اگر در روزهای زمستان مناطق سردسیر به بیرون نگاه کنید، احتمالاً برف‌هایی را می‌بینید که روی زمین، ساختمان‌ها و ماشین‌ها انباشته شده‌اند. این بارش پودری سفید معمولاً به راحتی کنار زده می‌شود – در نهایت، فقط به یک بیل یا برف‌پاک‌کن نیاز دارید تا مسیری را برای رسیدن به وسیله نقلیه‌تان باز کنید. در واقع، احتمالاً فقط با دستتان آن را از روی خودرو پاک می‌کنید!
اما هنگامی که در زمستان پرواز می‌کنید، احتمالاً متوجه می‌شوید که قبل از برخاستن، هواپیما با نوعی مایع اسپری شده است. خلبانان این کار را انجام نمی‌دهند چون هواپیما قبل از پرواز به شستشو نیاز دارد؛ بلکه این یک فرآیند حیاتی است که به حفظ ایمنی هواپیما و مسافرانش در شرایط آب‌وهوای سرد کمک می‌کند.
این فرآیند که یخ‌زدایی (De-Icing) نامیده می‌شود، از تشکیل یخ روی هواپیما قبل از برخاستن جلوگیری می‌کند. اما چرا اصلاً یخ روی هواپیما تشکیل می‌شود؟ و چرا خلبانان باید از وقوع آن جلوگیری کنند؟ در این مطلب به شما توضیح می‌دهم که یک هواپیما چگونه پرواز می‌کند، یخ چه تأثیری روی آن می‌گذارد و کارکنان زمینی برای جلوگیری از تشکیل آن چه می‌کنند. با اِروتِک همراه باشید.
چگونه یک هواپیما پرواز می‌کند؟
در علم هوافضا، دو نظریه کلاسیک در مورد اینکه چرا هواپیماها پرواز می‌کنند به دانشجویان آموخته می‌شود. اولین مکتب فکری اصول برنولی است که در آن شکل بال سرعت هوا را در بالای آن افزایش می‌دهد در حالی‌که قسمت پایین تخت آن باعث می‌شود هوا کندتر حرکت کند. سرعت بالاتر جریان هوا در بالای بال، فشار هوا را در آنجا کاهش می‌دهد، در نتیجه هواپیما به سمت بالا کشیده شده و نیروی برآ (Lift) تولید می‌شود.
مکتب فکری دیگر از طریق قانون سوم نیوتن است، که در آن هوا که دارای جرم است، به بال هواپیما برخورد کرده و به سمت پایین منحرف می‌شود. سپس، طبق قانون سوم نیوتن که هر کنشی با واکنش برابر و مخالف روبرو می‌شود، هواپیما به سمت بالا حرکت کرده و نیروی برآ خواهد داشت.
این دو نظریه انحصاری نیستند. در واقع، تحقیقات جدید، همانطور که توسط Scientific American منتشر شده است، نشان می‌دهد که هر دو اصل برای بلند کردن هواپیما به آسمان، به صورت ترکیبی عمل می‌کنند. اما دلیل نیروی برآ هر چه که باشد، یک چیز واضح است، شما به یک بال نیاز دارید که هوا بتواند آزادانه روی آن جریان یابد!
اگر جریان هوا در اطراف بال مسدود یا مختل شود، می‌تواند جریان هموار هوا را کاهش داده یا متوقف کند و در نتیجه نیروی برآ در آن بال خاص کاهش یافته و باعث واماندگی (Stall) آن شود.
چگونه یخ روی هواپیما تشکیل می‌شود؟
زمانی‌که دما کاهش می‌یابد و باران یا برف می‌بارد، ممکن است یخ روی هواپیماها جمع شود. این به این دلیل است که بدنه هواپیما معمولاً بسیار خنک‌تر از دمای محیط است و در نتیجه مانند یک فریزر عمل کرده و باران یا برف را به یخ شفاف (Clear Ice) تبدیل می‌کند. این شبیه چیزی است که روی اتومبیل‌های پارک‌شده در فضای باز پس از تگرگ یا برف سنگین می‌بینید.
