تاریخچه ضد یخ (Anti-Ice) در هوانوردی

در اوایل دهه پنجاه میلادی, ممنوعیت پرواز هواپیماهایی که دچار یخ زدگی سطوح توسط برفک، برف و یخ شده اند صادر گردید. طبق آزمایشاتی که در تونل های باد صورت گرفت، این حقیقت آشکار شد که یخ شکل گرفته بر روی سطوح هواپیما از جمله در قسمت لبه جلویی بال, روی سطح بال و دم هواپیما، باعث از دست رفتن حدود ۴۰ درصد نیروی لیفت و افزایش ۳۰ درصدی نیروی پسا(Drag) میگردد. این تغییرات باعث بالا رفتن سرعت استال هواپیما( سرعتی که در آن جریان هوا از روی بالهای هواپیما جدا شده و هواپیما دیگر قادر به تولید نیروی لیفت نمیباشد)و همچنین از دست دادن کنترل فرامین هواپیما به دلیل یخ زدگی سطوح میشوند. به علاوه، یخ شکل گرفته بر روی بالهای هواپیما، به خصوص در هواپیما هایی نظیر بویینگ ام دی و فوکر ۱۰۰ که موتور آنها در قسمت دم هواپیما واقع شده اند، در حین پرواز و به دلیل جدا شدن این یخ های شکل گرفته، به داخل موتور پرتاب شده و باعث از دست رفتن نیروی پیشرانش هواپیما میشوند.

این سطوح یخ زده ممکن است بر روی ورودی پیتوت و استاتیک نیز نقش بندند. وقوع این مسئله میتواند باعث اشتباه نشان داده شدن اطلاعات سرعت و ارتفاع و همچنین اطلاعات قدرت تولیدی توسط موتور ها به خلبانان شوند.

پاشش ماده ضد یخ برای هواپیمایی که بر روی زمین قرار دارد و در شرایط برودتی هوا میباشد، سه کاربرد مهم دارد:

1- از بین بردن رطوبت یخ زده یا نیمه یخ زده از روی سطوح هواپیما

2- از بین بردن رطوبت یخ زده یا نیمه یخ زده از قسمت ورودی موتور هواپیما

3- حفاظت از این سطوح در برابر تاثیرات ناشی از سرما در فاصله زمانی بین پاشش و برخاستن هواپیما

عدم موفقیت در از بین بردن سطوح یخ زده پیش از پرواز باعث از دست دادن کنترل هواپیما اندکی پس از برخاستن میگردد.

مواد ضد یخ به چهار نوع اول، دوم، سوم و چهارم دسته بندی میشوند. ضد یخ نوع اول دارای لزجت(ویسکوزیته)پایینی میباشد که تابع تغییرات دمایی است. سه نوع دیگر دارای غلظت و لزجت بالاتری هستند. این سه نوع نسبت به ضد یخ های نوع اول اثربخشی بیشتری دارند.

ضد یخ های نوع اول به شکل رقیق شده(آماده مصرف) موجود میباشند و شامل درصد بالایی گلیکول( اتیلن گلیکول) میباشند. همچنین این ضد یخ ها شامل مقداری آب، ماده ضد خوردگی، مواد خیس کننده و مواد ضد کف میباشند. این مواد باید پیش از مصرف حرارت دیده تا موثر واقع شوند.

ضد یخ های نوع دوم, سوم و چهارم به شکل رقیق شده و غیر رقیق شده موجود میباشند. ضد یخ های غیر رقیق شده نوع دوم و چهارم همانند ضد یخ های نوع اول دارای درصد بالایی اتیلن گلیکول میباشند. همچنین دارای آب، ماده ضد خوردگی، مواد خیس کننده و مواد ضد کف میباشند. ترکیب مواد خیس کننده با ضد یخ هایی با غلظت بالا، باعث پخش شدن ضد یخ در محدوده ای وسیع تر و با ضخامتی بالاتر بر روی سطوح هواپیما میشوند.

جهت استفاده حداکثری از ضد یخ ها باید از ضد یخ های نوع دوم و چهارم، به شکل غیر رقیق شده استفاده نمود. در حالیکه نوع رقیق شده آنها نیز موجود میباشد و در شرایطی که دمای نسبی هوا بالاتر بوده و بارندگی شدیدی وجود ندارد میتوان از آنها بهره برد.

ضد یخ نوع سوم نیز رقیق شده ی ضد یخ های نوع دوم و چهارم میباشد که با تست های آیرودینامیکی هواپیماهایی که دارای موتور های توربوپراپ میباشند مطابقت دارد.

جریان هوایی که از روی سطوح هواپیما در هنگام برخاستن عبور میکند، باعث ایجاد نیرویی برشی بر روی این مواد ضد یخ شده که در نتیجه باعث فقدان لزجت آنها شده و این مواد را از روی سطوح بحرانی هواپیما، قبل از چرخش هواپیما جهت برخاستن دور میکند.

زمان تخمینی که مایع ضد یخ از تجمع برف و یخ بر روی سطوح هواپیما جلوگیری میکند، هلد اور تایم (Holdover time) نام دارد. این زمان وابسته به شرایط بارندگی و دمایی میباشد. در نتیجه، زمان دقیق و تعریف شده ای را نمیتوان جهت حفاظت ماده ضد یخ بیان نمود.

بررسی یک سانحه: در سوم ژانویه سال هشتاد و دو میلادی، یک فروند هواپیمای بویینگ هفتصد و سی و هفت متعلق به خطوط هوایی ایر فلوریدا، اندکی پس از برخاستن از فرودگاه بین المللی واشنگتن، واقع در ایالات متحده به همراه هفتاد و چهار مسافر و پنج خدمه در رودخانه پوتوماک سقوط کرد. هواپیما پیش از برخورد به سطح رودخانه، به پل واقع شده بر روی رودخانه و پنج خودرو برخورد نمود. در این سانحه در مجموع هفتاد و هشت نفر کشته شدند که هفتاد و چهار نفر از آنان، سرنشینان این پرواز بودند. پس از بررسی علل وقوع سانحه توسط بازرسان ستاد ملی ایمنی حمل و نقل امریکا موسوم به ان تی اس بی، مشخص گردید که به دلیل برودت هوا و شدت بارش برف در آن روز، هواپیما دچار یخ زدگی شدید سطوح بحرانی شده و سهل انگاری خلبانان در استفاده از مواد ضد یخ علت وقوع سانحه معرفی گردید.

به قلم مهران اشرفی

منبع:Document 9640 ,Manual of aircraft ground de-icing operations