Предполетная обработка воздушных судов

Лётные характеристики самолёта чрезвычайно чувствительны к малейшим неровностям поверхности, в частности, вызванным морозом, льдом или снегом. Они могут нарушить плавный поток воздуха над поверхностями; увеличить вес планера; помешать поверхностям управления; или оторваться в полёте и вызвать ударное повреждение планера или двигателей. Слой толщиной всего 0,4 мм (1/64 дюйма) может оказывать значительное влияние на подъёмную силу, сопротивление и управление^[1].

Обледенение на земле может происходить даже при температуре окружающей среды выше нуля, возникает «топливный лёд». В этой ситуации лёд образуется из-за того, что температура топлива в крыльевых баках ниже нуля, что приводит к образованию конденсата на крыльях, который впоследствии замерзает.

Многие авиационные происшествия были отнесены послеаварийными расследованиями на счёт того, что операторы воздушных судов не удалили поверхностный иней, лёд и/или снег перед взлётом. К таким авариям относятся:

• Авария самолёта Dakota компании Railway Air Services в 1946 году
• Катастрофа Boeing 737 в Вашингтоне
• Катастрофа Fokker F28 под Драйденом
• Катастрофа DC-8 в Гандере
• Катастрофа DC-9 в Денвере
• Авария MD-81 в Готтрёре
• Рейс 282 компании West Wind Aviation

Перед каждым полётом командир воздушного судна обязан проверить планёр на наличие инея, льда и снега. Это можно сделать визуально или с помощью специального оборудования^[2].

Если обнаружено или подозревается загрязнение инеем, льдом или снегом, самолёт должен пройти процедуру предполётной обработки перед взлётом, используя один или несколько методов, перечисленных ниже.

Осложняющим фактором является то, что окружающие атмосферные условия могут быть такими, что загрязнение начинает нарастать сразу после завершения предполётной обработки. Например, может идти снег. Процесс обработки должен учитывать это обстоятельство, чтобы гарантировать, что самолёт останется свободным от загрязнения до момента взлёта. Как правило, для этого добавляется вязкая антиобледенительная жидкость, которая остаётся на крыльях и немедленно растапливает падающий снег.

Существует установленный промежуток времени, который должен пройти между предполётной обработкой и взлётом. Различные авиационные власти (например, Федеральное управление гражданской авиации США^[3], Министерство транспорта Канады^[4], Федеральное агентство воздушного транспорта^[5]) публикуют подробные таблицы с указанием времени выдержки для различных комбинаций противообледенительных жидкостей и атмосферных условий.

Время выдержки может быть коротким, иногда всего несколько минут, поэтому предполётная обработка коммерческих пассажирских самолётов обычно выполняется после того, как пассажиры поднялись на борт, а самолёт в остальном готов к вылету. Таким образом, самолёт может отправиться в полёт сразу после завершения обработки.

Если самолёт превысил время выдержки, его необходимо повторно обработать антиобледенительной жидкостью. Если использовалась противообледенительная жидкость, она будет считаться «неудачной» и должна быть удалена перед повторным нанесением. Антиобледенительные жидкости нельзя наносить поверх предыдущего неудачного слоя.

Поскольку обледенение самолётов является столь важным вопросом безопасности, большинство авиационных властей и эксплуатантов коммерческих самолётов требуют подробных планов управления и ведения учёта для обеспечения безопасного, организованного, своевременного и повторяющегося процесса.

В большинстве случаев наземное противообледенительное покрытие выполняется путём распыления на самолёт противообледенительной жидкости непосредственно перед вылетом. Для коммерческих самолётов эта жидкость обычно наносится на загрязнённые поверхности с помощью специально разработанной машины. Для небольших самолётов может быть достаточно ручного распылителя.

Противообледенительные жидкости обычно основаны на пропиленгликоле или этиленгликоле, которые замерзают при более низкой температуре, чем вода. Существует несколько различных типов жидкостей, которые делятся на две основные категории:

1. Противообледенительные жидкости удаляют существующие замёрзшие загрязнения. Они обычно не вязкие и могут быть подогреты.
2. Антиобледенительные жидкости обеспечивают кратковременную защиту от повторного загрязнения. Как правило, это загустевшие жидкости, которые остаются на поверхностях управления до тех пор, пока самолёт не начнёт разгоняться по взлётно-посадочной полосе. Обычно они наносятся холодными.

В некоторых случаях на самолёты наносятся оба типа жидкостей, что называется двухступенчатым антиобледенительным процессом.

Противообледенительные жидкости на основе гликоля токсичны, и использование таких жидкостей вызывает опасения с точки зрения экологии, в том числе повышение солёности грунтовых вод при попадании противообледенительных жидкостей в почву, а также токсичность для человека и других млекопитающих^[6][7]. Поэтому в настоящее время ведутся исследования нетоксичных альтернативных противообледенительных жидкостей^[6].

При соответствующих погодных условиях можно очистить самолёт от льда с помощью горячей воды. В зависимости от обстоятельств за этим может последовать нанесение противообледенительной жидкости типа I для предотвращения повторного замерзания^[8].

Для сдувания накопившегося снега можно использовать воздух под давлением при условии соблюдения мер предосторожности, чтобы не повредить компоненты самолёта.

Если температура наружного воздуха выше, чем температура замерзания, то для удаления инея и льда можно использовать не нагретый воздух, возможно, в сочетании с последующим нанесением противообледенительной жидкости^[9].

