Eiskontrollsysteme
Regen, Schnee und Eis sind die langjährigen Feinde des Transportwesens. Das Fliegen hat gerade in Bezug auf Eis eine neue Dimension hinzugefügt. Unter bestimmten atmosphärischen Bedingungen kann sich schnell Eis auf Tragflächen und Lufteinlässen bilden. An Tagen mit sichtbarer Feuchtigkeit in der Luft kann sich Eis auf den Oberflächen der Flugzeugvorderkanten in Höhen bilden, in denen Temperaturen unter dem Gefrierpunkt beginnen. Wassertröpfchen in der Luft können bis unter den Gefrierpunkt unterkühlt werden, ohne sich tatsächlich in Eis zu verwandeln, es sei denn, sie werden auf irgendeine Weise gestört. Dieses ungewöhnliche Ereignis ist teilweise darauf zurückzuführen, dass die Oberflächenspannung des Wassertropfens es dem Tropfen nicht erlaubt, sich auszudehnen und zu gefrieren. Wenn jedoch Flugzeugoberflächen diese Tröpfchen stören, werden sie auf den Flugzeugoberflächen sofort zu Eis.
Die zwei Arten von Eis, die während des Fluges angetroffen werden, sind klar und Raureif. Klares Eis bildet sich, wenn der verbleibende flüssige Teil des Wassertropfens über die Flugzeugoberfläche fließt und allmählich als glatte feste Eisschicht gefriert. Die Bildung erfolgt, wenn Tröpfchen groß sind, wie beispielsweise bei Regen oder in kumuliformen Wolken. Klares Eis ist hart, schwer und zäh. Besonders schwierig ist die Entfernung durch Enteisungsgeräte.
Raureifeis bildet sich, wenn Wassertropfen klein sind, wie z. B. in geschichteten Wolken oder leichtem Nieselregen. Der nach dem anfänglichen Aufprall verbleibende Flüssigkeitsanteil gefriert schnell, bevor der Tropfen Zeit hat, sich über die Flugzeugoberfläche auszubreiten. Die kleinen gefrorenen Tröpfchen fangen Luft ein und verleihen dem Eis ein weißes Aussehen. Raueis ist leichter als klares Eis und sein Gewicht ist von geringer Bedeutung. Seine unregelmäßige Form und raue Oberfläche verringern jedoch die Wirksamkeit der aerodynamischen Effizienz von Tragflächen, verringern den Auftrieb und erhöhen den Luftwiderstand. Raureifeis ist spröde und lässt sich leichter entfernen als klares Eis.
Gemischte Klar- und Reifglasur kann sich schnell bilden, wenn Wassertropfen in der Größe variieren oder wenn sich Flüssigkeitstropfen mit Schnee- oder Eispartikeln vermischen. Eispartikel werden in Klareis eingebettet und bilden eine sehr grobe Ansammlung, manchmal in Pilzform an den Vorderkanten. Es kann immer dann mit Eisbildung gerechnet werden, wenn sichtbare Feuchtigkeit in der Luft vorhanden ist und die Temperatur nahe oder unter dem Gefrierpunkt liegt. Eine Ausnahme ist Vergaservereisung, die bei warmem Wetter ohne sichtbare Feuchtigkeit auftreten kann.
Eis- oder Reifbildung auf Flugzeugen erzeugt zwei grundlegende Gefahren: 1. Die daraus resultierende Verformung des Tragflügels, die den Auftrieb verringern könnte. 2. Das zusätzliche Gewicht und die ungleichmäßige Bildung des Eises, die zu einem Ungleichgewicht des Flugzeugs führen können, wodurch es schwer zu kontrollieren ist.
In sehr kurzer Zeit kann sich genug Eis bilden, um einen unsicheren Flugzustand zu verursachen, daher ist eine Methode zur Verhinderung oder Entfernung von Eis erforderlich.
Vereisungseffekte
Eisaufbau erhöht den Luftwiderstand und verringert den Auftrieb. Es verursacht zerstörerische Vibrationen und behindert echte Instrumentenablesungen. Steuerflächen werden unausgeglichen oder eingefroren. Feste Schlitze werden gefüllt und bewegliche Schlitze verklemmt. Der Radioempfang wird behindert und die Motorleistung wird beeinträchtigt. Eis, Schnee und Schneematsch wirken sich direkt auf die Flugsicherheit aus. Nicht nur wegen vermindertem Auftrieb, reduzierter Startleistung und/oder Manövrierfähigkeit des Flugzeugs, sondern wenn Brocken abbrechen, können sie auch Triebwerksausfälle und strukturelle Schäden verursachen. Rumpfheckmotoren sind besonders anfällig für dieses Phänomen der Beschädigung durch Fremdkörper (FOD). Flügelmotoren sind jedoch nicht ausgeschlossen. Eis kann an jedem Teil des Flugzeugs vorhanden sein, und wenn es abbricht, besteht eine gewisse Wahrscheinlichkeit, dass es in ein Triebwerk gelangt. Der schlimmste Fall ist, dass Eis auf dem Flügel während des Starts aufgrund der Durchbiegung des Flügels abbricht und direkt in das Triebwerk gelangt, was zu Druckstößen, Vibrationen und vollständigem Schubverlust führt. Leichter Schnee, der sich auf den Flügeloberflächen und dem Rumpf befindet, kann auch Motorschäden verursachen, die zu Druckstößen, Vibrationen und Schubverlust führen.
