Intensidade de congelamento de aeronaves e sua dependência de vários fatores. Previsão de gelo Cálculo de acréscimo de gelo

A formação de gelo é a deposição de gelo nas partes aerodinâmicas de aviões e helicópteros, bem como em usinas de energia e detalhes externos equipamento especial ao voar em nuvens, neblina ou neve molhada. A formação de gelo ocorre quando há gotículas super-resfriadas no ar na altitude de voo e a superfície da aeronave tem uma temperatura negativa.

Os seguintes processos podem levar ao congelamento da aeronave: - assentamento direto de gelo, neve ou granizo na superfície da aeronave; - congelamento de nuvens ou gotas de chuva em contato com a superfície da aeronave; - sublimação de vapor de água na superfície da aeronave. Para prever a formação de gelo na prática, vários métodos bastante simples e maneiras eficazes. Os principais são os seguintes:

Método de previsão sinóptica. Este método consiste no fato de que, de acordo com os materiais à disposição do meteorologista, são determinadas as camadas em que se observam as nuvens e as temperaturas negativas do ar.

Camadas com possível cobertura são determinadas por um diagrama de ar superior, e o procedimento para processar o diagrama é bastante familiar para você, caro leitor. Adicionalmente, pode-se dizer mais uma vez que a formação de gelo mais perigosa é observada na camada onde a temperatura do ar varia de 0 a -20°C, e para a ocorrência de formação de gelo severa ou moderada, a diferença de temperatura mais perigosa é de 0 a -12°C. Este método bastante simples, não requer um tempo significativo para realizar cálculos e dá bons resultados. Não é apropriado dar outras explicações sobre seu uso. Método Godske.

Este físico tcheco propôs determinar o valor de Tn.l a partir de dados de sondagem. - temperatura de saturação sobre gelo de acordo com a fórmula: Tn.l. = -8D = -8(T - Td), (2) onde: D - déficit de temperatura do ponto de orvalho em algum nível. Se a temperatura de saturação acima do gelo for maior que a temperatura do ar ambiente, a formação de gelo deve ser esperada nesse nível. A previsão de formação de gelo por este método também é dada usando um diagrama de ar superior. Se, de acordo com dados de sondagem, a curva de Godske em alguma camada estiver à direita da curva de estratificação, então o gelo deve ser previsto nesta camada. Godske recomenda usar seu método para prever o gelo de aeronaves apenas até uma altitude de 2.000 m.

Como informação adicional ao prever a formação de gelo, a seguinte dependência estabelecida pode ser usada. Se na faixa de temperatura de 0 a -12°C o déficit de ponto de orvalho for maior que 2°C, na faixa de temperatura de -8 a -15°C o déficit de ponto de orvalho for maior que 3°C, e em temperaturas abaixo -16°C o déficit do ponto de orvalho é maior que 4°C, então com uma probabilidade de mais de 80%, a formação de gelo não será observada nessas condições. E, claro, uma ajuda importante para o meteorologista na previsão de formação de gelo (e não só) é a informação transmitida ao solo por tripulações de voo, ou por tripulações decolando e pousando.

É instalado na borda de telhados, em ralos e calhas, em locais onde a neve e o gelo podem se acumular. Durante a operação do cabo de aquecimento, a água derretida passa livremente por todos os elementos do sistema de drenagem até o solo. O congelamento e destruição dos elementos do telhado, da fachada do edifício e do próprio sistema de drenagem não ocorre neste caso.

Por operação correta sistemas precisam:

Determinar as áreas mais problemáticas no telhado e no sistema de drenagem;
Faça um cálculo correto da potência do sistema de aquecimento;
Use um cabo de aquecimento especial com a potência e o comprimento necessários (para instalação ao ar livre, resistente à radiação ultravioleta);
Selecione fixadores dependendo do material e construção do sistema de telhado e calha;
Selecione o equipamento de controle de aquecimento necessário.

Instalação de sistema anti-gelo em telhados.

Ao calcular a capacidade necessária de um sistema de derretimento de neve e gelo para um telhado, é importante considerar o tipo, a construção do telhado e as condições climáticas locais.

