА:
- передние кромки крыла и оперения;
- входные кромки воздухозаборников двигателей;
- ВНА компрессора дви
Сигнализаторы обледенения
Безопасность полетов летательных аппаратов в значительной степени зависит от контроля метеорологических условий полета и своевременного выявления начала процесса его обледенения. Это осуществляется
Способы и системы защиты ЛА от обледенения
Для защиты ЛА от обледенения используются ПОС, действие которых основано на одном из следующих способов защиты: механическом, физико-химическом или тепловом.
Механический способ зак
Механические противообледенительные системы
Механические ПОС относятся к системам циклического действия. Для эффективной их работы необходимо образование определенной толщины льда. Удаление льда при работе механических противообледенительных
Жидкостная противообледенительная система.
На некоторых самолетах применяются жидкостные ПОС для защиты остекления лобовых частей фонаря, блистера штурмана и т.д. В этой системе на защищаемую поверхность подается жидкость, которая или пониж
Тепловые ПОС
В настоящее время для защиты ЛА от обледенения наиболее часто применяются тепловые ПОС, которые можно подразделить на две группы – воздушнотепловые и электротепловые. В основу такого деления положе
Новости и инфо для студентов