كيف يتم إذابة الجليد عن الطائرات

عندما يبدأ الجليد في التكون على أجنحة الطائرة أو الشفرات الدوارة أو المراوح وأياً كان نوع الطائرة، أو يتم دخوله في مداخل وفوهات المحرك، أو يبدأ في التأثير على أدوات القياس مثل أنبوب البيتوت المستخدم لقياس سرعة الموائع عن طريق الاختلاف في الضغط، فإن هذا كله يقود لتشكيل خطرًا على الطائرة، لهذا السبب كان من الضروري إيجاد حلول لهذه المشكلة لذلك تم إيجاد أنواع مختلفة للأنظمة المضادة للجليد في الطائرات، وكان فهم كيفية عملها أمر مهم للغاية.

لماذا يتم منع تكون الجليد على الطائرة

هناك العديد من المشاكل المحتملة التي يمكن أن يسببها تكوين الجليد على جناح الطائرة وأسطح الذيل أثناء رحلة الطيران، وعلى الرغم من أن الطريقة التي يؤثر بها الجليد على أداء رحلات الطائرة على تعد موضوعًا جديرًا لذلك سوف تتم مناقشتها.

حيث تتمثل إحدى المشكلات الأساسية الناتجة عن تراكم الجليد على الطائرة في أنه يتداخل مع التدفق الطبيعي للهواء أثناء مروره فوق سطح جناح الطائرة، حيث يمكن أن يؤدي هذا التداخل إلى نتيجة غير مرغوب فيها تتمثل في زيادة الوزن وقوة السحب المصحوبة بانخفاض لقوة الرفع وقوة الدفع، وهذا المزيج من العواقب له آثار عميقة على السلامة لا يمكنك تجاهلها.

إذا كان الطيار متمرسًا، فقد يتمكن من تعويض هذا الأداء المنخفض بنجاح من خلال تعديل زاوية الرحلة، ومع ذلك من الجيد معرفة أن زاوية الطيران المعدلة هذه ستؤدي إلى زيادة استهلاك الوقود، لهذه الأسباب وأكثر تعتبر أنظمة مكافحة الجليد وإزالته عن الطائرة ضرورية.

كما يدعم (Aircraft IceGuard) اتخاذ قرارات إزالة الجليد عن طريق التنبيه إلى درجات حرارة الجناح الخطرة، وذلك جنبًا إلى جنب مع هطول الأمطار المتوقع، كما يسمح بالحصول على تفاصيل إضافية بشأن درجات حرارة الجناح المحلي وتنبؤات الطقس قصيرة وطويلة المدى.

الفرق بين أنظمة الحماية من الجليد وإزالة الجليد

قد تبدو أنظمة مكافحة الجليد وإزالة الجليد هي الشيء نفسه، لكنها تعمل بطريقتين مختلفتين، حيث أنه تم تصميم أنظمة مكافحة الجليد لمنع تكوين الجليد تمامًا، كما تم تصميم أنظمة إزالة الجليد لإزالة الجليد بسرعة قبل أن يسبب مشكلة كبيرة على الطائرة، وهناك بعض الطرق المحددة المضادة للتجمد وإزالة الجليد المستخدمة في الوقت الحاضر والتي سيتم مناقشتها.

ما هي الأنظمة المضادة للتجمد

عادةً ما تستخدم الأنظمة المضادة للتجمد الحرارة لمنع تشكل الجليد، حيث تعمل هذه الأنظمة المرتبطة بالحرارة عن طريق التسبب في تبخر الرطوبة في الغلاف الجوي بمجرد أن تلمس السطح الساخن للطائرة وتقسم إلى:

أنظمة الهواء المضغوط Bleed air systems

إذا كانت الطائرة تعمل بالطاقة التوربينية، فمن المرجح أن تكون أنظمة الهواء المضغوط هي الطريقة المستخدمة لمكافحة الجليد، حيث يأتي مصطلح (Bleed air) من حقيقة أن الهواء ينطلق من المحركات الساخنة للطائرة، ومن ثم يتم تغذية هذا الهواء الساخن عبر جميع الأسطح الحرجة للطائرة، حيث يعمل نظام الهواء المضغوط بشكل جيد مع الطائرات الأكبر حجمًا.

ولكن نظرًا لأنه يمكن أن يؤثر على درجات حرارة المحرك ويقلل من قدرة التسلق، لا يتم استخدام النظام عادةً في معظم الطائرات الصغيرة، حيث أنه إذا لم تكن الطائرة تعمل بالطاقة التوربينية ولكن تعمل بالمكبس، فلن يتم استخدام نظام هواء مضغوط، ولكن من المرجح أن يتم استخدام الطاقة الكهربائية لتزويد الحرارة بدلاً من ذلك.

