Устройство для определения интенсивности обледенения и толщины отложения льда, страница 4

На несущих винтах вертолетов жидкость подается обычно по всей длине лопасти через отверстия или щели в лобовой части оковки. Основным недо­статком противообледенителей с отверстиями является неравно­мерное и недостаточное смачивание поверхности. В результате, несмотря на непрерывную подачу жидкости, лед между отверстиями все же нарастает, после чего жидкость начинает течь только по канавкам, образуемым ею во льду, и при повышенной интенсив­ности лед постепенно затягивает большую часть поверхности. Такое явление особенно сильно сказывается при запоздалом включении системы.

На несущих поверхностях подвод жидкости иногда осуществ­ляется изнутри через пористую стенку, что должно обеспечить равномерную смачиваемость всей поверхности.

Из таких противообледенителей представляет интерес система циклического действия английской фирмы ТК5, применяе­мая для защиты несущих поверхностей ряда самолетов с поршне­выми двигателями. Принцип устройства их следующий: защищае­мая обшивка выполнена из пористого металла, на некотором рас­стоянии от нее расположена обычная внутренняя обшивка. В эту щелевую полость и подается периодически противообледенительная жидкость, в качестве которой используется обычно гликоле­вая жидкость R-328. Для более равномерного распределения жид­кости по поверхности и обеспечения необходимого в этом случае малого расхода ее под пористой обшивкой имеется слой из пори­стого эластичного материала. Система обеспечивает достаточно эффективное удаление льда при очень небольших расходах жидкости порядка нескольких десятков кубических сантиметров в минуту на квадратный метр защищае­мой поверхности.

Такая система имеет даже некоторые преимущества перед теп­ловой, заключающиеся в том, что у нее отсутствует растекание воды, приводящее к образованию барьерного льда, и зона защиты, следовательно, может быть минимальной и, кроме того, в отличие от тепловой системы, для которой требуется значительное время на разогрев поверхности, действие жидкости практически начи­нается сразу же после ее подачи и продолжается еще некоторое время под слоем льда после прекращения подачи, т. е. ледяной нарост не примерзает снова к поверхности после выключения секции (как при тепловом методе в том случае, когда лед не успе­вает слететь за время цикла).

Противообледенители с пористой стенкой могут применяться и для лопастей вертолетных винтов, но при этом, как показал опыт исследований, в лопасти нужно подводить не жид­кость, а ее пену (для уменьшения влияния центробежной силы, вытесняющей жидкость неравномерно по длине лопасти), которая выдавливается через пористую стенку сжатым воздухом.

При рассмотрении возможности использования противообледе­нителей с пористой стенкой важнейшим фактором является гаран­тия сохранения фильтрующих свойств пористой обшивки в про­цессе эксплуатации, так как в противном случае, естественно, эффективность такого противообледенителя окажется совершенно неудовлетворительной.

1.4 Тепловые противообледенительные системы

На современных самолетах в подавляющем большинстве случа­ев для защиты от обледенения используются тепловые противо­обледенительные системы, так как они обеспечивают наиболее эффективную и надежную защиту в широком диапазоне условий [2].

Тепловые ПОС могут быть как постоянного так и цикличе­ского действия. Для несущих по­верхностей применяются главным образом противообледенительные системы циклического действия, так как защищаемые поверхно­сти имеют большие размеры и для их обогрева потребная мощность может достигать нескольких сот киловатт. ПОС постоянного действия применяют чаще всего для поверхностей, сбрасывание льда с которых может привести к опасным последствиям. Например (рис 1.3), образование льда на поверхности центроплана при расположении двигателей в хвостовой части может повлечь за собой повреждение лопаток ком­прессора и выход их из строя.

Следует отметить, что при постоянном обогреве капли воды, попадая на нагретую до положительной температуры поверхность, растекаются по ней, постепенно испаряясь и частично сдуваясь потоком воздуха (рис 1.4). При определенных условиях часть воды выдувается за пределы обогреваемой зоны, в результате это­го образуется так называемый «барьерный» лед. Естественно, что интенсивность образования  барьерного льда при одних и тех же условиях обледенения зависит от протяженности зоны обогрева и температуры поверхности. В связи с этим существуют две разно­видности тепловых противообледенительных систем постоянного действия - противообледенители полного испарения (с сухой по­верхностью) и неполного испарения (с влажной поверхностью).

При проектировании ПОС неполного испарения предусматри­вают в нaиболее тяжелых случаях обледенения возможность обра­зования барьерного льда. Расчет ведут на обеспечение лишь ми­нимальной (т. е. равной 0 0С) температуры на поверхности. Эти системы получили наибольшее распространение, так как потребляе­мая ими мощность значительно меньше, Противообледенительные системы полного испарения, как правило, применяют лишь для защиты частей летательных аппаратов, на которых недопустимо образование барьерного льда.

Рис 1.4

Схема образования барьерного льда:

1 – эпюра количества улавливающей воды,

2 – пленка воды,

3 – граница зоны нагрева,

4 – барьерный лед.

Рис 1.3   К выбору режима работы тепловых ПОС:

1 – постоянного действия

1.4.1 Воздушно-тепловые ПОС постоянного действия

Воздушно-тепловые ПОС постоянного действия - наиболее простые и распространенные системы. Источником горячего воздуха для них могут быть: компрессоры газотурбинных двигателей; теплообменники, обогреваемые выхлопными газами (рис 1.5); калориферные печи, использующие в качестве топлива бензин или керосин (применяются только на самолетах с поршневыми двигателями; выхлопные газы в смеси с атмосферным воздухом.

Рис 1.5    Компоновка теплообменника противообледенительной системы: