هل يمكن أن يتجمد وقود الطائرات

هل يمكن أن يتجمد وقود الطائرات، الإجابة هي نعم، لذلك يجب أن تتخذ الطائرات الاحتياطات اللازمة لمنع تجمد خزانات الوقود الخاصة بها، حيث أنه إذا تشكل الجليد داخل خزان وقود الطائرة، فقد يتسبب في إعاقة عمل المحركات، وتتطلب المحركات التوربينية وقود الطائرات وبدون الإمداد المستمر بوقود الطائرات، لن تكون قادره على توليد قوة الدفع ومع ذلك، هناك ضمانات معمول بها لإبقاء الجليد بعيدًا عن خزانات الوقود.

ما هي درجة حرارة تجمد وقود الطائرات

تحتوي خزانات الوقود بالطبع على وقود الطائرات، حيث تعمل معظم الطائرات بوقود نوع (A-1) وهو شكل من أشكال الكيروسين، وهو أكثر أنواع وقود الطائرات شيوعًا للمحركات التوربينية، حيث أنه قد يحتوي على نقطة تجمد أقل من الماء العادي، لكن لا يزال من الممكن تجميده هو وأنواع وقود الطائرات الأخرى، حيث إن درجة تجمد الماء سالب 32 درجة فهرنهايت وتبلغ درجة تجمد (A-1) سالب 47 درجة فهرنهايت.

الآن ما هي درجة حرارة التجمد لوقود الطائرات؟ إنها في الواقع أقل بكثير من درجة حرارة الماء المتجمدة، ووفقًا لـ (AOPA) وهي جمعية مالكي الطائرات والطيارين، هذا هو متوسط ​​درجة حرارة التجمد لأنواع وقود الطائرات الشهيرة:

• وقود (Jet A) (الأكثر استخدامًا في الولايات المتحدة): ​​درجة التجمد له -40 درجة مئوية (-40 درجة فهرنهايت).

• وقود A-1 (تستخدم في أي مكان آخر في العالم): ​​درجة التجمد له -47 درجة مئوية (-53 درجة فهرنهايت).

• وقود Jet B (الأكثر استخدامًا في شمال كندا لدرجات الحرارة شديدة البرودة): درجة التجمد له -60 درجة مئوية (-76 درجة فهرنهايت).

• وقود رقم 3 وقود الطائرات (الأكثر استخدامًا في الصين): درجة التجمد له -47 درجة مئوية (-53 درجة فهرنهايت).

• TS-1 (الأكثر استخدامًا في روسيا): درجة التجمد له -50 درجة مئوية (-58 درجة فهرنهايت).

وتُستخدم المواد المضافة (مثل Prist) بشكل شائع في وقود الطائرات لخفض درجة حرارة التجمد وأيضًا منع نمو الميكروبات التي يمكن أن تلوث الوقود.

كما أنه من المهم أن نتذكر أن الماء لا يزال يتجمد عند 0 درجة مئوية (32 درجة فهرنهايت)، وبالتالي فإن أي ماء (في خزانات الوقود وفي خطوط الغاز وفي المكربن ​​وما إلى ذلك) أو على الطائرة (مثل الجليد الهيكلي) لا يزال من الممكن أن يتجمد على الرغم من أن الوقود الخاص بالطائرة قد لا.

طرق منع خزانات وقود الطائرات من التجمد

الضغط

الضغط هو إحدى الطرق التي تمنع الطائرات من خلالها خزانات الوقود من التجمد، حيث يتم ضخ الهواء في خزانات الوقود الخاصة بالطائرة للضغط عليه، عادةً ما تستخدم الطائرات ذات المحركات التوربينية الهواء المضغوط، حيث أنه يتم ضغط بعض الهواء الزائد من المحركات التوربينية، ويتم إعادة توجيهه إلى خزانات الوقود الخاصة بالطائرة.

يساعد الضغط على منع خزانات الوقود من التجمد، ولا يغير بالضرورة درجة حرارة الوقود بدلاً من ذلك، يزيد الضغط من درجة تجمد الوقود بالإضافة إلى أي تكاثف دخل خزان الوقود، حيث أن وقود الطائرات المضغوط والتكثيف لهما نقطة تجمد أعلى من وقود الطائرات غير المضغوط والتكثيف.

أنظمة التدفئة

بالإضافة إلى الضغط، تستخدم العديد من الطائرات نظام تدفئة لإبعاد الجليد عن خزانات الوقود، حيث تم تصميم أنظمة التدفئة لتسخين وقود الطائرات، ويتم استخدام عنصر تسخين لإنتاج الحرارة، وبالتالي زيادة درجة حرارة وقود الطائرات وأي تكاثف داخل خزان الوقود، وتعمل العديد من أنظمة التدفئة جنبًا إلى جنب مع منظم الحرارة، كما لن يعمل نظام تسخين وقود الطائرة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع.