Wann immer Vereisungsbedingungen angetroffen werden, verschlechtern sich die Leistungseigenschaften des Flugzeugs. Ein erhöhter Luftwiderstand erhöht den Kraftstoffverbrauch, verringert die Reichweite des Flugzeugs und erschwert das Halten der Geschwindigkeit. Es muss mit einer verringerten Steiggeschwindigkeit gerechnet werden, nicht nur wegen der Abnahme der Flügel- und Leitwerkseffizienz, sondern auch wegen der möglicherweise reduzierten Effizienz der Propeller und der Zunahme des Bruttogewichts. Abruptes Manövrieren und steile Kurven bei niedrigen Geschwindigkeiten müssen vermieden werden, da das Flugzeug bei höheren als den veröffentlichten Geschwindigkeiten mit Eisansammlung ins Stocken gerät. Beim Endanflug zur Landung muss eine erhöhte Fluggeschwindigkeit beibehalten werden, um diese erhöhte Strömungsabrissgeschwindigkeit zu kompensieren. Nach dem Aufsetzen mit starker Eisansammlung können die Landeentfernungen aufgrund der erhöhten Landegeschwindigkeiten bis zu doppelt so groß sein wie die normale Entfernung.
Die in Flugzeugen verwendeten Eis- und Regenschutzsysteme verhindern Eisbildung an folgenden Flugzeugkomponenten:
• Flügelvorderkanten
• Vorderkanten der horizontalen und vertikalen Stabilisatoren
• Vorderkanten der Motorhaube
• Propeller
• Propellerspinner
• Luftdatensonden
• Flugdeckfenster
• Leitungen und Abflüsse von Wasser- und Abwassersystemen
• Antenne
Die Abbildung gibt einen Überblick über Eis- und Regenschutzsysteme, die in einem großen Flugzeug der Transportkategorie installiert sind. In modernen Flugzeugen werden viele dieser Systeme automatisch durch das Eiserkennungssystem und Bordcomputer gesteuert.
Eiserkennungssystem
Eis kann visuell erkannt werden, aber die meisten modernen Flugzeuge haben einen oder mehrere Eiserkennungssensoren, die die Flugbesatzung vor Vereisungsbedingungen warnen. Eine Meldeleuchte leuchtet auf, um die Flugbesatzung zu warnen. Bei einigen Flugzeugmodellen werden mehrere Eisdetektoren verwendet, und das Eiserkennungssystem schaltet automatisch die WAI-Systeme ein, wenn Vereisung erkannt wird.
Eisprävention
Heutzutage werden in Flugzeugen mehrere Mittel zur Verhinderung oder Bekämpfung von Eisbildung eingesetzt: 1. Heizen von Oberflächen mit Heißluft 2. Heizen durch elektrische Elemente 3. Aufbrechen von Eisbildungen, normalerweise durch aufblasbare Stiefel 4. Chemisches Auftragen.
Die Ausrüstung ist für Anti-Icing oder zum Enteisen ausgelegt. Vereisungsschutzgeräte werden vor dem Eintritt in Vereisungsbedingungen eingeschaltet und sollen die Bildung von Eis verhindern. Eine Oberfläche kann gegen Vereisung geschützt werden, indem sie trocken gehalten wird, indem sie auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der Wasser beim Aufprall verdampft, oder indem die Oberfläche gerade ausreichend erhitzt wird, um ein Gefrieren zu verhindern, wobei sie nass gehalten wird.
Enteisungsgeräte sind dafür ausgelegt, Eis zu entfernen, nachdem es sich typischerweise an den Flügeln und Leitwerksvorderkanten angesammelt hat. Eis kann auf einer Flugzeugstruktur durch die in Figur beschriebenen Verfahren kontrolliert werden.
Vereisungsschutzsysteme für Flügel und horizontale und vertikale Stabilisatoren
An den Flügelvorderkanten oder Vorflügeln und den horizontalen und vertikalen Stabilisatorvorderkanten vieler Flugzeugfabrikate und -modelle sind Vereisungsschutzsysteme installiert, um die Bildung von Eis auf diesen Komponenten zu verhindern. Die am häufigsten verwendeten Vereisungsschutzsysteme sind thermopneumatisch, thermoelektrisch und chemisch. Die meisten Flugzeuge der allgemeinen Luftfahrt (GA), die für Flüge unter Vereisungsbedingungen ausgerüstet sind, verwenden pneumatische Enteisungsmanschetten oder ein chemisches Anti-Eis-System. Hochleistungsflugzeuge können „weinende Flügel“ haben. Große Transportflugzeuge sind mit fortschrittlichen thermisch-pneumatischen oder thermisch-elektrischen Vereisungsschutzsystemen ausgestattet, die automatisch gesteuert werden, um die Bildung von Eis zu verhindern.