أنظمة مقاومة التجمد الحرارية Thermal anti-icing systems

تعمل أنظمة التدفئة الكهروحرارية أو الكهربائية بطريقة مشابهة لعنصر الموقد، حيث تولد ملفات التسخين المضمنة في هيكل الطائرة حرارة باستخدام تيار كهربائي متحكم فيه، وفي هذه الأنظمة، تُستخدم الكهرباء لتسخين مكونات مختلفة على الطائرة لمنع تكون الجليد، كما يمكن أن تشمل هذه المكونات:

• أنابيب البيتوت (pitot tubes).

• منافذ الهواء الثابتة (static air ports).

• مجسات (TAT و AOA).

• كاشفات الجليد.

• مجسات المحرك P2 / T2.

• خطوط المياه.

• مصارف مياه الصرف الصحي (wastewater drains).

• القلنسوات لمدخل توربروب.

ملاحظة: “TAT ” اختصار لـ”Total Air Temperature”.

ملاحظة: “AOA” اختصار لـ”Angle of Attack”.

أنظمة إزالة الجليد

أنظمة إزالة الجليد بالسوائل

النظام الأقل استخدامًا هو نظام إزالة الجليد بالسوائل، وهو يتضمن استخدام مضاد للتجمد أو محلول سائل لإزالة الجليد مصمم لنقع سائل إزالة الجليد على أسطح الطائرات، ويُعرف هذا النظام أيضًا بنظام إزالة الجليد “weeping wing”، حيث يتم دفع السوائل من خلال ثقوب صغيرة إلى المناطق المعرضة للخطر في الطائرة، بما في ذلك الحواف الأمامية للأجنحة، وباستخدام المضخات الكهربائية بعد ذلك، يعمل محلول مضاد التجمد على تكسير الجليد كيميائيًا.

أنظمة إزالة الجليد بالهواء المضغوط

طريقة أخرى لإزالة الجليد شائعة وهي إزالة الجليد بالهواء المضغوط، حيث تتم إزالة الجليد من الحافة الأمامية لجناح الطائرة باستخدام ما يشار إليه باسم (الأغطية المطاطية الهوائية لإزالة الجليد).

هذه الأغطية مثبتة على حواف أجنحة الطائرة، وهي تتكون من صفيحة مطاطية مثبتة بالحافة الأمامية للجنيح، حيث تعمل هذه الأغطية المطاطية عن طريق النفخ والتفريغ بسرعة بواسطة مضخة هوائية تشتغل بواسطة المحرك مما يؤدي إلى تمددها وانقباضها، أي أن هذا الإجراء يكسر الجليد الذي يتشكل، ثم يتساقط الجليد بعيدًا.

ونظرًا للمكان الذي يجب أن تتواجد فيه الأغطية المطاطية، تعمل هذه الطريقة جيدًا على الطائرات الأبطأ غير المجهزة بشرائح الجناح (slats)، كما يجب أن يتم فحص هذا الأغطية المطاطية الهوائية بدقة أثناء عمليات الفحص المبدئي المنتظمة.

الأنظمة التي تمت مناقشتها أعلاه ضرورية لأنه أثناء الرحلة، لأنه ستتعرض أسطح الطائرة في بعض الأحيان، لبخار الماء عند درجات حرارة متجمدة، وإذا لم يكن هناك نظام طيران للتعامل مع هذه المشكلة، فإن الجليد سوف يتشكل بسرعة كبيرة على الأجنحة والأجزاء الهامة الأخرى من الطائرة التي من شأنها أن تغير الديناميكا الهوائية للطائرة مع عواقب سلبية خطيرة، لذلك يجب على الطيار ان يتخذ قرارات تشغيلية خاصة بإزالة الجليد ومقاومة الجليد، ومن الممكن أخذ دورات بشأن هذا الموضوع وتقدم وكالة ناسا الدولية مثل هذا النوع.

وليس هناك شك في أن الأحوال الجوية الشتوية تجلب مجموعة من التحديات في عدة قطاعات ومن أهمها قطاع الطيران، وعلى الرغم من أن الطائرات التجارية يمكن أن تطير حتى في الطقس الرديء، إلا أن إزالة الجليد عن الطائرات غير الضرورية ومقاومة الجليد يكلف الوقت والمال.

لذلك يدعم (Aircraft IceGuard) اتخاذ قرارات إزالة الجليد من خلال الجمع بين ملاحظات الطقس والتنبؤات وقياسات درجة حرارة الجناح وتوقعات الحالة، ويتيح هذا المزيج من الملاحظات والتنبؤات التخطيط للظروف الجليدية بشكل أكثر كفاءة، مما يساعد على زيادة السلامة وتقليل أوقات النقل.