Нагретый воздух обычно не используется, поскольку это может привести к повторному замерзанию растаявших загрязнений на поверхностях самолёта и/или повреждению его компонентов.

Использование воздуха для борьбы с обледенением является развивающейся технологией^[1]. В настоящее время разрабатываются гибридные системы, использующие нагретый воздух вместе с противообледенительными жидкостями в попытке уменьшить количество необходимых жидкостей.

Прямой инфракрасный нагрев также был разработан в качестве метода борьбы с обледенением самолётов. Этот механизм передачи тепла значительно быстрее, чем традиционные способы передачи тепла, используемые противообледенительными жидкостями (конвекция и теплопроводность), благодаря охлаждающему эффекту воздуха на распыляемую противообледенительную жидкость.

Одна инфракрасная противообледенительная система требует, чтобы процесс нагрева происходил внутри специально построенного ангара. Эта система вызвала ограниченный интерес у операторов аэропортов, поскольку ангар занимает много места и требует соответствующей логистики. В Соединённых Штатах этот тип инфракрасной системы ограниченно использовался в двух крупных узловых аэропортах и одном небольшом коммерческом аэропорту^{[10]:80–81[11]}.

Другая инфракрасная система использует мобильные, установленные на грузовиках нагревательные установки, которые не требуют использования ангаров^[12]. Производитель утверждает, что эта система может использоваться как для самолётов с неподвижным крылом, так и для вертолётов, хотя он не привёл ни одного случая её применения на коммерческих самолётах^[13].

Механическое удаление льда с помощью таких инструментов, как мётлы, скребки, верёвки и швабры, может быть использовано для минимизации количества требуемых жидкости и тепла. Однако необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить поверхности, антенны, трубки Пито и т. д. Важно также отметить, что даже тонкий слой инея может серьёзно повлиять на лётные характеристики, поэтому механические методы обычно не являются достаточными. Однако в экстремально холодных условиях распыление антиобледенителя может оказаться непрактичным, и единственной возможностью остаётся механическое удаление загрязнений^[1].

Замёрзшие загрязнения на поверхностях самолёта со временем растают, если самолёт поместить в тёплый ангар, но в зависимости от обстоятельств после вывода самолёта из ангара на поверхностях может образоваться иней или лёд, что потребует применения других видов предполётной обработки. В частности, разница температур топлива в крыльевых баках и окружающего воздуха может привести к образованию инея^[1].

Как правило, вентиляторные двигатели не могут быть обработаны противообледенительной жидкостью на основе гликоля, поскольку это может привести к повреждению самого двигателя или связанных с ним систем стравливания воздуха^[14]. Вместо этого большинство производителей самолётов определяют процедуру «сброса льда», которая должна выполняться перед взлётом и включает в себя раскрутку двигателя до определённых оборотов в течение определённого периода времени.

Коммерческие аэропорты, расположенные в климате, способствующем наземному обледенению, часто сталкиваются со сложными процессами и закупкой специального оборудования для борьбы с обледенением.

Как правило, противообледенительные жидкости наносятся с помощью специализированного транспортного средства, похожего на автомобиль-вышку «черри-кикер». Эти транспортные средства включают в себя баки для жидкостей, средства для нагрева этих жидкостей и систему подачи нагретых жидкостей под высоким давлением.

SAE International публикует стандарты и требования для противообледенительных машин (деайсеров), в том числе: SAE ARP1971 (Aircraft Deicing Vehicle — Self-Propelled)^[15] и SAE ARP4806 (Deicing/Anti-Icing Self-Propelled Vehicle Functional Requirements)^[16].

В Российской Федерации аналогично существуют стандарты и требования, регламентирующие проведение предполётной обработки^[17].

Предполётная обработка воздушных судов может осуществляться в ангаре, у выхода на посадку/вылет или на перроне аэродрома, предназначенном для предполётной обработки. Преимущество последнего варианта заключается в том, что он облегчает сбор стоков противообледенительной жидкости для повторного использования.

Для борьбы с обледенением может использоваться большое количество жидкостей. Аэропорты должны иметь соответствующие условия для хранения и транспортировки этих жидкостей.

Этиленгликоль и пропиленгликоль создают высокий уровень биологического потребления кислорода (БПК) в процессе разложения в поверхностных водах. Этот процесс может негативно повлиять на водные организмы, поскольку потребляет кислород, необходимый водным организмам для выживания. Большое количество растворённого кислорода в толще воды потребляется, когда микробные популяции разлагают пропиленгликоль^[18].^:2–23

Достаточный уровень растворённого кислорода в поверхностных водах имеет решающее значение для выживания рыб, беспозвоночных и других водных организмов. Если концентрация кислорода падает ниже минимального уровня, организмы, если это возможно, эмигрируют в места с более высоким уровнем кислорода или в конечном итоге погибают. Этот эффект может резко сократить количество пригодной для использования водной среды обитания. Снижение уровня кислорода может уменьшить или уничтожить популяции донных обитателей, создать условия, способствующие изменению видового состава сообщества, или изменить критические взаимодействия в пищевой сети^[18].^:2–30

При предполётной обработке самолётов расходуется значительное количество противообледенительных жидкостей, как правило, сотни галлонов на один самолёт. Некоторые аэропорты перерабатывают использованную противообледенительную жидкость, отделяя воду и твёрдые загрязняющие вещества, что позволяет повторно использовать жидкость в других целях. В других аэропортах есть очистные сооружения на месте и/или собранная жидкость отправляется на городские очистные сооружения или коммерческие очистные сооружения^[10].^:68–80[19]