Thermisch-pneumatischer Vereisungsschutz
Thermische Systeme, die zum Zwecke des Verhinderns der Eisbildung oder zum Enteisen von Schaufelblattvorderkanten verwendet werden, verwenden normalerweise erwärmte Luft, die in Spannweitenrichtung entlang der Innenseite der Vorderkante des Schaufelblatts geleitet und um seine Innenfläche herum verteilt wird. Diese thermisch-pneumatischen Vereisungsschutzsysteme werden für Flügel, Vorflügel, horizontale und vertikale Stabilisatoren, Triebwerkseinlässe und mehr verwendet. Es gibt mehrere Quellen für erwärmte Luft, einschließlich heißer Luft, die von dem Turbinenkompressor abgezapft wird, Motorabgaswärmetauscher und Stauluft, die von einem Verbrennungsheizgerät erwärmt wird.
Flügel-Anti-Eis (WAI)-System
Thermische Flügel-Anti-Eis-Systeme (WAI oder TAI) für Geschäftsflugzeuge und Flugzeuge der großen Transportkategorie verwenden typischerweise heiße Luft, die aus dem Triebwerkskompressor abgezapft wird. Relativ große Mengen sehr heißer Luft können aus dem Kompressor abgelassen werden, wodurch eine zufriedenstellende Quelle für Anti-Vereisungswärme bereitgestellt wird. Die heiße Luft wird durch Leitungen, Verteiler und Ventile zu Komponenten geleitet, die gegen Eis geschützt werden müssen. Die Abbildung zeigt ein typisches WAI-Systemschema für einen Geschäftsjet. Die Zapfluft wird durch einen Ejektor in jedem Flügelinnenbereich zu jeder Flügelvorderkante geleitet. Der Ejektor gibt die Zapfluft in Piccolo-Rohre zur Verteilung entlang der Vorderkante ab. Frische Umgebungsluft wird in die Flügelvorderkante durch zwei bündig eingebaute Staulufthutzen in jeder Flügelvorderkante eingeführt, eine an der Flügelwurzel und eine nahe der Flügelspitze. Die Ejektoren reißen Umgebungsluft mit, Reduzieren Sie die Temperatur der Zapfluft und erhöhen Sie den Luftmassenstrom in den Piccolo-Röhren. Die Flügelvorderkante besteht aus zwei Hautschichten, die durch einen schmalen Durchgang getrennt sind. Die gegen die Vorderkante gerichtete Luft kann nur durch den Durchgang entweichen, wonach sie durch eine Entlüftung an der Unterseite der Flügelspitze über Bord gelassen wird.
Thermischer elektrischer Eisschutz
Damit sich kein Eis bildet, werden verschiedene Bauteile in einem Flugzeug mit Strom beheizt. Diese Art von Anti-Eis ist aufgrund der hohen Stromaufnahme normalerweise auf kleine Komponenten beschränkt. Bei den meisten Luftdatensonden wie Pitotrohren, statischen Luftöffnungen, TAT- und AOA-Sonden, Eisdetektoren und Motor-P2/T2-Sensoren wird ein wirksamer thermoelektrischer Eisschutz verwendet. Wasserleitungen, Abwasserabläufe und einige Turboprop-Einlasshauben werden ebenfalls elektrisch beheizt, um Eisbildung zu verhindern. Verkehrsflugzeuge und Hochleistungsflugzeuge verwenden thermisch-elektrischen Vereisungsschutz in Windschutzscheiben.
Bei Geräten mit thermoelektrischem Eisschutz fließt Strom durch ein integriertes leitfähiges Element, das Wärme erzeugt. Die Temperatur der Komponente wird über den Gefrierpunkt von Wasser erhöht, sodass sich kein Eis bilden kann. Es werden verschiedene Schemata verwendet, wie z. B. ein interner Spulendraht, außen gewickelte Decken oder Bänder sowie leitfähige Filme und beheizte Dichtungen. Es folgt eine grundlegende Diskussion der Sondenwärme. Windschutzscheibenheizung und tragbarer Wasserheizungs-Eisschutz werden später in diesem Kapitel besprochen. Propeller-Enteisungsstiefel, die auch als Anti-Eis verwendet werden, sind ebenfalls thermoelektrisch und werden in diesem Kapitel behandelt.
Chemischer Eisschutz
In einigen Flugzeugen wird ein chemischer Vereisungsschutz verwendet, um die Vorderkanten der Flügel, Stabilisatoren, Windschutzscheiben und Propeller zu enteisen. Die Flügel- und Stabilisatorsysteme werden oft als Trauerflügelsysteme bezeichnet oder sind unter ihrem Handelsnamen TKS TM -Systeme bekannt. Der Eisschutz basiert auf dem Konzept der Gefrierpunkterniedriger. Eine Frostschutzlösung wird aus einem Vorratsbehälter durch ein Maschensieb gepumpt, das in die Vorderkanten der Flügel und Stabilisatoren eingebettet ist. Durch einen Schalter im Cockpit aktiviert, fließt die Flüssigkeit über die Flügel- und Leitwerksflächen und verhindert so die Bildung von Eis beim Fließen. Die Lösung vermischt sich mit dem unterkühlten Wasser in der Wolke, senkt ihren Gefrierpunkt und lässt die Mischung aus dem Flugzeug abfließen, ohne zu gefrieren. Das System ist für die Enteisung ausgelegt, kann aber auch ein Flugzeug enteisen. Wenn sich Eis an den Vorderkanten angesammelt hat, löst die Frostschutzlösung chemisch die Verbindung zwischen dem Eis und der Flugzeugzelle auf. Dadurch können aerodynamische Kräfte das Eis wegtragen. Somit befreit das System die Flugzeugzelle von angesammeltem Eis, bevor es zum Anti-Eis-Schutz übergeht.
