Чем покрывают и обрабатывают самолеты от обледенения

В чем опасность обледенения

Обледенение не следует рассматривать как природное явление, не требующее профилактики. Подобные заблуждения приводят к катастрофам, поэтому противообледенительная обработка самолета является обязательной процедурой перед вылетом. Обледенение поверхности машины может привести к следующим последствиям:

• Потеря подъемной силы из-за обледенения крыльев и оперения (при этом меняется форма). Это также увеличивает вес автомобиля. Это может привести к тому, что самолет потеряет скорость после взлета и врежется в землю.
• Снег и лед могут попасть в двигатели и привести к их останову.
• Возможно повреждение хвостовой части самолета при взлете, когда от крыла откалываются куски льда.

  Воздушный поток вокруг ледяного крыла

Учитывая эти факторы, становится ясно, что обледенение самолетов – достаточно опасная ситуация, допускать которую нельзя.

Почему возникает обледенение

Процедура очистки самолета ото льда довольно трудоемкая и дорогостоящая. Его не избежать, ведь причины появления наледи на футеровке следующие:

• Если температура воздуха ниже нуля, сам самолет охлаждается сильнее, и влага, содержащаяся в воздухе, оседает на поверхности машины в виде льда.
• В случае, когда температура воздуха близка к нулю, влага оседает в виде ледяного налета, покрывающего крылья, хвостовое оперение, двигатели и сам фюзеляж.

А еще может намерзать снег, который при изменении температуры с отрицательной на положительную превращается в довольно густой иней. И последний очень трудно удалить.

КАК РАБОТАЕТ СКАНИРУЮЩИЙ ЗОНДОВЫЙ МИКРОСКОП

Основным инструментом сканирующего зондового микроскопа является тонкая кремниевая игла (кантилевер) толщиной около 3–5 мкм, заостренная на конце. На него падает лазерный луч, который, отражаясь, оказывается на светочувствительной матрице, или фотодиоде (рис. 2). Игла скользит по поверхности образца, повторяет все неровности и шероховатости, и ее положение меняется, а значит, меняется и положение лазерного луча на фотодиоде.

Данные с фотодиода преобразуются в данные о положении кантилевера, и мы получаем визуализированную информацию о его траектории — то есть мы не видим объект, а чувствуем его. Преимущество этого метода в том, что мы не ограничены таким понятием, как дифракционный предел, а значит, можем получить информацию об отдельных молекулах, ощупывая их.

Рис. 2. Принцип работы сканирующего зондового микроскопа

Рис. 3. Сканирующий зондовый микроскоп ФемтоСкан

Безопасность полетов: что будет, если игнорировать ПОЖ

Образование ледяных отложений на аэродинамических поверхностях и проникновение отколовшихся от поверхности самолета кусков льда в двигатели могут привести к крушению самолета. Использование антиобледенителей практически исключает такие риски, а также уберегает от искажения показаний бортовых приборов.

Согласно исследованиям, ледяной налет может уменьшить подъемную силу крыла на треть и увеличить лобовое сопротивление на 40 %.

Международные авиационные правила запрещают взлет, если критические части самолета, такие как крылья и воздухозаборники, покрыты снегом или льдом. Ярким примером того, к чему может привести отказ в жизнеобеспечении, стала авиакатастрофа ATR72-201 VP-BYZ авиакомпании «ЮТэйр» в 2012 году. Как указано в заключении Межгосударственного авиационного комитета, она была вызвана разрешением командира звена принять отключение без антиобледенения при наличии на кузове снежно-ледяных отложений.

Основное назначение POL — растапливать снег и лед, прилипшие к фюзеляжу, а также защищать от повторного образования налета.

По времени защитного действия классы антиобледенительных жидкостей делятся. В частности, время выдержки на крыльях I и IV может различаться в четыре раза при одинаковых стартовых условиях. Это предопределяет схему их использования. Таким образом, первые два класса АОЛ в основном используются для удаления снега и льда перед взлетом или для защиты от образования нового льда в течение короткого периода руления самолета на ВПП. Остальные используются в более сложных метеоусловиях с длительным ожиданием разрешения на взлет. Иногда самолету приходится проходить новую процедуру очистки.

