Авиационная индустрия

Одной из проблем обеспечения безопасности и регулярности полетов гражданской авиации является подготовка самолетов к полету от момента посадки (для регулярных рейсов) до взлета при различных климатических условиях в период осенне-зимнего сезона. Основная проблема в этот период заключается в борьбе с оледенением горизонтальных поверхностей самолета (крыльев и стабилизатора). Степень обледенения зависит от температуры воздуха и влажности, которые напрямую связаны с географическим расположением аэропорта и времен года (погоды).

Обычный цикл подготовки самолета после посадки к следующему рейсу составляет 2-3 часа плюс время рулежки по взлетно-посадочной полосе, т.е. порядка 4 часов максимум.

Существующие методы борьбы с обледенением основаны на двух принципах:
- использование специальных химических реагентов (типа пены, жидкостей), которые наносятся на поверхность крыльев и стабилизаторов;
- Обдув крыльев и оперения тепловым потоком с использованием тепловых пушек или струёй газа от отработанных свой ресурс реактивных газотурбинных двигателей.

Недостатком первого метода является необходимость возобновления запасов химических веществ, а также их экологическая опасность.

Недостаток второго метода заключается в возможности возгорания самолета или его повреждение при отрыве лопаток турбины двигателя, и как следствие невозможность использования этого метода в присутствии пассажиров на борту самолета.

Предлагается новая, экологически чистая и безопасная наземная антиобледенительная система на основе гибких инфракрасных нагревателей (НАСИ).

Основная идея этой системы состоит в использовании специальных нагревательных полотнищ с встроенными внутрь гибкими инфракрасными нагревателями, питающимися безопасным напряжением 28 в.

В зависимости от погодных условий и эксплуатации конкретного самолета (долго не летал и стоял на поле аэропорта) возможны расчетных случая работы НАСИ:

- Случай А – когда ледяная корка отсутствует, но возможно её появление.
- Случай В – на горизонтальных поверхностях самолета образовалась ледяная корка толщиной до 2 мм.

Экспертная оценка работы НАСИ для самолета типа А320, показала, что для «Случая А» при температуре воздуха 0º необходима суммарная мощность нагревателей порядка 8 КВт, что позволяет поднять температуру поверхности крыльев и стабилизаторов до 10-12 ºС

При этом в расчетах принималось следующее:

- Внешняя поверхность крыльев и оперения изготовлена из алюминиевого сплава Д16, с коэффициентом теплоемкости С=880 Дж/кгК
- Приведенная толщина обшивки (основная толщина листов Д16 плюс присоединенные к ним, в тепловом плане, несущие элементы конструкции) составляет 3 мм.
- Эффективность инфракрасных нагревателей (коэффициент полезного действия) прядка 0,95
- Удельная мощность нагревателей порядка 100 Вт/м2
- Время отогрева поверхностей крыльев и оперения 1 час.

Для «Случая В», когда температура воздуха порядка -5 ºС необходима дополнительная мощность для таяния льда, а также нагревания поверхности крыльев и оперения до температуры 0 ºС (температура таяния льда). Суммарная мощность необходимая для подготовки самолета к полету в этом случае порядка 36 КВт.

Кроме того, особенность алюминиевых сплавов в теплофизическом плане состоит в том, что время охлаждения в 1,5 раз больше времени нагревания в одном диапазоне температур.

Таким образом, если осуществлять нагрев (работу НАСИ) в течении 1,5 часов, то это гарантирует полный цикл подготовки самолета к следующему полету до момента взлета.