Flügel- und Stabilisator-Enteisungssysteme
GA-Flugzeuge und Turboprop-Pendlerflugzeuge verwenden oft ein pneumatisches Enteisungssystem, um Eis abzubrechen, nachdem es sich auf den Vorderkantenoberflächen gebildet hat. An den Vorderkanten der Flügel und Stabilisatoren sind aufblasbare Stiefel befestigt. Die Stiefel dehnen sich aus, wenn sie durch pneumatischen Druck aufgeblasen werden, wodurch Eis, das sich auf dem Stiefel angesammelt hat, wegbricht. Die meisten Stiefel werden 6 bis 8 Sekunden lang aufgepumpt. Sie werden durch Vakuumabsaugung entleert. Das Vakuum wird kontinuierlich angelegt, um die Stiefel fest gegen das Flugzeug zu halten, während sie nicht verwendet werden.
Quellen der Betriebsluft
Die Betriebsluftquelle für Enteisungsbootsysteme variiert mit der Art des Triebwerks, das in dem Flugzeug installiert ist. Flugzeuge mit hin- und hergehendem Motor verwenden typischerweise eine dedizierte motorbetriebene Luftpumpe, die an dem Hilfsantriebsgetriebe des Motors angebracht ist. Die Saugseite der Pumpe dient zum Betrieb der im Flugzeug installierten Kreiselinstrumente. Es wird auch verwendet, um die Enteisungsstiefel fest am Flugzeug zu halten, wenn sie nicht aufgeblasen sind. Die Druckseite der Pumpe liefert Luft zum Aufblasen der Enteisungsmanschetten, die Eis aufbrechen, das sich an den Flügel- und Stabilisatorvorderkanten gebildet hat. Die Pumpe läuft kontinuierlich. Ventile, Regler und Schalter im Cockpit werden verwendet, um den Quellluftstrom zum System zu steuern.
Zapfluft des Turbinentriebwerks
Die Quelle der Betriebsluft des Enteisungsboots bei Turbinentriebwerksflugzeugen ist typischerweise Abzapfluft von dem/den Triebwerkskompressor(en). Ein relativ geringes Luftvolumen auf intermittierender Basis ist erforderlich, um die Stiefel zu betätigen. Dies hat nur geringe Auswirkungen auf die Triebwerksleistung, was die Verwendung von Zapfluft ermöglicht, anstatt eine separate, vom Triebwerk angetriebene Luftpumpe hinzuzufügen. Ventile, die durch Schalter im Cockpit gesteuert werden, liefern auf Anforderung Luft an die Stiefel.
Pneumatisches Deice-Boot-System für GA-Flugzeuge
GA-Flugzeuge, insbesondere zweimotorige Modelle, sind üblicherweise mit pneumatischen Enteisersystemen ausgestattet. Gummistiefel werden mit Klebstoff an den Vorderkanten der Flügel und Stabilisatoren befestigt. Diese Stiefel haben eine Reihe von aufblasbaren Schläuchen. Während des Betriebs werden die Schläuche in einem abwechselnden Zyklus aufgeblasen und entleert. Diese Inflation und Deflation führt dazu, dass das Eis bricht und abbricht. Das Eis wird dann vom Fahrtwind weggetragen. Stiefel, die in GA-Flugzeugen verwendet werden, werden typischerweise entlang der Länge des Flügels aufgeblasen und entleert. In größeren Turboprop-Flugzeugen werden die Manschetten in Abschnitten entlang des Flügels installiert, wobei die verschiedenen Abschnitte abwechselnd und symmetrisch um den Rumpf arbeiten. Dies geschieht, damit jede Störung des Luftstroms durch einen aufgeblasenen Schlauch auf ein Minimum reduziert wird, indem jeweils nur kurze Abschnitte an jedem Flügel aufgeblasen werden.
Enteisungssystem für Turboprop-Flugzeuge
Abbildung zeigt ein pneumatisches Enteisungssystem, das in einem Turboprop-Flugzeug verwendet wird. Die pneumatische Luftquelle ist Triebwerkzapfluft, die verwendet wird, um zwei innere Flügelmanschetten, zwei äußere Manschetten und horizontale Stabilisatormanschetten aufzublasen. Zusätzliche Zapfluft wird durch das Bremsenteisungsventil zu den Bremsen geleitet. Ein Dreistellungsschalter steuert den Betrieb der Stiefel. Dieser Schalter ist in die mittlere AUS-Position federbelastet. Wenn sich Eis angesammelt hat, sollte der Schalter auf die Einzelzyklusposition (oben) gestellt und losgelassen werden. Druckgeregelte Zapfluft von den Triebwerkskompressoren führt Luft durch Zapfluftströmungssteuereinheiten und pneumatische Absperrventile zu einer pneumatischen Steueranordnung, die die Flügelstiefel aufbläst. Nach einer Füllzeit von 6 Sekunden schaltet ein elektronischer Timer den Verteiler in der Steuerbaugruppe, um die Flügelstiefel zu entlüften. und ein 4-Sekunden-Aufblasen beginnt in den horizontalen Stabilisatorstiefeln. Nachdem diese Stiefel aufgeblasen und entleert wurden, ist der Zyklus abgeschlossen, und alle Stiefel werden wieder durch Vakuum fest gegen die Flügel und den horizontalen Stabilisator gedrückt. Der federbelastete Schalter muss erneut ausgewählt werden, damit ein weiterer Zyklus stattfindet.