На одну обработку большого самолета расходуется в среднем 600-700 литров жидкости, но в тяжелых условиях этот объем может доходить до 1 тысячи литров. Средняя стоимость ГСМ составляет около 100 рублей за литр.

Производители

Формально авиационные противообледенительные жидкости не имеют очень сложного химического состава и не требуют для производства специальных высокотехнологичных мощностей, но входной билет на этот рынок достаточно высок. Необходимость аккредитации, прохождение многоэтапных испытаний, окружение сильными конкурентами с многолетним опытом и репутацией – все это значительно усложняет выход на рынок для новых производителей.

В настоящее время наиболее важными брендами являются американские и канадские Killfrost, Safewing, Octaflo, Maxflight. В последнее время заметна продукция немецкой компании Clarion. Из отечественных марок можно упомянуть жидкость типа I «Арктика». Как видно из приведенного выше перечня разрешенных к применению жидкостей, отечественному производителю разрешено выпускать только антиобледенительную жидкость типа 1.

В то же время в стране работают российские предприятия, выпускающие продукцию западных брендов по лицензии и приобретенные технологии. В частности, это московское ЗАО «Октафлюид», работающее совместно с американцами, а также нижнекамская компания «Арктон». Объем потребления жидкостей всех видов только в московских аэропортах оценивается в 12 000 тонн в год. Поэтому запас антиобледенительных жидкостей в аэропорту должен быть достаточно большим.

Регламентация

В России это ГОСТ Р54264-2010, в котором описаны способы и порядок нанесения антиобледенительной жидкости на самолеты. Положения данного ГОСТ унифицированы с международными стандартами ISO 11075 и ISO 11078. Существующая в мире практика предусматривает обязательное проведение испытаний всех антиобледенительных жидкостей в специальных лабораториях и публикацию перечней жидкостей, разрешенных к применению. Такие публикации находятся в открытом доступе.

В России этим занимается Росавиация. На текущий осенне-зимний период разрешены к применению следующие жидкости: тип I — Арктика ДГ, Safewing EG I 1996 (88), AVIAFLO EG (АВИАФЛО ЭГ), OCTAFLO EG, Октафло Лёд, DEFROST EG 88.1. Для типа II одобрена только одна жидкость: Safewing MP II FLIGHT. Тип III не используется в аэропортах России, так как этого типа нет в перечне Росавиации. Для Type IV можно использовать Safewing MP IV LAUCH, Max Flight Sneg, Max Flight 04, Max Flight AVIA и Safewing EG IV NORT.

Деайсинг и антиайсинг

В зависимости от погодных условий проводится тот или иной вид обработки самолета антиобледенительной жидкостью.

Посмотреть, как выглядит обработка самолета антиобледенительной жидкостью с борта самолета, можно на видео ниже:

Противообледенительная обработка предполагает процедуру непосредственно перед вылетом, при условии, что погодные условия остаются стабильными. Здесь нет ни снега, ни дождя, которые при отрицательных температурах становятся источником льда на поверхности. Достаточно обработать поверхность — и можно летать, не опасаясь, что процессы льдообразования вновь проявятся.

Но когда идет снег, идет дождь ледяной на поверхности из-за пониженной температуры, процедуры антиобледенения недостаточно. Потому что нет гарантии, что машина пойдет в воздух без ледяного обода на поверхности. А затем применяется антиобледенение, которое включает в себя следующее:

• Состав антиобледенительной жидкости более концентрированный.
• Препарат не дает образовываться льду перед взлетом, несмотря на внешние совершенно неблагоприятные погодные условия.
• В жидкость добавляют добавки, которые замедляют эффект обледенения.

Когда аэропорты очень загружены, каждый самолет ждет своей очереди на обработку. А после этого может пройти какое-то время, чтобы действие препарата закончилось и была необходима новая защитная процедура. Командир корабля, знающий, когда началась обработка и время ее действия (чтобы лед не появился), в случае нарушения норм вправе потребовать повторной обработки.

Специальные стоянки для обливания в непосредственной близости от взлетно-посадочной полосы (аэропорт Цюриха).

Чтобы избежать такой ситуации, во многих аэропортах мира есть специальные парковки рядом со взлетно-посадочной полосой, где самолет обрабатывается непосредственно перед взлетом.