Convencionalmente, os telhados podem ser divididos em três tipos:

1. "Telhado frio". Telhado com bom isolamento e nível baixo perda de calor através de sua superfície. Em tal telhado, o gelo geralmente se forma apenas quando a neve derrete ao sol, enquanto a temperatura mínima de derretimento não é inferior a -5 ° C. Ao calcular a potência necessária do sistema antigelo para tais telhados, a potência mínima do cabo de aquecimento será suficiente (250-350 W/m² para telhados e 30-40 W/m para calhas).

2. "Telhado quente". Telhado com isolamento ruim. Em tais telhados, a neve derrete quando o suficiente Baixas temperaturas ar, então a água flui para a borda fria e para os drenos, onde congela. A temperatura mínima de fusão não é inferior a -10 °С. A maioria dos telhados dos edifícios administrativos com sótão pertence a esse tipo. Ao calcular o sistema anti-gelo para "telhados quentes", a potência do cabo de aquecimento na borda do telhado e nas calhas deve ser aumentada. Isso garantirá a eficiência do sistema mesmo em baixas temperaturas (Fig. 1).

3. "Telhado quente". Telhado com mau isolamento térmico, cujo sótão é frequentemente utilizado em fins técnicos ou como espaço vital. Em tais telhados, a neve derrete mesmo em baixas temperaturas do ar (abaixo de -10 °C). Para "telhados quentes", além de usar um cabo de aquecimento com alta potência, é desejável usar uma estação meteorológica ou termostato para reduzir os custos de energia.

Se o cabo for colocado sobre um telhado com uma cobertura macia (por exemplo, feltro), a potência máxima do cabo de aquecimento não deve exceder 20 W/m.

Área de instalação	"Telhado Frio"	"Telhado Quente"	"Telhado Quente"	Cabo de alimentação
Superfície do telhado, vale	250 – 350 W/m²	300 – 400 W/m²		15 - 40 W/m
Calhas, calhas de plástico
Calhas, calhas metálicas, diâmetro 20 cm ou mais	30 - 40 W/m	50 - 70 W/m
Calhas, calhas de madeira	30 - 40 W/m

Instalação de um sistema anti-gelo em calhas e calhas.

Ao calcular o sistema anti-gelo, é necessário levar em consideração:

Diâmetro do tubo de drenagem e da calha. Quando o diâmetro do tubo de queda vertical for inferior a 10 cm, recomenda-se instalar uma linha de cabo de aquecimento.
O material do qual o dreno é feito. (Ver tabela).

Na maioria dos casos, o cabo de aquecimento é colocado em duas linhas: nas calhas com a ajuda de placas especiais, nas calhas com a ajuda de um pigtail (um cabo com fixadores especiais que fixam o cabo). As fixações proporcionam uma fixação confiável e não permitem que as linhas do cabo de aquecimento se cruzem.

Se houver possibilidade de entupimento das calhas ou ralos com folhagens, agulhas, etc. Recomenda-se a utilização de um cabo de aquecimento autorregulado. Já um cabo de aquecimento resistivo convencional pode superaquecer em locais de entupimento e falhar com o tempo.

As calhas verticais são mais suscetíveis ao congelamento em inverno. Em tubos longos (15 m ou mais), devido à convecção do ar, é possível a hipotermia da parte inferior do tubo. Para evitar o congelamento, são instaladas linhas de cabos de aquecimento adicionais (aumento de potência) na parte inferior do tubo com um comprimento de 0,5 - 1 m (Fig. 2).

É necessário eliminar a formação de gelo e geada na borda do telhado e evitar que o sistema de drenagem congele. O comprimento da borda do telhado é de 10 m, o isolamento térmico não elimina completamente a perda de calor (telhado quente). O comprimento da calha é de 10 m, dois ralos têm 6 m de comprimento, a calha e o ralo são de plástico, o diâmetro dos ralos é de 10 cm, a largura da calha é de 20 cm.

Solução:

Neste caso, a opção com aquecimento separado da borda do telhado (Fig. 3) e o sistema de calha é ideal.