در نهایت، معمولاً این لایه از روی ماشین شما می‌افتد و پاک کردن یا کنار زدن آن آسان است. با این حال، باید به یاد داشته باشید که هواپیماها برای حرکت با سرعت‌های بالا طراحی شده‌اند. حتی اگر هوا به نظر سرد نباشد، وقتی هواپیما به دلیل اثر سرمای باد (Wind Chill Effect) شتاب می‌گیرد، هوا به‌طور قابل‌توجهی سردتر می‌شود. این می‌تواند به سرعت باران یا برف را به یک ورقه نازک یخ تبدیل کند که به بدنه هواپیما می‌چسبد.
یخ حتی در آب‌وهوای گرمسیری نیز می‌تواند روی هواپیما تشکیل شود. اگرچه ممکن است در دمای گرم‌تر روی بدنه هواپیما تشکیل نشود، اما می‌تواند در داخل مجرای ورودی هوای هواپیماهای پروانه‌ای با موتورهای پیستونی رخ دهد. اگر از میان ابرها پرواز کنید، قطرات آب می‌توانند وارد موتور شما شوند. وقتی این موضوع را با طراحی ورودی ترکیب کنید که سرعت هوای ورودی را افزایش می‌دهد، دما می‌تواند آنقدر پایین بیاید که قطرات آب را منجمد کند، آن را مسدود کرده و باعث خرابی موتور شود. به همین دلیل است که وقتی با آب‌وهوای نامناسب روبه‌رو می‌شوم، گرمای کاربراتور (Carb Heat) را فعال می‌کنم، که از اگزوز هواپیما برای گرم کردن ورودی و ذوب هر گونه یخ انباشته شده استفاده می‌کند.
اگر روی هواپیما یخ تشکیل شود چه اتفاقی می‌افتد؟
حالا که می‌دانیم یخ می‌تواند روی هواپیماها تشکیل شود، چگونه بر عملکرد پرواز تأثیر می‌گذارد؟ این پدیده اولین کاری که می‌تواند انجام دهد تغییر جریان هوا در اطراف بال‌هاست. همانطور که قبلاً گفتیم، هوا باید به‌طور پیوسته و هموار جریان یابد تا نیروی برآ تولید شود. اگر این جریان حتی با یک لایه نازک یخ مسدود شود، خواص آیرودینامیکی بال را تغییر داده و باعث از دست دادن نیروی برآ می‌شود. این اتفاق برای پرواز Air Ontario 1363 رخ داد، زمانی‌که یخ و برف روی بال‌های آن باعث شد اندکی پس از برخاستن سقوط کند.
یکی دیگر از کارهایی که یخ می‌تواند برای هواپیما انجام دهد مسدود کردن پورت‌ها و حسگرهای حیاتی است. همه هواپیماها، از سریع‌ترین جت‌های نظامی و بزرگ‌ترین هواپیماهای مسافربری تجاری گرفته تا هواپیماهای خصوصی شیک و هواپیماهای آموزشی تک موتوره ساده، دارای لوله‌ها، پورت‌ها و حسگرهایی هستند که سرعت هوا، ارتفاع، درجه شیب (یا زاویه حمله) و موارد دیگر را تعیین می‌کنند.
یخ می‌تواند این حسگرهای حیاتی را مسدود کند و قرائت‌های نادرست ارائه دهد که منجر به اتخاذ تصمیمات بد توسط خلبانان یا پاسخ نامناسب حسگرهای هواپیما می‌شود. مثالی از اینکه چگونه این امر می‌تواند به فاجعه منجر شود، پرواز Air France 447 است، زمانی‌که انباشت یخ در لوله‌های پیتوت (Pitot Tubes) ایرباس A330 منجر به قرائت‌های نادرست سرعت هوا شد، خلبانان را گیج کرد و به سقوط آن در اواسط اقیانوس اطلس منجر شد.
در نهایت، یخ وزن را به هواپیما اضافه می‌کند. حتی یک لایه یخ به ضخامت یک سانتی‌متر روی بال‌های بوئینگ 737 مکس 8 می‌تواند وزنی معادل 275 کیلوگرم یا 607 پوند داشته باشد. این مقدار وزن بر عملکرد پرواز تأثیر می‌گذارد، به خصوص اگر هواپیما در آستانه پرواز با حداکثر وزن برخاست یا حداکثر وزن مجاز قابل حمل باشد.
