سیستم ضد یخ هواپیما

نویسنده: حسین عبادی 

در اوایل دهه پنجاه میلادی, ممنوعیت پرواز هواپیماهایی که دچار یخ زدگی سطوح توسط برفک، برف و یخ شده اند صادر گردید. طبق آزمایشاتی که در تونل های باد صورت گرفت، این حقیقت آشکار شد که یخ شکل گرفته بر روی سطوح هواپیما از جمله در قسمت لبه جلویی بال, روی سطح بال و دم هواپیما، باعث از دست رفتن حدود ۴۰ درصد نیروی لیفت و افزایش ۳۰ درصدی نیروی پسا(Drag) میگردد. این تغییرات باعث بالا رفتن سرعت استال هواپیما( سرعتی که در آن جریان هوا از روی بالهای هواپیما جدا شده و هواپیما دیگر قادر به تولید نیروی لیفت نمیباشد)و همچنین از دست دادن کنترل فرامین هواپیما به دلیل یخ زدگی سطوح میشوند. به علاوه، یخ شکل گرفته بر روی بالهای هواپیما، به خصوص در هواپیما هایی نظیر بویینگ ام دی و فوکر ۱۰۰ که موتور آنها در قسمت دم هواپیما واقع شده اند، در حین پرواز و به دلیل جدا شدن این یخ های شکل گرفته، به داخل موتور پرتاب شده و باعث از دست رفتن نیروی پیشرانش هواپیما میشوند.

این سطوح یخ زده ممکن است بر روی ورودی پیتوت و استاتیک نیز نقش بندند. وقوع این مسئله میتواند باعث اشتباه نشان داده شدن اطلاعات سرعت و ارتفاع و همچنین اطلاعات قدرت تولیدی توسط موتور ها به خلبانان شوند.

پاشش ماده ضد یخ برای هواپیمایی که بر روی زمین قرار دارد و در شرایط برودتی هوا میباشد، سه کاربرد مهم دارد:

1- از بین بردن رطوبت یخ زده یا نیمه یخ زده از روی سطوح هواپیما

2- از بین بردن رطوبت یخ زده یا نیمه یخ زده از قسمت ورودی موتور هواپیما

3- حفاظت از این سطوح در برابر تاثیرات ناشی از سرما در فاصله زمانی بین پاشش و برخاستن هواپیما

عدم موفقیت در از بین بردن سطوح یخ زده پیش از پرواز باعث از دست دادن کنترل هواپیما اندکی پس از برخاستن میگردد.

مواد ضد یخ به چهار نوع اول، دوم، سوم و چهارم دسته بندی میشوند. ضد یخ نوع اول دارای لزجت(ویسکوزیته)پایینی میباشد که تابع تغییرات دمایی است. سه نوع دیگر دارای غلظت و لزجت بالاتری هستند. این سه نوع نسبت به ضد یخ های نوع اول اثربخشی بیشتری دارند

زمان تخمینی که مایع ضد یخ از تجمع برف و یخ بر روی سطوح هواپیما جلوگیری میکند، هلد اور تایم (Holdover time) نام دارد. این زمان وابسته به شرایط بارندگی و دمایی میباشد. در نتیجه، زمان دقیق و تعریف شده ای را نمیتوان جهت حفاظت ماده ضد یخ بیان نمود

سیستم anti-ice و de-icing در هواپیماها، یکی از مهم‌ترین سیستم‌های ایمنی است که به منظور جلوگیری از ایجاد یخ بر روی بال‌ها، سطوح هواپیما و تجهیزات الکترونیکی آن به کار می‌رود. در این مقاله به توضیح این دو سیستم و روش عملکرد آن‌ها پرداخته خواهد شد.

سیستم Anti-Ice:

این سیستم، برای جلوگیری از تشکیل یخ بر روی سطوح هواپیما، مانند بال‌ها، صافی‌ها و سایر قطعات هواپیما استفاده می‌شود. این سیستم شامل بخش‌های مختلفی مانند سیستم گرمایش بال، سیستم گرمایش توربین هواپیما و سیستم گرمایش کاوشگر برف است. در این سیستم، گرمایش از طریق هوای گرم که توسط موتورهای هواپیما تولید می‌شود و یا به کمک اجزای الکتریکی صورت می‌گیرد.