Fig.3

Cálculo do sistema de aquecimento para o telhado:

De acordo com a tabela, determinamos a potência necessária para aquecer a borda do “telhado quente” em 1 metro quadrado – 300 - 400 W.
Determine a área total de aquecimento ( S): (o aquecimento deve ser realizado ao longo de todo o comprimento do telhado (10 m), dependendo da inclinação do telhado, determinamos a largura da área de aquecimento, no nosso caso - 50 cm). S = 10m × 0,5m = 5 m²
Selecionamos um cabo de aquecimento, cuja potência e comprimento atenderão aos requisitos especificados acima. A potência mínima do cabo será:

5 m² × 300 W = 1500 W

Opção 1. Cabo de aquecimento Nexans TXLP/1, 28W/m, 1800W, 64,2m.

Neste caso, a potência (W) por 1 m² será:

onde Wtot. - potência total do cabo de aquecimento, S - número de metros quadrados aquecidos.

(este valor satisfaz as condições da tabela)

A etapa de assentamento (N) do cabo será:

OndeS- área de aquecimento,eu- comprimento do cabo.

(Para maior comodidade durante a instalação, é possível colocar o cabo de aquecimento em incrementos de 8 cm e montar um pequeno resíduo de cabo na área livre do telhado.)

Opção 2: Cabo de aquecimento Hemstedt DAS 55 (1650 W, 55 m). De acordo com as fórmulas indicadas acima, determinamos os parâmetros necessários.

(Potência por 1 m² = 330 W, passo de assentamento = 9 cm)

Opção 3: Cabo de aquecimento Exxon Elite 2-23, 1630 W, 70 m

(Potência por 1 m² = 326 W, passo de assentamento = 7 cm)

Observação. Além disso, é possível utilizar cabos autorregulados e cabos resistivos de corte.

Cálculo do sistema de aquecimento para calhas:

De acordo com a tabela, determinamos a potência necessária para o dreno:

C= 40 - 50 W/m

Determinamos o comprimento necessário do cabo de aquecimento com base nas condições indicadas acima.

Como o diâmetro do dreno é de 10 cm, o cabo de aquecimento deve ser instalado em um núcleo eu dentro. = 6 + 6 = 12 m

Para uma calha com largura de 20 cm, selecionamos o cabo com o cálculo de colocação em dois núcleos.

eu e. = 10 × 2 = 20 m.

Opção 1: Cabo de aquecimento autorregulado.

Para cada ralo utilizamos 6 metros de cabo com potência de 40 W/m, e na calha 20 m de cabo com potência de 20 W/m, fixado a cada 40 cm com placas de montagem.

Opção 2: Cabo de aquecimento Hemstedt Das 20 (para colocação em calha em dois núcleos) e 6 m de cabo auto-regulador 40 W/m (para colocação em cada ralo).

Uma tarefa: É necessário evitar o congelamento da água derretida no dreno.(O comprimento do dreno é de 15 m, o material é de metal, o diâmetro é de 20 cm, a água é drenada do “telhado frio”)

Além de aquecer o tubo vertical, é necessário fornecer aquecimento de um sistema de drenagem horizontal(Fig. 4), para o qual a água derretida e da chuva flui do ralo e do local com lajes de pavimentação em que está localizada. O dreno tem 6,5 m de comprimento e 15 cm de largura.

Solução:

Com base nos parâmetros especificados na condição, de acordo com a tabela, determinamos a potência necessária por 1 r.m. W = 30 - 40 W/m.
Determine o comprimento do cabo de aquecimento. (Para o diâmetro do dreno e drenagem especificado na condição, é necessário colocar o cabo de aquecimento em 2 linhas) L \u003d (15 + 6,5) × 2 \u003d 43 metros.
Selecionamos um cabo de aquecimento de comprimento e potência apropriados.

Opção 1: Nexans TXLP/1 1280W, 45,7m. O cabo é colocado em duas linhas com uma trança e conectado em um local conveniente (ao termostato ou à estação meteorológica). O restante do cabo (2,7 metros) pode ser colocado no gargalo do dreno ou a seção de aquecimento na extremidade do dreno pode ser estendida.

Opção 2: Exxon-Elite 23, 995W, 43,6m.

Opção 3: Nexans Defrost Snow TXLP/2R 1270W, 45,4m.

Opção 4: Cabos de aquecimento por resistência autorregulados ou de corte.