چگونه یخ‌زدایی از تجمع یخ جلوگیری می‌کند؟
در حالی‌که محققان تلاش کرده‌اند مواد دافع یخ بسازند، تاکنون هیچ یک به تولید انبوه نرسیده است. بنابراین، برای جلوگیری از تشکیل یخ روی هواپیماها، باید قبل از برخاستن تحت فرآیند یخ‌زدایی قرار گیرند. این اتفاق برای همه هواپیماها رخ می‌دهد، از هواپیماهای مسافربری بزرگ گرفته تا هلیکوپترها، جت‌های نظامی و هواپیماهای پروانه‌ای کوچک.
معمولاً سه مکان وجود دارد که هواپیماها در آنجا یخ‌زدایی می‌شوند، می‌تواند در محل پارک هواپیما، روی رمپ پس از هل دادن آن از گیت، یا در پد یخ‌زدایی تعیین شده فرودگاه باشد. سپس با مایع یخ‌زدایی اسپری می‌شود، که از چسبیدن یخ به بدنه هواپیما جلوگیری می‌کند.
مایع یخ‌زدایی چیزی بیش از آب گرم است. در واقع، آن یک ماده شیمیایی است که نقطه انجماد آب را پایین می‌آورد و به جلوگیری از تشکیل یخ در دمای عملیاتی هواپیما کمک می‌کند. همچنین، ما از یخ‌زداهای مبتنی بر نمک، مانند مواردی که در جاده‌ها استفاده می‌شود، استفاده نمی‌کنیم، زیرا خورنده هستند و در درازمدت به هواپیما آسیب می‌رسانند.
انواع مختلف مایع یخ‌زدایی
چهار نوع مایع یخ‌زدایی در سطح جهان استفاده می‌شود: انواع I تا IV.
- نوع I رقیق‌ترین است و تنها می‌تواند هواپیما را به مدت شش تا 11 دقیقه از برف و یخ محافظت کند. اگر در این مدت پرواز نکنید، برای محافظت از هواپیمای خود باید آن را دوباره اعمال کنید. این مایع قرمز-نارنجی است و به اپراتورها کمک می‌کند ببینند به کدام قسمت‌های هواپیما اعمال شده است.
- نوع II یک مایع یخ‌زدایی غلیظ، شفاف یا به رنگ کاه است که هواپیماها را به مدت 20 تا 35 دقیقه محافظت می‌کند. این معمولاً در فرودگاه‌های بزرگ‌تر استفاده می‌شود، جایی‌که هواپیماها قبل از پرواز زمان تاکسی طولانی‌تری دارند. با این حال، هواپیماها باید با سرعت 100 گره یا بیشتر پرواز کنند تا اطمینان حاصل شود که مایع یخ‌زدایی از روی هواپیما می‌ریزد. در غیر این صورت، می‌تواند بر عملکرد و هدایت هواپیما تأثیر بگذارد.
- نوع III کمتر از نوع II غلیظ است، بنابراین تنها برای 10 تا 20 دقیقه مفید است. با این حال، فقط به سرعت برخاست 60 گره نیاز دارد، که آن را برای هواپیماهای مسافربری کوچک که از فرودگاه‌های منطقه‌ای پرواز می‌کنند، عالی می‌سازد. این مایع زرد-سبز رنگ است تا دیدن آن در طول اعمال آسان‌تر باشد.
- سرانجام، نوع IV جدیدترین تکرار مایعات یخ‌زدایی است. این مایع سبز زمردی و تقریباً به ضخامت نوع II است و به همان سرعت برخاست 100 گره نیاز دارد. با این حال، زمان اثربخشی طولانی‌تری دارد – بین 35 تا 75 دقیقه – که آن را برای فضاهای هوایی شلوغ مانند نیویورک، که تأخیرها می‌تواند تا یک ساعت طول بکشد، عالی می‌کند.
فناوری یخ‌زدایی تنها یکی از راه‌های متعددی است که پرواز خطوط هوایی را به ایمن‌ترین روش حمل و نقل تبدیل می‌کند. در حالی‌که ما گاهی اوقات در مورد سقوط‌های هوایی مرگبار می‌شنویم و رسانه‌ها سر و صدای زیادی درباره آن‌ها به پا می‌کنند، این واقعیت که آن‌ها به ندرت اتفاق می‌افتند، دلیلی است که همیشه به اخبار مهم تبدیل می‌شوند.
منبع: Slashgear