Komponenten des Enteisungssystems
Mehrere Komponenten werden verwendet, um alle Deice-Boot-Systeme zu konstruieren. Die Komponenten können sich je nach Flugzeug geringfügig in Name und Position innerhalb des Systems unterscheiden. Komponenten können auch Funktionen kombinieren, um Platz und Gewicht zu sparen. Die Grundfunktionen Filterung, Druckregulierung, Verteilung und Anschluss an ein Vakuum bei Nichtgebrauch der Stiefel müssen alle vorhanden sein. Außerdem müssen Rückschlagventile installiert werden, um einen Rückfluss in das System zu verhindern. Verteiler sind bei mehrmotorigen Flugzeugen üblich, um die Versorgung mit Niederdruckluft von beiden Triebwerkspumpen zu ermöglichen. Beachten Sie, dass der Luftpumpendruck normalerweise über Bord abgelassen wird, wenn er nicht benötigt wird. Abzapfluft wird durch ein Ventil abgesperrt, wenn sie nicht für den Betrieb des Enteisungsboots bei Flugzeugen mit Turbinentriebwerk benötigt wird. Bei vielen Flugzeugen existiert ein Zeitgeber oder eine Steuereinheit mit einem automatischen Modus, um den Enteisungszyklus periodisch zu wiederholen.
Bau und Installation von Deice Boots
Enteisungsstiefel bestehen aus weichem, biegsamem Gummi oder gummiertem Stoff und enthalten röhrenförmige Luftzellen. Die äußere Lage des Enteiserstiefels besteht aus leitfähigem Neopren, um Widerstand gegen Verschlechterung durch die Elemente und viele Chemikalien zu bieten. Das Neopren bietet auch eine leitfähige Oberfläche, um statische Aufladungen abzuleiten. Wenn diese Ladungen sich ansammeln könnten, würden sie sich schließlich durch den Kofferraum auf die darunter liegende Metallhaut entladen und statische Interferenzen mit der Funkausrüstung verursachen.
Bei modernen Flugzeugen werden die Enteisungsmanschetten mit einem Klebstoff an der Vorderkante von Flügel- und Leitwerksflächen befestigt. Die Hinterkanten dieses Stiefeltyps sind verjüngt, um ein glattes Strömungsprofil bereitzustellen. Die Eliminierung von Verkleidungsstreifen, Schrauben und Nietmuttern, die bei älteren Arten von Enteisungsmanschetten verwendet werden, verringert das Gewicht des Enteisungssystems. Die Luftkammern des Enteisungsschuhs sind über einen nicht knickenden flexiblen Schlauch mit Systemdruck- und Vakuumleitungen verbunden.
Beim Verkleben der Deice Boots an der Vorderkante von Flügeln und Stabilisatoren sind die Herstellerangaben strikt zu beachten. Der Klebstoff ist typischerweise ein Kontaktzement, der normalerweise sowohl auf das Schaufelblatt als auch auf den Schuh aufgetragen wird und klebrig werden kann, bevor die Oberflächen zusammengefügt werden. Damit der Kleber richtig haftet, sind saubere, lackfreie Oberflächen erforderlich. Die Entfernung alter Stiefel erfolgt durch erneutes Aufweichen des Zements mit Lösungsmittel.
Elektrische Enteisungsstiefel
Einige moderne Flugzeuge sind mit elektrischen Enteisungsstiefeln an Flügelabschnitten oder am Höhenleitwerk ausgestattet. Diese Stiefel enthalten elektrische Heizelemente, die ähnlich wie pneumatische Enteisungsstiefel mit den Vorderkanten verbunden sind. Wenn sie aktiviert werden, erwärmen sich die Stiefel und schmelzen das Eis von den Vorderkantenoberflächen. Die Elemente werden durch einen Sequenzzeitgeber in einer Enteisungssteuerung gesteuert. Eisdetektor- und Staulufttemperatursondeneingänge beginnen den Betrieb, wenn andere Flugzustandsparameter vorhanden sind. Die Boot-Elemente werden paarweise ein- und ausgeschaltet, um ein aerodynamisches Ungleichgewicht zu vermeiden. Das System ist außer Betrieb, während sich das Flugzeug am Boden befindet. Abbildung veranschaulicht ein solches System. Ein Vorteil von elektrischen Enteisungsstiefeln ist die Einsparung von Triebwerkszapfluft. Die Stromentnahme ist nur auf die Zeiträume beschränkt, in denen eine Enteisung erforderlich ist.
Propeller-Decel-System
Die Bildung von Eis an den Propellervorderkanten, -manschetten und -spinnern verringert die Effizienz des Triebwerkssystems. Es werden Enteisungssysteme mit elektrischen Heizelementen und Systeme mit chemischer Enteisungsflüssigkeit verwendet.
