Пилотам в помощь: российская технология предупредит об обледенении
Запатентована технология расчета опасности обледенения самолетов при взлете и посадке. Ее разработчиками стали ученые Института прикладной астрономии РАН и их коллеги из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Метод задействует работу двух устройств — радиометра водяного пара и температурного профилемера. Аналога этой технологии в мире не существует.
Два в одном
С обледенением борются с помощью реагентов — поливают ими самолет, если наземные службы аэропорта полагают, что угроза обледенения есть. Но точного способа определить, когда это действительно необходимо, а когда избыточно, пока не изобретено. Поэтому ученые Института прикладной астрономии РАН вместе с коллегами из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН) разработали технологию прогноза обледенения. Метод задействует работу двух устройств — радиометра водяного пара и температурного профилемера.
Температурный профилемер — прибор довольно простой, он меряет температуру на разных высотах. А радиометр водяного пара был создан изначально для астрономов. Он помогал им определять, как атмосфера искажает сигнал от квазаров — самых удаленных объектов Вселенной. Также он используется для решения задач координатно-временного обеспечения российской глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. Ученые решили применить прибор для прогнозирования обледенения.
— Поведение водяного пара в реальном времени не моделируется никакими способами. Оно очень переменчиво. Что будет через час, через два никакой математической моделью описать нельзя. Такие изменения надо измерять, — говорит инициатор разработки технологии, заведующий отделением радиоастрономических наблюдений ИПА РАН Геннадий Ильин.
Особенно остро проблема прогноза обледенения стоит в небольших аэропортах. В Шереметьево, Домодедово или Пулково самолеты взлетают каждые несколько минут и экипажи передают наземным службам информацию о фактах обледенения. В менее крупных воздушных гаванях с низкой интенсивностью полетов подобной информации нет, а ситуация в атмосфере в промежутки времени между взлетами и посадками может кардинально поменяться. Поэтому применять там технологию защиты от обледенения особенно актуально.
— Мы провели годичный эксперимент по экспериментальной отработке технологии оперативного прогноза обледенения в 2016–2017 годах в Томске, — рассказывает Геннадий Ильин. — Приборы установили в 12 км от аэропорта Богашево на площадке ИМКЭС СО РАН. Объединили данные приборов — и получилась технология прогноза.
За год ученые собрали массив данных радиометра водяного пара и температурного профилемера с интервалом следования отсчетов пять минут. Сравнили с реальными данными по обледенению воздушных судов, которые предоставили в томском аэропорту, и оказалось, что модель прогноза обледенения успешно работает.
— Совпадение прогнозных и реальных данных превысило 99%. Это говорит о том, что те приборы, которые мы использовали, могут в автоматическом режиме делать ту работу, которую сейчас делают люди, — отмечает старший научный сотрудник ИМКЭС СО РАН Александр Шелехов.
Механизм обледенения
Чем выше над землей, тем холоднее: температура падает со скоростью шесть градусов на километр. В осенний и весенний периоды, во время оттепелей, когда температура воздуха на земле чуть выше нуля, самолет или вертолет проходит область перехода плюсовой температуры в минусовую в моменты взлета или посадки, а это самые сложные этапы полета. В области с небольшими минусовыми температурами водяной пар находится в переохлажденном состоянии. Без внешнего воздействия микрокапли воды размером от 5 до 75 мкм сохраняют жидкую форму. Но стоит какому-то воздушному судну туда залететь, как на его корпусе эти капли оседают в виде льда. Этот механизм хорошо демонстрирует инверсионный след самолета.
Причиной 11% всех авиакатастроф, по данным Международной организации гражданской авиации (ИКАО, ICAO), становится обледенение воздушных судов.
— Обледенение датчиков скорости, по предварительному заключению Росавиации, признано одной из причин крушения под Москвой 11 февраля 2018 года самолета Ан-148 «Саратовских авиалиний». Тогда погибли 65 пассажиров и шесть членов экипажа, — приводит печальную статистику Александр Шелехов.
В 2016 году обледенение лопастей привело к крушению вертолета Ми-8 на Ямале. В 2011 году обледенение фюзеляжа стало причиной катастрофы самолета Saab 340 в аргентинской провинции Рио-Негро. В 2010 году по этой же причине разбился двухмоторный турбовинтовой самолет ATR 72-212 кубинской авиакомпании «АэроКариббеан» (68 человек погибли). В 2009 году из-за обледенения датчиков скорости в Атлантику упал авиалайнер Airbus A-330 компании Air France (228 человек погибли), добавил Александр Шелехов.
— Обледенение самолетов и вертолетов — одна из самых страшных причин, которая влияет на происшествия в авиации, она является вторым фактором после человеческого, — сказал «Известиям» начальник Высокоширотной арктической экспедиции Арктического и антарктического НИИ Росгидромета Владимир Соколов. — В полетах во время экспедиций опасность обледенения летательных аппаратов преследует исследователей Арктики постоянно.
Новая технология запатентована. По словам Геннадия Ильина, в ИПА РАН готовы объединить два прибора — радиометр водяного пара и температурный профилемер — в одном корпусе, что гораздо привлекательнее для заказчика. Помимо достижения главной цели — увеличения безопасности полетов, — использование технологии может дать и прямой экономический эффект в виде рационального использования составов, которыми обрабатывают самолеты для борьбы с обледенением.