سیستم De-Ice:

این سیستم برای حذف یخ از سطوح هواپیما به کار می‌رود. برای حذف یخ از سطوح هواپیما از دو روش عمده استفاده می‌شود: سیستم پر کردن سطح با فرآیند خروج از برف و یخ از سطح و سیستم اسپری کردن مایعات De-Icing بر روی سطوح هواپیما. در سیستم اول، برف و یخ با کمک یک توربین و یک پمپ از سطح هواپیما خارج می‌شود. در سیستم دوم، از مایعات خاصی به نام De-Icing Fluid استفاده می‌شود که بر روی سطوح هواپیما اسپری می‌شود تا یخ و برف را حذف کند.

در هر دو سیستم Anti-Ice و De-Ice، مهمترین عاملی که باید در نظر گرفته

یک سیستم یخ زدایی حرارتی به انرژی بسیار کمتری نیاز دارد. این سیستم با استفاده از هوای خروجی موتور، هوای گرم شده از اگزوز یا گرمایش الکتریکی، تنها برای شکستن دوره ای پیوند بین یخ تجمع یافته و سطح در نظر گرفته شده است. یک مثال معمولی می‌تواند سیستم‌های یخ‌زدایی پروانه‌ای باشد که از پدهای گرم شده الکتریکی در لبه‌های جلویی تیغه‌های پروانه استفاده می‌کنند.

نگه داشتن در طول زمان (HOT) Hold Over Time یا به اختصار HOT زمانی است که مایع ضد یخ می تواند از تشکیل یخ بر روی سطوح هواپیما جلوگیری کند. HOT به عوامل مختلفی بستگی دارد. برخی از آنها عبارتند از:1 نوع و میزان بارندگی دمای محیط.2 رطوبت نسبی. 3جهت و سرعت باد.4 دمای پوست هواپیما نوع و دمای مایع یخ زدایی/ضد یخ.

سیستم های Anti-ice و De-ice که در هواپیماها برای جلوگیری از یخ زدگی بر روی سطوح هواپیما استفاده می شوند، توسط شرکت های مختلفی در دنیا ساخته می شوند. برای مثال، شرکت های بوئینگ و ایرباس دارای سیستم های Anti-ice و De-ice خود هستند که برای هواپیماهای تولید شده توسط آنها استفاده می شوند. همچنین شرکت های دیگری نیز مانند شرکت های Honeywell و Zodiac Aerospace در زمینه ساخت سیستم های Anti-ice و De-ice فعالیت دارند.

نگاهی به مایع یخ زدایی و ضد یخ بسیاری از "مارک های" مایع یخ زدایی و ضد یخ وجود دارد که توسط تولید کنندگان مختلف توسعه یافته است. این سیالات را می توان به چهار نوع کلی طبقه بندی کرد. سیال نوع I، II، III و نوع IV.

محلول های Anti-Ice و De-Ice معمولاً شامل گونه های مختلفی از مواد شیمیایی هستند که با حل شدن در آب، محلول De-Icing را تشکیل می دهند. این محلول ها عموماً حاوی انواع مختلفی از شیمیایی ها مانند الکل، گلیکول، اتر و اسید هستند.

محلول های De-Icing برای حذف یخ و برف از سطح هواپیما استفاده می شوند و بعد از شناسایی یخ زدگی یا برف گرفتگی، بر روی سطح هواپیما پاشیده می شوند. برخی از این محلول ها دارای رنگ هستند تا امکان مشاهده آنها روی سطح هواپیما تسهیل شود.

محلول های Anti-Ice نیز برای جلوگیری از یخ زدگی بر روی سطح هواپیما استفاده می شوند. این محلول ها در سیستم Anti-Ice به کمک پمپ هایی که در هواپیما نصب شده اند، به اجزای سطحی هواپیما اعمال می شوند.

مهم است که محلول های Anti-Ice و De-Ice مورد استفاده برای هواپیماها توسط تولید کنندگان هواپیماها و مقررات هوانوردی تایید شده باشند. همچنین برای استفاده از این محلول ها، نیاز به دستکاری و تنظیمات خاص در سیستم های هواپیما و همچنین رعایت مقررات ایمنی دارید.