Elektrothermisches Propellersystem
Viele Propeller werden durch einen elektrisch beheizten Schuh an jedem Blatt enteist. Die fest einzementierte Manschette erhält Strom von einem Schleifring und einer Bürstenanordnung an der Trennwand des Spinners. Der Schleifring überträgt Strom an die Enteisungsmanschette. Die Zentrifugalkraft des sich drehenden Propellers und des Luftstoßes lösen die Eispartikel von den erhitzten Blättern.
Bei einem Flugzeugmodell werden die Stiefel in einer voreingestellten Reihenfolge erhitzt, was eine automatische Funktion ist, die von einem Zeitgeber gesteuert wird. Diese Sequenz ist wie folgt: 30 Sekunden für die rechten Außenelemente der Stütze; 30 Sekunden für die richtigen Stützeninnenelemente; 30 Sekunden für die äußeren Elemente der linken Stütze; und 30 Sekunden für die inneren Elemente der linken Stütze. Sobald das System eingeschaltet ist, um die Automatik zu aktivieren, läuft es kontinuierlich. Eine manuelle Umgehung des Timers ist integriert.
Chemisches Propeller-Enteisungsmittel
Einige Flugzeugmodelle, insbesondere einmotorige GA-Flugzeuge, verwenden ein chemisches Enteisungssystem für die Propeller. Eis erscheint normalerweise auf dem Propeller, bevor es sich auf dem Flügel bildet. Die Flüssigkeit auf Glykolbasis wird von einem Tank durch eine kleine elektrisch angetriebene Pumpe durch einen Mikrofilter zu den Schleuderringen an der Propellernabe dosiert. Das Propellersystem kann ein eigenständiges System sein, oder es kann Teil eines chemischen Flügel- und Stabilisator-Enteisungssystems wie dem TKS™-Weeping-System sein.
Bodenenteisung von Flugzeugen
Das Vorhandensein von Eis auf einem Flugzeug kann das Ergebnis von direktem Niederschlag, Reifbildung auf integrierten Kraftstofftanks nach längerem Flug in großer Höhe oder Ansammlungen auf dem Fahrwerk nach dem Rollen durch Schnee oder Schneematsch sein. Gemäß dem Advisory Circular (AC) 120-60 der Federal Aviation Administration (FAA) muss das Flugzeug vor dem Start frei von allen gefrorenen Verunreinigungen sein, die an den Flügeln, Steuerflächen, Propellern, Triebwerkseinlässen oder anderen kritischen Oberflächen haften.
Jegliche Ablagerungen von Eis, Schnee oder Reif auf den Außenflächen eines Flugzeugs können seine Leistung drastisch beeinträchtigen. Dies kann auf einen reduzierten aerodynamischen Auftrieb und einen erhöhten aerodynamischen Widerstand zurückzuführen sein, der sich aus der gestörten Luftströmung über den Tragflächenoberflächen ergibt, oder es kann auf das Gewicht der Ablagerung über dem gesamten Flugzeug zurückzuführen sein. Der Betrieb eines Flugzeugs kann auch durch das Gefrieren von Feuchtigkeit in Steuerungen, Scharnieren, Ventilen, Mikroschaltern oder durch das Eindringen von Eis in das Triebwerk ernsthaft beeinträchtigt werden. Wenn Flugzeuge zum Schmelzen von Schnee oder Frost im Hangar stehen, kann geschmolzener Schnee oder geschmolzenes Eis wieder gefrieren, wenn das Flugzeug anschließend Temperaturen unter Null ausgesetzt wird. Alle Maßnahmen, die ergriffen werden, um gefrorene Ablagerungen zu entfernen, während sich das Luftfahrzeug am Boden befindet, müssen auch ein mögliches erneutes Gefrieren der Flüssigkeit verhindern.
Frostentfernung
Frostablagerungen können entfernt werden, indem das Flugzeug in einen warmen Hangar gestellt oder ein Frostentferner oder Enteisungsmittel verwendet wird. Diese Flüssigkeiten enthalten normalerweise Ethylenglykol und Isopropylalkohol und können entweder aufgesprüht oder von Hand aufgetragen werden. Es sollte innerhalb von 2 Stunden nach dem Flug aufgetragen werden. Enteisungsflüssigkeiten können Fenster oder die Außenlackierung des Flugzeugs beeinträchtigen, daher sollte nur die vom Flugzeughersteller empfohlene Art von Flüssigkeit verwendet werden. Flugzeuge der Transportkategorie werden oft auf dem Vorfeld oder an einem speziellen Enteisungsplatz auf dem Flughafen enteist. Enteisungslastwagen werden verwendet, um die Enteisungs- und/oder Vereisungsschutzflüssigkeit auf Flugzeugoberflächen zu sprühen.