Какие бывают жидкости

Существует четыре типа антиобледенительной жидкости. По умолчанию их тип обозначается римскими цифрами с первой по четвертую. Ниже приводится краткое описание этих жидкостей:

• Тип I не содержит загустителей (в отличие от других типов), не обладает защитным действием, наносится только в теплое время и служит только для удаления снега, грязи и льда. Цвет красно-оранжевый.
• Тип II содержит загустители и не менее 50% этиленгликоля, но способен обеспечить защиту от обледенения только на короткий период. Имеет оттенки желтого.
• Тип III похож на Тип II, но еще меньше загустителя. Этот тип используется для управления низкоскоростными самолетами. Бесцветный.
• Тип IV содержит высокую концентрацию загустителя и обеспечивает долговременную защиту от обледенения. Имеет изумрудно-зеленый цвет.

Все жидкости используются разбавленными водой, нормы содержания воды в жидкости для каждого типа строго регламентированы и зависят от погодных условий. Температура замерзания жидкости должна быть не менее чем на 10 градусов ниже температуры окружающей среды. При этом категорически запрещается смешивать антиобледенительные жидкости разных типов друг с другом. Также запрещено смешивать жидкости одного типа, но разных производителей. В гражданских аэропортах основным типом является жидкость типа IV.

Оборудование для обработки

Для обработки самолетов используются специальные машины на платформе грузовиков. Они оснащены телескопическими стрелами с поворотными форсунками для распыления антиобледенительной жидкости. Кабина оператора оборудована устройством обогрева, а сама машина оборудована датчиками и сигнальным освещением, чтобы можно было максимально близко подобраться к самолету, не задев его. Для обработки труднодоступных мест, таких как днище самолета, поставляются отдельные шланги со шприцами.

Обработка самолета противообледенительной жидкостью служит исключительно для защиты машины на земле, до момента взлета, когда остатки этой жидкости сдуваются набегающим потоком воздуха. В дальнейшем непосредственно в полете каждый самолет использует свои штатные противообледенительные системы.

СОСТАВ

Чтобы понять, как антиобледенительная жидкость защищает корпус самолета от обледенения, поговорим о ее составе. В состав охлаждающей жидкости входит примерно 60% этиленгликоля, а также загустители, антикоррозионные присадки, поверхностно-активные вещества и вода.

Для проверки поведения разбавленной водой жидкости при нанесении на поверхность использовали метод сканирующей зондовой микроскопии.

Читайте также: Можно ли провозить конфеты в ручной клади в 2019 году

Запоздалое импортозамещение

В целом, по данным Megaresearch, в мире производится около 150 тысяч тонн антиобледенительных жидкостей. Крупнейшими мировыми поставщиками EOL являются немецкая Clariant GmbH, британская Killfrost Ltd, а также американские DOW Chemical и Octagon Process Inc.

В России, несмотря на наличие основного сырья (нефти и газа) и избыточное производство гликолей по отношению к внутреннему потреблению, до 2020 года не было собственного производства антиобледенительных жидкостей. В то же время было три компании — OCTAFLUID (совместное производство с Octagon Process), ТЕХНОФРМ (совместное предприятие с Clariant), а также НПП «Арктон», занимающаяся смешением охлаждающих жидкостей на основе зарубежных присадок и технологий. Русское в жидкостях — это только сырьевая база.

Развитие полностью отечественной жидкости в России началось после обвала 2010 года, когда в московских аэропортах на фоне сложных погодных условий возник дефицит жидкости. Это привело к масштабному сбою их работы и массовой отмене рейсов. Владимир Путин, исполняющий обязанности премьер-министра, поручил Минпромторгу разработать собственные жидкости для обработки самолетов.

На создание российской ГСМ ушло 10 лет, шесть из которых прошли сертификацию международных регуляторов и получили одобрение мировых авиакомпаний, таких как Boeing и Airbus.

В настоящий момент ЗАО РХЗ «Нордикс» производит жидкости I, II и IV типов под торговой маркой «Разморозка».