Em regiões de difícil condições climáticas durante a construção de estruturas de engenharia, é necessário levar em consideração vários critérios responsáveis pela confiabilidade e segurança dos projetos de construção. Esses critérios, em particular, devem levar em consideração fatores atmosféricos e climáticos que podem afetar negativamente o estado das estruturas e o processo de operação das estruturas. Um desses fatores é o gelo atmosférico.

A formação de gelo é o processo de formação, deposição e crescimento de gelo nas superfícies de vários objetos. A formação de gelo pode resultar do congelamento de gotículas super-resfriadas ou neve molhada, bem como da cristalização direta do vapor de água contido no ar. O perigo desse fenômeno para os objetos de construção reside no fato de que os crescimentos de gelo formados em suas superfícies levam a uma mudança nas características de projeto das estruturas (peso, características aerodinâmicas, margem de segurança etc.), o que afeta a durabilidade e a segurança das estruturas. estruturas de engenharia.

Atenção especial deve ser dada à questão do gelo no projeto e construção de linhas de energia (LT) e linhas de comunicação. O congelamento dos fios das linhas de transmissão de energia interrompe sua operação normal e muitas vezes leva a acidentes graves e desastres (Fig. 1).

Figura 1. As consequências do congelamento de linhas de energia

Deve-se notar que os problemas de congelamento de linhas de energia são conhecidos há muito tempo e existem vários métodos para lidar com crescimentos de gelo. Tais métodos incluem o revestimento com compostos anticongelantes especiais, derretimento devido ao aquecimento choque elétrico, remoção mecânica de geada, revestimento, aquecimento preventivo de fios. Mas, nem sempre e nem todos esses métodos são eficazes, acompanhados de altos custos, perdas de energia.

O conhecimento da física do processo de congelamento é necessário para identificar e desenvolver métodos de controle mais eficazes. No estágios iniciais desenvolvimento de um novo objeto, é necessário estudar e analisar os fatores que afetam o processo, a natureza e a intensidade da deposição de gelo, a transferência de calor da superfície de gelo e identificar locais potencialmente fracos e mais propensos a formação de gelo na estrutura do objeto . Portanto, a capacidade de modelar o processo de congelamento em várias condições e avaliar possíveis consequências deste fenômeno é uma tarefa urgente, tanto para a Rússia como para a comunidade mundial.

O Papel da Pesquisa Experimental e Simulação Numérica em Problemas de Gelo

Modelar o congelamento de linhas de transmissão de energia é uma tarefa de larga escala, cuja solução, em uma formulação completa, é necessário levar em conta muitas características globais e locais do objeto e meio Ambiente. Essas características incluem: o comprimento da seção em consideração, o relevo da área circundante, perfis de velocidade fluxo de ar, o valor de umidade e temperatura dependendo da distância acima do solo, a condutividade térmica dos cabos, a temperatura das superfícies individuais, etc.

A criação de um modelo matemático completo capaz de descrever os processos de formação de gelo e aerodinâmica de um corpo gelado é importante e extremamente complexo. desafio de engenharia. Hoje, muitos dos existentes modelos matemáticos são construídos com base em métodos simplificados, onde certas restrições são deliberadamente introduzidas ou alguns dos parâmetros de influência não são levados em consideração. Na maioria dos casos, esses modelos são baseados em dados estatísticos e experimentais (incluindo padrões SNIP) obtidos no decorrer de estudos de laboratório e observações de campo de longo prazo.

A criação e realização de numerosos e multivariados estudos experimentais do processo de congelamento requer custos financeiros e de tempo significativos. Além disso, em alguns casos, para obter dados experimentais sobre o comportamento de um objeto, por exemplo, em condições extremas simplesmente não é possível. Portanto, cada vez mais há uma tendência de complementar o experimento em escala real com simulação numérica.

Análise de vários fenômenos climáticos usando métodos modernos análise de engenharia tornou-se possível tanto com o desenvolvimento dos próprios métodos numéricos, quanto com o rápido desenvolvimento das tecnologias HPC (High Performance Computing technologies), percebendo a possibilidade de resolver novos modelos e problemas de grande escala em prazos adequados. A análise de engenharia, realizada com a ajuda de simulação de supercomputador, fornece a solução mais precisa. A simulação numérica permite resolver o problema em uma formulação completa, realizar experimentos virtuais com vários parâmetros variados, estudar a influência de diversos fatores no processo em estudo, simular o comportamento de um objeto sob cargas extremas, etc.

Modernos sistemas computacionais de alto desempenho, com o uso adequado de ferramentas de cálculo de análise de engenharia, permitem obter uma solução em prazos adequados e acompanhar o andamento da solução do problema em tempo real. Isso reduz significativamente o custo da realização de experimentos multivariados, levando em consideração as configurações multicritério. Um experimento em escala real, neste caso, só pode ser utilizado nas etapas finais de pesquisa e desenvolvimento, como verificação da solução obtida numericamente e confirmação de hipóteses individuais.

Simulação de computador do processo de congelamento

Uma abordagem de dois estágios é usada para modelar o processo de congelamento. Inicialmente, são calculados os parâmetros do fluxo da fase portadora (velocidade, pressão, temperatura). Depois disso, o processo de congelamento é calculado diretamente: modelando a deposição de gotas líquidas na superfície, calculando a espessura e a forma da camada de gelo. À medida que a espessura da camada de gelo cresce, a forma e as dimensões do corpo aerodinâmico mudam e os parâmetros de fluxo são recalculados usando a nova geometria do corpo aerodinâmico.

O cálculo dos parâmetros do escoamento do meio de trabalho ocorre devido à solução numérica de um sistema de equações diferenciais não lineares que descrevem as leis básicas de conservação. Tal sistema inclui a equação de continuidade, a equação de momento (Navier-Stokes) e energia. Para descrever os fluxos turbulentos, o pacote usa as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds (RANS) e o método LES large eddy. O coeficiente na frente do termo de difusão na equação do momento é encontrado como a soma da viscosidade molecular e turbulenta. Para calcular este último, trabalho atual, é usado o modelo de turbulência diferencial de um parâmetro de Spallart-Allmaras, que encontra ampla aplicação em problemas de fluxo externo.

A modelagem do processo de congelamento é realizada com base em dois modelos incorporados. O primeiro deles é o modelo de fusão e solidificação. Não descreve explicitamente a evolução da interface líquido-gelo. Em vez disso, a formulação de entalpia é usada para definir a porção do líquido na qual uma fase sólida (gelo) se forma. Neste caso, o fluxo deve ser descrito por um modelo de fluxo bifásico.

O segundo modelo que permite prever a formação de gelo é o modelo de filme fino, que descreve o processo de deposição de gotículas nas paredes de um corpo aerodinâmico, possibilitando a obtenção de uma superfície molhante. De acordo com essa abordagem, a consideração inclui um conjunto de partículas de fluido lagrangiano que têm massa, temperatura e velocidade. Interagindo com a parede, as partículas, dependendo do equilíbrio dos fluxos de calor, podem aumentar a camada de gelo ou reduzi-la. Em outras palavras, tanto o congelamento da superfície quanto o derretimento da camada de gelo são modelados.

Como exemplo ilustrativo das capacidades da embalagem para modelar o congelamento de corpos, foi considerado o problema do fluxo de ar ao redor de um cilindro com velocidade U=5 m/s e temperatura T=-15 0C. O diâmetro do cilindro é de 19,5 mm. Para particionar o domínio computacional em volumes de controle, foi utilizado um tipo de células multifacetadas, com uma camada prismática próxima à superfície do cilindro. Neste caso, para uma melhor resolução do traço após o cilindro, foi utilizado o refinamento local da malha. O problema foi resolvido em duas etapas. Na primeira etapa, utilizando o modelo de um líquido monofásico, foram calculados os campos de velocidades, pressões e temperaturas para o ar "seco". Os resultados obtidos estão de acordo qualitativo com numerosos estudos experimentais e numéricos sobre escoamento monofásico em torno de um cilindro.

Na segunda etapa, partículas lagrangeanas foram injetadas no fluxo, simulando a presença de gotículas de água finamente dispersas no fluxo de ar, cujas trajetórias, bem como o campo da velocidade absoluta do ar, são mostrados na Fig. 2. A distribuição da espessura do gelo sobre a superfície do cilindro para diferentes tempos é mostrada na Fig.3. A espessura máxima da camada de gelo é observada perto do ponto de estagnação do fluxo.

Figura 2. Trajetórias de queda e o campo escalar da velocidade do ar absoluta

Fig.3. A espessura da camada de gelo em diferentes momentos

O tempo gasto no cálculo do problema bidimensional (tempo físico t=3600s) foi de 2800 horas de núcleo, utilizando 16 núcleos de computação. O mesmo número de horas de kernel é necessário para calcular apenas t=600 s no caso tridimensional. Analisando o tempo gasto no cálculo dos modelos de teste, podemos dizer que para o cálculo na formulação completa, onde o domínio computacional já será composto por várias dezenas de milhões de células, onde mais partículas e geometria de objetos complexos, será necessário um aumento significativo no poder de computação de hardware necessário. Nesse sentido, para realizar uma simulação completa dos problemas de congelamento tridimensional de corpos, é necessário usar tecnologias modernas de HPC.

Intensidade de congelamento de aeronaves em voo(EU mm/min)é estimado pela taxa de crescimento de gelo na borda de ataque da asa - a espessura da deposição de gelo por unidade de tempo. A intensidade é distinguida:

A) glacê leve - I menor que 0,5 mm/min;

B) cobertura moderada - I de 0,5 a 1,0 mm/min;

C) gelo pesado - I mais de 1,0 mm/min;

Ao avaliar o risco de formação de gelo, você pode usar o conceito de grau de formação de gelo. Grau de glacê - deposição total de gelo durante todo o tempo em que a aeronave esteve na zona de gelo. Quanto mais longo for o voo de uma aeronave em condições de gelo, maior será o grau de formação de gelo.

Para uma avaliação teórica dos fatores que afetam a intensidade da formação de gelo, a seguinte fórmula é usada:

Intensidade de gelo; - velocidade da aeronave; - teor de água da nuvem; - coeficiente de captura integral; - fator de congelamento; - a densidade do gelo em crescimento, que varia de 0,6 g/cm 3 (gelo branco); até 1,0 g/cm3 (gelo claro);

A intensidade do gelo da aeronave aumenta com o aumento do teor de água das nuvens. Os valores do teor de água das nuvens variam em corredores largos - de milésimos a vários gramas por metro cúbico de ar. O conteúdo de água das nuvens não é medido em AD, mas pode ser avaliado indiretamente pela temperatura e forma das nuvens. Quando o teor de água da nuvem é de 1 g/cm3, a formação de gelo mais forte é observada.

Um pré-requisito O gelo de aeronaves em voo é a temperatura negativa de suas superfícies (de 5 a -50 graus C). A formação de gelo de aeronaves com motores de turbina a gás pode ocorrer em temperaturas do ar positivas. (de 0 a 5 graus C)

À medida que a velocidade da aeronave aumenta, a intensidade da formação de gelo aumenta. No entanto, em altas velocidades do ar, ocorre o aquecimento cinético da aeronave, o que evita o congelamento.

Intensidade do gelo da aeronave em várias formas diferente.

Em cumulonimbus e nuvens cumulus poderosas, em temperaturas negativas do ar, o congelamento pesado da aeronave é quase sempre possível. Essas nuvens contêm grandes gotículas com diâmetro de 100 µm ou mais.

Em uma matriz de estratos de chuva e altostratus, com o aumento da altura, observa-se uma diminuição no tamanho das gotas e seu número. A formação de gelo pesado é possível ao voar na parte inferior da massa de nuvens. As nuvens stratus e stratocumulus intramassivas são mais frequentemente nuvens de água e são caracterizadas por um aumento no teor de água com a altura. Em temperaturas de -0 a -20 nessas nuvens, geralmente é observada uma leve formação de gelo, em alguns casos, a formação de gelo pode ser severa.

Ao voar em nuvens altocumulus, observa-se uma leve formação de gelo. Se a espessura dessas nuvens for superior a 600 metros, a formação de gelo nelas pode ser severa.

Voos em áreas de gelo pesado são voos em condições especiais. O gelo pesado é um fenômeno meteorológico perigoso para os voos.

Os sinais de forte formação de gelo da aeronave são: rápido acúmulo de gelo nos limpadores de para-brisa e no para-brisa; uma diminuição na velocidade indicada 5-10 minutos depois de entrar nas nuvens em 5-10 km/h.

(Existem 5 tipos de glacê em voo: gelo claro, gelo fosco, gelo branco, geada e geada. espécies perigosas glacê é gelo transparente e fosco, que são observados em temperaturas do ar de -0 a -10 graus.

gelo transparente -é o mais denso de todos os tipos de glacê.

gelo fosco tem uma superfície rugosa e irregular. Distorce fortemente o perfil da asa e da aeronave.

gelo branco - gelo grosso, depósitos porosos, adere frouxamente à aeronave e cai facilmente quando vibra.)

Intensidade de gelo aeronave em voo (I, mm/min) é estimada pela taxa de crescimento de gelo na borda de ataque da asa - a espessura do depósito de gelo por unidade de tempo. Por intensidade, distingue-se o gelo fraco - I menos de 0,5 mm / min; gelo moderado - I de 0,5 a 1,0 mm / min; gelo pesado - eu mais de 1,0 mm / min.

Ao avaliar o risco de formação de gelo, o conceito de grau de formação de gelo pode ser usado. O grau de formação de gelo - a deposição total de gelo durante todo o tempo em que a aeronave esteve na zona de formação de gelo.

Para uma avaliação teórica dos fatores que afetam a intensidade da formação de gelo, a seguinte fórmula é usada:

onde I é a intensidade da cobertura; V é a velocidade da aeronave; ω - teor de água da nuvem; E - coeficiente integral de captura; β - coeficiente de congelamento; ρ é a densidade do gelo em crescimento, que varia de 0,6 g/cm 3 (gelo branco) a 1,0 g/cm 3 (gelo claro).

A intensidade do gelo da aeronave aumenta com o aumento do teor de água das nuvens. O teor de água das nuvens varia muito - de milésimos a vários gramas por 1 m3 de ar. Quando o teor de água da nuvem é de 1 g/m 3 ou mais, a formação de gelo mais forte é observada.

Os coeficientes de captura e congelamento são grandezas adimensionais que são praticamente difíceis de determinar. O coeficiente de captura integral é a razão entre a massa de água realmente assentada no perfil da asa e a massa que teria se assentado na ausência de curvatura das trajetórias das gotas de água. Este coeficiente depende do tamanho das gotículas, da espessura do perfil da asa e da velocidade da aeronave: quanto maiores as gotículas, mais fino o perfil da asa e quanto maior a velocidade, maior o coeficiente de captura integral. O coeficiente de congelamento é a razão entre a massa de gelo que cresceu na superfície de uma aeronave e a massa de água que se estabeleceu na mesma superfície ao mesmo tempo.

Um pré-requisito para o congelamento de aeronaves em voo é a temperatura negativa de sua superfície. A temperatura do ar ambiente em que o gelo da aeronave foi observada varia amplamente - de 5 a -50 ° C. A probabilidade de formação de gelo aumenta em temperaturas do ar de -0 a -20 ° C em nuvens super-resfriadas e precipitação.

Com o aumento da velocidade da aeronave, a intensidade do gelo aumenta, como pode ser visto na fórmula. No entanto, em altas velocidades, ocorre aquecimento cinético da aeronave, o que evita o congelamento. O aquecimento cinético ocorre devido à desaceleração do fluxo de ar, o que leva à compressão do ar e ao aumento de sua temperatura e da temperatura da superfície da aeronave. Devido ao efeito do aquecimento cinético, o congelamento de aeronaves ocorre mais frequentemente em velocidades abaixo de 600 km/h. As aeronaves são normalmente expostas ao gelo durante a decolagem, subida, descida e aproximação quando as velocidades são baixas.

Durante voos nas zonas de frentes atmosféricas, o congelamento de aeronaves é observado 2,5 vezes mais do que durante voos em massas de ar homogêneas. Isso se deve ao fato de que a nebulosidade frontal é, via de regra, mais forte verticalmente e mais estendida horizontalmente do que a nebulosidade intramassa. Forte formação de gelo em massas de ar homogêneas é observada em casos isolados.

A intensidade do congelamento de aeronaves durante voos em nuvens de várias formas é diferente.

Em cumulonimbus e nuvens cumulus poderosas em temperaturas negativas do ar, o congelamento pesado de aeronaves é quase sempre possível. Essas nuvens contêm grandes gotículas com diâmetro de 100 µm ou mais. O teor de água nas nuvens aumenta com a altitude.