Eis- und Schneebeseitigung
Die wohl am schwierigsten zu bewältigende Ablagerung ist tiefer, nasser Schnee, wenn die Umgebungstemperaturen leicht über dem Gefrierpunkt liegen. Diese Art von Ablagerungen sollten mit einer weichen Bürste oder einem Gummiwischer entfernt werden. Seien Sie vorsichtig, um Schäden an Antennen, Lüftungsöffnungen, Stallwarngeräten, Wirbelgeneratoren usw. zu vermeiden, die vom Schnee verdeckt werden können. Leichter, trockener Schnee bei Minusgraden sollte nach Möglichkeit abgeweht werden; Die Verwendung von heißer Luft wird nicht empfohlen, da dies den Schnee schmelzen würde, der dann gefrieren würde und eine weitere Behandlung erfordern würde. Mittlere oder starke Eis- und Restschneeablagerungen sollten mit einem Enteisungsmittel entfernt werden. Es sollte nicht versucht werden, Eisablagerungen zu entfernen oder eine Eisverbindung mit Gewalt zu brechen.
Regenkontrollsysteme
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, den Regen von den Windschutzscheiben zu entfernen. Die meisten Flugzeuge verwenden eines oder eine Kombination der folgenden Systeme: Scheibenwischer, chemisches Regenschutzmittel, pneumatische Regenentfernung (Jet Blast) oder mit einer hydrophoben Oberflächenversiegelungsbeschichtung behandelte Windschutzscheiben.
Scheibenwischersysteme
In einem elektrischen Scheibenwischersystem werden die Wischerblätter von einem oder mehreren Elektromotoren angetrieben, die Strom von dem elektrischen System des Flugzeugs erhalten. Bei einigen Flugzeugen werden die Scheibenwischer des Piloten und des Copiloten von separaten Systemen betrieben, um sicherzustellen, dass eine klare Sicht durch eines der Fenster aufrechterhalten wird, falls ein System ausfällt. Jede Scheibenwischerbaugruppe besteht aus einem Wischer, einem Wischerarm und einem Wischermotor/-wandler. Fast alle Scheibenwischersysteme verwenden Elektromotoren. Einige ältere Flugzeuge sind möglicherweise mit hydraulischen Wischermotoren ausgestattet.
Die an Scheibenwischersystemen durchgeführte Wartung besteht aus Funktionsprüfungen, Einstellungen und Fehlersuche. Eine Funktionsprüfung sollte immer dann durchgeführt werden, wenn eine Systemkomponente ausgetauscht wird oder wenn der Verdacht besteht, dass das System nicht ordnungsgemäß funktioniert. Achten Sie bei der Prüfung darauf, dass der von den Scheibenwischern abgedeckte Bereich der Windschutzscheibe frei von Fremdkörpern ist und mit Wasser befeuchtet wird. Die Einstellung eines Scheibenwischersystems besteht aus der Einstellung der Wischerblattspannung, dem Winkel, in dem das Blatt über die Windschutzscheibe streicht, und dem richtigen Parken der Wischerblätter.
Chemischer Regenschutz
Auf sauberes Glas gegossenes Wasser verteilt sich gleichmäßig. Selbst wenn das Glas in einem steilen Winkel gehalten oder Luftgeschwindigkeit ausgesetzt wird, bleibt das Glas von einem dünnen Wasserfilm benetzt. Wenn Glas jedoch mit bestimmten Chemikalien behandelt wird, bildet sich ein transparenter Film, der dazu führt, dass sich das Wasser sehr ähnlich wie Quecksilber auf Glas verhält. Das Wasser zieht sich in Perlen hoch, die nur einen Teil des Glases bedecken, und der Bereich zwischen den Perlen ist trocken. Das Wasser wird leicht aus dem Glas entfernt. Dieses Prinzip bietet sich ganz selbstverständlich an, um Regen von Windschutzscheiben von Flugzeugen zu entfernen. Der Windschatten mit hoher Geschwindigkeit entfernt die Wasserperlen kontinuierlich und lässt einen großen Teil der Scheibe trocken.
Ein regenabweisendes System ermöglicht das Aufbringen des chemischen Abwehrmittels durch einen Schalter oder Druckknopf im Cockpit. Unabhängig davon, wie lange der Schalter gehalten wird, wird die richtige Menge Abwehrmittel aufgetragen. Bei einigen Systemen dosiert ein von einem Zeitverzögerungsmodul gesteuertes Magnetventil das Abwehrmittel zu einer Düse, die es auf die Außenseite der Windschutzscheibe sprüht. Es gibt zwei solcher Einheiten – jeweils eine für das vordere Glas des Piloten und des Copiloten.
Pneumatische Regenentfernungssysteme
Scheibenwischer haben charakteristischerweise zwei grundlegende Problembereiche. Einer ist die Tendenz der aerodynamischen Kräfte des Windschattens, den Belastungsdruck des Wischerblatts auf das Fenster zu verringern, was ein ineffektives Wischen oder Streifenbildung verursacht. Die andere besteht darin, eine ausreichend schnelle Wischeroszillation zu erreichen, um mit hohen Regenaufprallraten bei starken Regenfällen Schritt zu halten. Infolgedessen liefern die meisten Flugzeugwischersysteme bei starkem Regen keine zufriedenstellende Sicht.
Das in Figur gezeigte Regenbeseitigungssystem steuert die Vereisung der Windschutzscheibe und entfernt Regen, indem es einen Strom erwärmter Luft über die Windschutzscheibe richtet. Diese erwärmte Luft dient zwei Zwecken. Zuerst zerlegt die Luft die Regentropfen in kleine Partikel, die dann weggeblasen werden. Zweitens erwärmt die Luft die Windschutzscheibe, um zu verhindern, dass die Feuchtigkeit gefriert. Die Luft kann durch ein elektrisches Gebläse oder durch Zapfluft zugeführt werden.
Windschutzscheiben-Frost-, Nebel- und Eis-Kontrollsysteme
Um Windschutzscheibenbereiche eis-, frost- und beschlagfrei zu halten, kommen Scheibenvereisungs-, Enteisungs- und Entnebelungssysteme zum Einsatz. Diese können je nach Typ und Komplexität des Flugzeugs elektrisch, pneumatisch oder chemisch sein. Einige dieser Systeme werden in diesem Abschnitt besprochen.
Elektrisch
Windschutzscheiben für Hochleistungs- und Transportflugzeuge sind typischerweise aus laminiertem Glas, Polycarbonat oder einem ähnlichen Lagenmaterial hergestellt. Typischerweise sind auch durchsichtige Vinyllagen enthalten, um die Leistungseigenschaften zu verbessern. Die Laminierungen erzeugen die Festigkeit und Schlagfestigkeit der Windschutzscheibenanordnung. Diese sind für Windschutzscheiben von entscheidender Bedeutung, da sie einem breiten Temperatur- und Druckbereich ausgesetzt sind. Sie müssen auch der Kraft eines 4-Pfund-Vogelschlags bei Reisegeschwindigkeit standhalten, um zertifiziert zu werden. Die laminierte Konstruktion erleichtert den Einbau von elektrischen Heizelementen in die Glasschichten, die verwendet werden, um die Windschutzscheibe frei von Eis, Reif und Nebel zu halten. Die Elemente können in Form von Widerstandsdrähten vorliegen, oder es kann ein transparentes leitfähiges Material als eine der Fensterlagen verwendet werden. Um sicherzustellen, dass die Außenseite der Windschutzscheibe ausreichend beheizt wird, werden Heizelemente auf der Innenseite der äußeren Glasscheibe platziert. Windschutzscheiben werden typischerweise durch die Anwendung von Druck und Wärme ohne die Verwendung von Zement miteinander verbunden. Die Abbildung zeigt die Lagen in einer Windschutzscheibe eines Transportflugzeugs.
Pneumatisch
Einige laminierte Windschutzscheiben älterer Flugzeuge haben einen Zwischenraum zwischen den Lagen, der es ermöglicht, den heißen Luftstrom zwischen das Glas zu leiten, um es warm und beschlagfrei zu halten. Die Luftquelle ist Zapfluft oder konditionierte Luft aus dem Umgebungssteuersystem. Kleine Flugzeuge können geleitete Warmluft verwenden, die freigesetzt wird, um über die Windschutzscheiben-Innenfläche zu strömen, um zu enteisen und zu beschlagen. Diese Systeme ähneln denen, die in Automobilen verwendet werden. Die Luftquelle könnte die Umgebung (nur Entnebelung), das Heizsystem des Flugzeugs oder ein Verbrennungsheizgerät sein. Während diese pneumatischen Windschutzscheiben-Heizsysteme für das Flugzeug, in dem sie installiert sind, wirksam sind, sind sie nicht zum Fliegen unter bekannten Vereisungsbedingungen zugelassen und als solche nicht wirksam gegen Eis.
Chemisch
Wie bereits in diesem Kapitel erwähnt, gibt es chemische Anti-Eis-Systeme im Allgemeinen für kleine Flugzeuge. Diese Art von Anti-Eis wird auch auf Windschutzscheiben verwendet. Ob allein oder als Teil eines TKSTM-Systems oder ähnlichem, die flüssige Chemikalie wird durch eine Düse auf die Außenseite der Windschutzscheibe gesprüht, wodurch die Bildung von Eis verhindert wird. Die Chemikalie kann auch die Windschutzscheibe von bereits gebildetem Eis enteisen. Systeme wie diese haben ein Flüssigkeitsreservoir, eine Pumpe, ein Steuerventil, einen Filter und ein Entlastungsventil. Andere Komponenten können vorhanden sein. Abbildung zeigt einen Satz Sprührohre zum Auftragen von chemischem Anti-Eis auf eine Flugzeugwindschutzscheibe.
Vereisung von Wasser- und Abwassertanks
Transportflugzeuge haben Wasser- und Abfallsysteme an Bord, und häufig werden elektrische Heizungen verwendet, um die Bildung von Eis in den Wasserleitungen dieser Systeme zu verhindern. Wasserleitungen transportieren Wasser von den Trinkwassertanks zu den Toiletten und Küchen. Die Abwassertanks sammeln das Grauwasser aus den Küchen und Toiletten. Heizdecken, Inline-Heizungen oder Heizmanschetten werden häufig verwendet, um die Wasserversorgungsleitungen, Wassertank-Ablaufschläuche, Abwasser-Abflussleitungen, Abwassertank-Spülarmaturen und Abflussmasten zu erwärmen. Thermostate in den Wasserleitungen liefern Temperaturdaten an die Steuereinheit, die die elektrischen Heizungen ein- und ausschaltet. Wenn die Temperatur unter den Gefrierpunkt fällt, schalten sich die elektrischen Heizungen ein und bleiben eingeschaltet, bis die Temperatur eine sichere Temperatur erreicht.