Типы обработки

Существует два основных типа предполетной подготовки самолета. При благоприятных условиях они ограничиваются очисткой самолета за один этап. Обычно это делается до того, как самолет будет готов к посадке пассажиров. Снег и другие отложения легко удаляются с самолета с помощью противогололедной жидкости I типа. В случаях, когда существует повышенная опасность обледенения поверхностей, обработка проводится в два этапа.

Сначала уже описанным способом, а затем, непосредственно перед отъездом, обрабатывают антиобледенительной жидкостью типа II, III или IV. Решение о проведении лечения принимается совместно командиром звена и диспетчером аэропорта. При этом, если один из них «за», а другой «против», обработка все равно проводится.

ИССЛЕДОВАНИЕ

Мы изучили, как на молекулярном уровне выглядит раствор антиобледенительной жидкости на основе этиленгликоля.

Сначала мы сфотографировали неразбавленный образец (рис. 4). Жидкость наносили на поверхность слюды, и после высыхания слюду помещали в сканирующий зондовый микроскоп FemtoScan. Вы видите, что раствор настолько концентрирован, что его невозможно распределить равномерно по поверхности.

Рис. 4. Изображение поверхности неразбавленного жидкого образца

Водный раствор ПОЛ, разбавленный в соотношении 1:100, уже выглядит совершенно иначе (рис. 5).

ПОЖ и кризис в авиации: прогнозы

Так получилось, что запуск собственной разработки в сфере AOL совпал с началом глобального кризиса в сфере авиаперевозок. Изначально это было связано с распространением коронавируса в мире — большинство стран закрыли свои границы и прекратили авиасообщение с другими государствами. Глобальное отключение длилось несколько месяцев, при этом воздушное движение упало до рекордно низкого уровня, что привело к тому, что эксперты назвали 2020 год худшим годом в истории авиации.

По данным подразделения гражданской авиации ООН, международные пассажиропотоки в 2020 году упали на 60% до 1,8 млрд человек, вернувшись к уровню 2003 года.

Международная ассоциация воздушного транспорта (IATA) оценила чистый убыток авиакомпаний более чем в 126 миллиардов долларов. Российские авиакомпании потеряли 125 млрд руб в 2020 г против 4 млрд руб прибыли в 2019 г. В 2021 г. 15 национальных перевозчиков увеличили численность на 60,3% до 111 млн пассажиров, но это все равно на 13,4% меньше, чем в допандемическом 2019 г также не восстановился до уровня, предшествующего Covid.

В 2022 году работа российского авиапрома осложнилась из-за санкций, связанных с ситуацией на Украине. Уже в апреле пассажиропоток упал на 30% до 5 млн человек, в мае динамика стала хуже.

По прогнозам главы Минтранса Виталия Савельева, продление ограничений полетов в аэропортах юга России осенью может привести к снижению пассажиропотока на 10 млн человек, к концу 2022 года — на 19 млн человек миллионов человек.

Есть и более пессимистичные оценки. Например, совладелец аэропорта Внуково Виталий Ванцев считает, что к 2022 году авиаперевозки в России могут сократиться в 1,5 раза — до 70 млн пассажиров. Столь резкое падение приведет и к пропорциональному снижению спроса на антиобледенительные жидкости. Кроме того, экспорт российских товаров за границу также ограничен, что отразится на финансовых показателях отечественных производителей ЭОЛ, а также на потреблении гликолей. Более того, по мнению экспертов, рассчитывать на немедленную отмену санкций против России нельзя.

Методы обработки

За время эксплуатации пассажирских самолетов было разработано несколько методов их лечения, которые можно использовать в равной степени.

1. Механическое воздействие при удалении льда с борта самолета, как это делается при чистке обычного автомобиля. Но этот способ занимает довольно много времени, хотя и является самым дешевым.
2. В Советском Союзе применялся метод обдува, когда поверхность самолета обрабатывалась струями горячего воздуха. Однако, поскольку большинство современных пассажирских лайнеров иностранного производства, этот прием не подходит. Таким методом можно повредить обшивку самолета.
3. В настоящее время наиболее популярным методом является использование авиационных антиобледенительных жидкостей. При этом используются специальные реагенты, надежно защищающие машину от обледенения.

Вы можете посмотреть видео ниже, чтобы увидеть, как самолет все еще готовится к взлету: