На искусственных покрытиях аэродромов

 

Исследованиями установлены следующие интервалы значений параметров покрытия и приземного слоя воздуха, при которых происходит льдообразование:

- температура воздуха от 1 до минус 5 °С;

- относительная влажность воздуха от 86 до 98 %;

- дефицит точки росы от 0 до минус 7 °С;

- разность температур воздуха и поверхности покрытия от 2 до 4 °С

- разность температур поверхности покрытия и точки росы от 0 до минус 2 °С.

При условиях, характеризуемых значениями одного или нескольких из названных параметров, не входящих в указанные интервалы, как правило, льдообразования на покрытии не происходит.

Взаимосвязь параметров, характеризующих возможность льдообразования, приведена в виде номограммы на рис. 1.

 

 

 

Рис.1 Номограмма условий льдообразования

 

Обозначения, приведенные на номограмме:

Тв - температура воздуха в слое толщиной не более 2 см от поверхности покрытия, °С; - влажность воздуха у поверхности покрытия, %;

Тр - дефицит точки росы (разность температур воздуха и точки росы при данной влажности), °С;

Тп - температура поверхности покрытия (средняя величина по толщине слоя на глубину 3 мм), °С.

Номограмма позволяет при известных параметрах системы "Приземный слой - поверхность покрытия" определить путем графических построений вероятность льдообразования, а при использовании прогнозируемых значений параметров позволяет составить предварительный прогноз возможности льдообразования.

Степень надежности прогноза льдообразования, полученного с помощью номограммы, определяется степенью надежности значений используемых параметров.

 

3. Методика определения наличия и прогнозирования льдообразования

 

Методика определения наличия или прогнозирования льдообразования с помощью номограммы (рис. 1) основана на нахождении места расположения точек с заданными параметрами относительно площадей номограммы, характеризующих условия с разной степенью вероятности льдообразования. При расположении точек в пределах площадей АВСДЕ на I и III квадрантах параметры соответствуют условиям, при которых в 100% случаев наблюдается льдообразование.

При расположении точек в пределах площади АВСДЕ только в одном I или III квадрантах параметры соответствуют условиям, при которых в 90 % случаях наблюдается льдообразование.

При расположении точек вне пределов площадей АВСДЕ, но в пределах площадей ВLДК I и III квадрантов параметры соответствуют условиям, при которых льдообразование отсутствует, но при незначительном изменении параметров льдообразование возможно. Попадание точек, характеризующих параметры системы, в площадь ВLДК говорит о необходимости постоянного контроля за параметрами системы.

Номограмма может быть использована для естественных условий льдообразовании, т. е. данные номограммы не учитывают изменений условий льдообразования вследствие воздействия химического реагента и высокотемпературных газовоздушных потоков от работающих авиадвигателей.

 

3.1. Последовательность определения наличия льдообразования с помощью номограммы

 

Необходимые исходные данные: температура и влажность воздуха в приземном слое и температура поверхности покрытия.

Порядок работы:

- по шкале Тв через точку, соответствующую температуре воздуха Тв проводится горизонтальная линия в квадранте до пересечения с линией, соответствующей влажности в точке 0;

- из точки 0 проводится вертикальная линия в квадранте до пересечения с горизонтальной линией в точке 0, проходящей через точку шкалы Тп, соответствующую температуре поверхности покрытия;

- через точку шкалы Твх соответствующую температуре воздуха, проводится вертикальная линия в квадрант до пересечения с горизонтальной линией в точке 0, проходящей через точку шкалы Тп, соответствующую температуре поверхности покрытия.

Точка 0 расположена вне площади АВСДЕ в квадранте, а в квадранте точка 0 принадлежит площади АВСДЕ. Это означает, что при условиях Тв = - 4 °С; Тп = - 5°С и = 90 %, в 90 % случаев наблюдается льдообразование при тех же температурах, но при = 95 % пересечение с линией Тп (точка О) окажется в площади АВСДЕ, что соответствует 100 % случаев льдообразования.

При параметрах системы Тв = - 2 °С; Тп = - 7 °С; = 90 % точки Р2 и РЗ находятся вне площадей АВСДЕ в квадранте, а в квадранте точка 03 принадлежит площади АВСДЕ, что означает отсутствие льдообразования, но находятся в пределах площади ВLДК, что говорит о необходимости постоянного контроля параметров системы, так как при повышении температуры покрытия до минус 6 °С (точки Р2 и РЗ) условия соответствуют 100 % случаев льдообразования.

 

3.2. Прогнозирование льдообразования

 

При прогнозировании льдообразования необходимо использовать прогнозируемые значения Тв, Тп и.

В настоящее время аэродромы ГА не оборудованы датчиками температуры воздуха и покрытия в приземном слое, поэтому для практического применения номограммы могут быть рекомендованы полученные закономерности между температурой воздуха, измеренной АМЦ, и температурой поверхности покрытия, полученной в процессе исследований в аэропорту Курумоч.

В качестве температуры воздуха в приземном слое может быть использована с погрешностью ± 0,5 °С температура воздуха, измеренная АМЦ штатными методами. Наибольшую сложность представляет определение температуры поверхности покрытия.

Температура поверхности покрытия определяется изменением термодинамических параметров системы, зависящих, в первую очередь, от кондуктивного, радиационного и конвективного теплообмена поверхности и окружающей среды.

Динамика изменения температуры покрытия зависит от динамики температуры воздуха, в результате испытаний получена зависимость отношения градиентов температур покрытия и воздуха от степени облачности, которая представлена графически на рис. 2.

Использование приведенной на рис. 2 зависимости возможно при определении точки отсчета температур воздуха и покрытия. За такую точку отсчета может быть принята температура воздуха, которая, как правило, в течение суток два раза совпадает с температурой поверхности покрытия.

Из анализа суточного хода температур воздуха и поверхности ИВПП установлена взаимосвязь, приведенная в табл. 1, между временем суток, когда температура воздуха практически равна температуре поверхности покрытия, и степенью облачности.

На температуру поверхности оказывает влияние скорость ветра. Так, при скорости 5 м/с, температура поверхности на 1 °С ниже температуры при отсутствии ветра.

 

Рис. 2. Зависимость отношения градиентов температур воздуха и покрытия от степени облачности

 

 

Таблица 1