كما لن يعمل إلا عندما يكون الوقود باردًا، وسوف يستشعر منظم الحرارة درجة حرارة الوقود، وعندما تبدأ درجة الحرارة في الانخفاض، سيتم إرسال إشارة إلى نظام التدفئة، وسيبدأ نظام التسخين بعد ذلك في تسخين الوقود حتى يصل إلى درجة الحرارة المناسبة، وعند هذه النقطة سيتوقف نظام التدفئة.

ما هي العوامل التي تعتمد عليها سرعة تجمد وقود الطائرات

نوع الوقود

كما قلنا في الأعلى سواء كان نوع الوقود المستخدم Jet A أو  A1 أو  (Jet B)، فإن لكل واحد درجة تجمد تختلف عن الآخر.

درجة حرارة الوقود الأولية

إذا كانت الطائرة تتزود بالوقود في الشرق الأوسط خلال منتصف الصيف، فسيكون الوقود أكثر دفئًا مما كان عليه عندما تزود بالوقود في سيبيريا في منتصف الشتاء، حيث سيستغرق الوقود الأكثر دفئًا وقتًا أطول حتى يتجمد.

درجة حرارة الهواء الخارجي

يشبه إلى حد كبير محاولة تجميد الماء لتكوين مكعب ثلج، فكلما كان الهواء المحيط به أكثر برودة، زادت سرعة تجميده، ودرجة حرارة الهواء الخارجي ليست دائمًا مماثلة لخزان الوقود، وإن درجة الحرارة الإجمالية للوقود تستغرق بعض الوقت لتتأثر بدرجة حرارة الهواء المحيط المحيط به، غالبًا ما تختلف درجة حرارة الهواء لخزان الوقود نفسه عن درجة حرارة الهواء خارج الطائرة.

ومن المؤكد أنه من المحتمل أن تكون درجة الحرارة قريبة إلى حد ما، لكن درجة حرارة الهواء التي تضرب الأجنحة عند الارتفاع لا تؤدي على الفور إلى تغيرها وجعل درجة الحرارة داخل الجناح أو خزان الوقود هي نفس درجة الحرارة، حيث يستغرق الأمر بعض الوقت لتغيير درجة حرارة الهواء الداخلي للجيوب الهوائية داخل هيكل الطائرة بسبب خصائص العزل الطفيفة لهيكل الطائرة نفسه.

سرعة الطائرة

كلما تحركت الطائرة بشكل أسرع، زاد الاحتكاك مع تدفق الهواء فوق الجناح، وهذا يؤدي هذا إلى تسخين الهواء بالقرب من الجناح ويجعل الأمر يستغرق وقتًا أطول حتى يتجمد الوقود وتُعرف درجة الحرارة في الجناح باسم (TAT).

ملاحظة: “TAT” اختصار لـ “National Oceanic and Atmospheric Administration”.

كمية الوقود

مثلما تتجمد بركة صغيرة قبل بحيرة كبيرة، وهذا نفسه بالنسبة للوقود كلما زادت كميته، كلما استغرق الأمر وقتًا أطول.

تصميم الطائرات

تعمل بعض الطائرات على تشغيل خطوط هيدروليكية بالقرب من الوقود بحيث تساعد الحرارة في إبطاء عملية التجميد، كما تضخ بعض الطائرات الوقود باستمرار لإبقائه متحركًا، وإذا كان يميل إلى التجمد في جزء واحد من الخزان قبل الباقي تستخدم بعض الطائرات الوقود لتبريد زيت المحرك باستخدام مبادل حراري، وإعادة الوقود الدافئ إلى الخزانات.

بشكل عام، لن يتجمد الوقود في المدة المعتادة التي تقضيها الطائرة في الارتفاع، وإذا كان هناك طرق معينة تسبب مشكلة، فهناك العديد من الخيارات التي يمتلكها المشغل والطيار وهي:

• استخدام وقودًا بنقطة تجمد منخفضة لطائرة تطير على ارتفاع منخفض حيث لا يكون الجو باردًا.

• اختيار طريقًا بدرجات حرارة أكثر دفئًا.

• زيادة سرعة الطائرة.

• حمل وقودًا إضافيًا.

• نقل الوقود بطريقة تحافظ على دفئه، يتم ذلك عادةً عن طريق نقل الوقود من خزانات جسم الطائرة الدافئة نسبيًا إلى خزانات الجناح التي تتعرض لمزيد من الهواء البارد.

وفي نهاية ذلك فإن المكربن هو جزء من المحرك، حيث يتم خلط الوقود والهواء بالنسب الصحيحة قبل أن يتم سحبهما في الأسطوانات وإشعالهما، وإن تثليج المكربن ​​ليس في الحقيقة هو تجميد الوقود.