СПОСОБ УДАЛЕНИЯ ЛЬДА И СНЕГА С ПОВЕРХНОСТИ САМОЛЕТА
METHOD OF ICE AND SNOW REMOVING FROM AIRCRAFT SURFACE

Изобретение относится к области авиации, а именно к техническому обслуживанию поверхностей самолета во время предполетной подготовки в зимнее время согласно требованиям международной организации ИКАО (Международная Организация Гражданской авиации).
Современные способы очистки самолета делятся на две группы: обработка летательного аппарата химическими реагентами; обработка самолета струей горячего воздуха из приспособления, перемещаемого вдоль поверхности [1].
Главными недостатками перечисленных выше методов являются высокая стоимость химических реагентов, используемых в процессе обработки, большая длительность самого процесса обработки, причем, в результате, за время очистки самолет успевает вновь покрыться коркой льда и снега.
Предлагаемый способ удаления льда и снега с поверхности самолета позволяет повысить качество и производительность труда путем увеличения скорости обработки, мобильности предлагаемого устройства, значительного снижения стоимости процесса обработки.
Рассмотрены следующие аналоги.
Известен способ очистки поверхности самолета от льда и снега, основанный на обдуве поверхности газовой струей, вырабатываемой турбогенератором, который перемещают вдоль очищаемой поверхности [2].
Основные недостатки метода - это длительность процесса обработки и возможный перегрев обшивки самолета высокотемпературной струей воздуха.
Известен американский патент, в котором обшивка самолета очищается с помощью электромагнитного индуктора, установленного в определенных районах конструкции крыла, руля высоты и руля направления [3].
Основным недостатком данного способа является наличие тяжелого дополнительного оборудования на борту самолета, что приводит к увеличению массы самолета и ухудшению технико-экономических показателей эксплуатации самолета. Необходимо также отметить неблагоприятное воздействие электромагнитных волн на экипаж и обслуживающий персонал летательного аппарата.
Отметим также установку для удаления льда с самолета, запатентованную в Японии [4], основным недостатком которой можно считать необходимость строительства в каждом аэропорту дорогостоящих объектов, на которых проводится предполетная обработка самолетов, разработка сложного наземного оборудования и использование химических реагентов, имеющих неблагоприятное экологическое воздействие на окружающую среду.
Известен способ, в котором удаление и предотвращение обледенения самолета достигаются обработкой поверхности через спаренные форсунки агрегата противообледенительными смесями под избыточным давлением [5].
Очевидно, что основными недостатками данного способа являются необходимость разработки дополнительного оборудования и использования дорогостоящих реагентов, а также проблемы, связанные с утилизацией отходов после обработки самолета.
Наиболее близким техническим решением, выбранным за прототип, является способ наземной очистки обшивки самолета путем удаления льда газовоздушной струей, отбираемой через штуцер, установленный на самолете. Воздух через гибкий шланг поступает в форсунку [6].
Недостатками данного способа можно считать длительность обработки поверхности самолета, необходимость наличия дополнительного наземного оборудования и персонала, занятого обслуживанием данного оборудования. За время обработки самолета поверхность успевает покрыться новым слоем льда и снега, качество обработки поверхности резко ухудшается.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является существенное упрощение процедуры предполетной подготовки самолета, уменьшение времени очистки ответственных поверхностей самолета от льда и снега, экономическая эффективность.
Технический результат достигается тем, что ответственные поверхности самолета подогревают предварительно подготовленной до определенной температуры смесью горячего и холодного воздуха. При этом подогрев ответственных поверхностей самолета осуществляют изнутри, используя для этого имеющуюся противообледенительную систему. Подготовку воздуха, отобранного от маршевых двигателей, осуществляют с помощью эжекторов, установленных в системе отбора воздуха от маршевых двигателей.
Предлагаемое изобретение обладает изобретательским уровнем, новизной и промышленной применимостью.
Сущность изобретения поясняется нижеследующим описанием и чертежами, где:
на фиг. 1 показан общий вид обогреваемых поверхностей самолета;
на фиг. 2 показана схема подогрева предкрылка и носка крыла самолета;
на фиг. 3 показана система отбора горячего воздуха от маршевых двигателей и подготовки воздуха с помощью эжекторов до заданной температуры;
на фиг. 4 - схема функционирования способа удаления льда и снега с поверхности самолета;
на фиг. 5 показана схема работы эжектора.
Основными обогреваемыми поверхностями самолета, обрабатываемыми во время предполетной подготовки, являются предкрылки крыла, передняя часть носка крыла, носок киля и стабилизатора (см. фиг. 1).
Горячий воздух поступает в предкрылки и носок крыла, носки киля и стабилизатора по специальным трубопроводам, принадлежащим противообледенительной системе самолета (ПОС) и расположенным в конструкции самолета (см. фиг. 2).
На современных летательных аппаратах при полете во время обледенения именно эти части конструкции самолета подвергаются воздушно-тепловому воздействию. При этом воздушно-тепловая система ПОС подтвердила свою эффективность при эксплуатации самолетов в самых сложных климатических условиях полета. Данная часть воздушных коллекторов принадлежит системе ПОС, которая обычно включается при обледенении самолета в полете.
Отборы горячего воздуха от маршевых двигателей самолета (см. фиг. 3 и фиг.4) включаются непосредственно перед взлетом самолета, находящегося на взлетно-посадочной полосе (ВПП).
возд
Горячий воздух, отбираемый от маршевых двигателей, имеет довольно высокую температуру (t≥280°C). Обработка горячим воздухом такой температуры может привести к деформации обшивок самолета. Поэтому для охлаждения воздушной струи в каждом пилоне маршевых двигателей установлены дополнительные устройства - эжекторы, выполняющие функцию охлаждения воздушной струи до температуры 80-100°C (см. фиг. 5). На каждом эжекторе установлены заслонки, регулирующие отборы наружного воздуха, необходимого для охлаждения горячего воздуха.
Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит трубопровод 1 отбора горячего воздуха от маршевого двигателя 2, перекрываемый клапаном 3. В трубопроводе 1 также установлен датчик температуры 4, подающий сигнал на блок управления 5, с которого, в свою очередь, данные отображаются на индикаторе панели пилота 6. Установленные в трубопроводе 1 клапаны 7 и 8 включают в работу устройства эжектор 9. В эжекторе 9 установлен биметаллический элемент 10, который выполнен полым и имеет каплевидную форму в сечении, обладает низкой температурной инерционностью. Длина биметаллического элемента 10 должна быть отпарирована на заданную температуру 80-100°C (это температура, при которой перемещение нулевое). При этом один его конец жестко закреплен в трубопроводе увеличенного диаметра 11, а другой - подвижно на качалке 12, связывая посредством тяги 13 и рычага оси 14 биметаллический элемент 10 с заслонкой 15. На выходе из трубопровода увеличенного диаметра 11 установлен датчик температуры 16, измеряющий температуру воздуха, поступающего в подогреваемые отсеки 17 системы ПОС.
Сущность способа заключается в следующем.
Для удаления льда и снега с ответственных поверхностей самолет выкатывается на ВПП. Летчик включает тормоза на шасси самолета. После прогрева маршевых двигателей 2 ручки управления двигателями (РУД) устанавливаются в режим «номинальный».
Горячий воздух от маршевого двигателя 2 поступает в трубопровод 1 после открытия клапана 3. Температура воздуха контролируется датчиком температуры 4. Значение температуры через блок управления 5 выводится на индикатор панели летчика 6. Одновременно с открытием клапана 3 происходит подключение эжектора 9 к системе ПОС самолета путем открытия клапана 7 на входе и клапана 8 на выходе эжектора 9.
Горячий воздух по трубопроводу 1 с контролем температуры датчиком 4 поступает в трубопровод увеличенного диаметра 11. Поступающим воздухом производится нагрев биметаллического элемента 10, приводящий к перемещению качалки 12, соединенной с подвижным концом биметаллического элемента 10. Это вызывает перемещение тяги 13, подвижно соединенной с рычагом оси 14 заслонки 15, которой открывается канал наружного воздуха.
За счет эффекта эжекции происходит всасывание наружного холодного воздуха, который, попадая в трубопровод увеличенного диаметра 11, смешивается с воздухом, поступающим от компрессора по трубопроводу 1.
Смешанный охлажденный воздух воздействует на биметаллический элемент 10 и, охлаждая его, уменьшает его длину, что, вследствие кинематической схемы управления работой заслонки 15, обеспечивает поворот заслонки 15 и частичное перекрывание поступления наружного воздуха для создания воздушного потока заданной температуры.
Температура воздуха, поступающего в ПОС самолета через эжектор 9, контролируется установленным датчиком температуры 16, значения которого через блок управления 5 выводятся на индикатор панели пилота 6.
Регулировка температуры смешанного воздуха обеспечивается величиной открытия управляемой заслонки 15, через которую поступает воздух низкой температуры.
Воздух заданной температуры ≈ 80-100°C поступает в подогреваемые отсеки 17 противообледенительной системы самолета.
Выполнив прогрев в течение непродолжительного времени, летчик отключает отбор воздуха клапаном 3, отключает клапан 7 на входе и клапан 8 на выходе эжектора 9, отключает тормоза шасси, переводит маршевые двигатели 2 в режим «крейсерский» и страгивает самолет с места, при этом образовавшаяся снежно-ледовая масса сползает с ответственных участков крыла, киля, стабилизатора.
Самолет готов к взлету.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет существенно упростить процесс и снизить время предполетной подготовки самолета, что значительно улучшит технико-экономические показатели обслуживания самолета.
В настоящее время предлагаемое изобретение находится на стадии конструкторской проработки.
Источники информации
2. А.Н. Доброхотов, Н.М. Разживин, В.А. Сачин. Авторское свидетельство №703953, СССР. «Способ очистки поверхности самолета от льда и снега».
3. Микроволновый антиобледенитель самолета. Патент US №5615849.
4. «Установка для удаления льда с самолета». JP №3-70680.
5. «Способ удаления и предотвращения обледенения самолета и установка для его осуществления». US №5104068.
6. «Способ и устройство для удаления льда с поверхности самолета». WO 2010075923 A1.