Противообледенительное и обогревательное оборудование ЛА
16.1. Способы зашиты Л А от обледенения
Противообледенительное оборудование ЛА служит для предотвращения обледенения отдельных частей его во время полета при различных атмосферных и полетных условиях.
Применяемые способы защиты ЛА и его установок от обледенения имеют четыре основные группы: механические, физико-химические, тепловые и комбинированные. Сущность механических способов защиты от обледенения заключается в механическом удалении льда с защищаемой поверхности.
Один из вариантов этого способа, разработанного в последние годы, предусматривал установку внутри крыла нескольких индукторов (электромагнитов), которые срабатывали при подаче импульса тока на обмотки электропитания. При этом обшивка испытывала ударный толчок, от которого образовавшийся лед трескался, разламывался и сбрасывался встречным воздушным потоком. Способ эффективный, но он ускоряет процесс изнашивания обшивки ЛА.
Физико-химические способы борьбы с обледенением основаны на уменьшении сцепления льда с поверхностью ЛА и понижении температуры замерзания воды. Их сущность состоит в создании промежуточного слоя некоторого вещества между льдом и защищаемой частью поверхности ЛА (покрытием лаками, пастами или смазками). Однако положительных результатов в этой области получить до настоящего времени еще не удалось. При смазывании обшивки некоторыми веществами сцепление между обшивкой и льдом уменьшалось, но не приводило к сбрасыванию льда.
На некоторых ЛА применялись жидкостные противообледенительные системы. На защищаемую поверхность подводилась жидкость, которая не допускала образования льда. Такие противообледенительные системы применялись на вертолетах Ми-1, -4 для защиты от обледенения несущего и рулевого винтов. Однако они не получили широкого распространения из-за сложности и недостаточной эффективности.
Тепловой способ защиты основан на использовании тепловой энергии, выделяющейся при работе авиадвигателей. Широкое применение для защиты крыла и оперения нашла воздушно-тепловая защита, построенная на использовании либо горячего воздуха, отбираемого от компрессора двигателя, либо воздуха, нагреваемого в теплообменниках горячими выхлопными газами. Воздух иногда подогревают с помощью специальных бензообогревателей.
Другим видом тепловой защиты является электротепловая, часто используемая для защиты от обледенения оперения и несколько реже для защиты крыла.
Для защиты от обледенения двигателей и их воздухозаборников применяют две основные системы: электротепловую и воздушно-тепловую. Наиболее распространенным способом защиты стекол кабины от обледенения является электротепловой и менее распространенными - химический и комбинированный способы. К числу последних способов относят сочетание, как правило, двух способов, например механического и физикохимического или механического и теплового.
16.2. Требования к противообледенителыюму оборудованию ЛА
Требования к противообледенительному оборудованию ЛА неразрывно связаны с требованиями к самому Л А. Основными из которых являются: обеспечение безопасности полета, максимальное сохранение основных характеристик ЛА (устойчивость, управляемость) и силовой установки.
На ЛА должны быть защищены от образования льда:
передние кромки крыла и оперения;
части двигателя, образование льда на которых может вызвать повреждение отдельных узлов или нарушение работы двигателя (например, лопатки входного направляющего аппарата компрессора, обтекатели);
носок воздухозаборника двигателя и все детали, расположенные в воздухозаборном канале;
остекление кабины пилотов;
приемники воздушного давления;
дренажные трубки и воздухозаборники для продува различных приборов и агрегатов;
антенны, обледенение которых может привести к ухудшению работы радиооборудования.
Противообледенительные системы делят на две группы: предупреждающие обледенение (не допускающие образование льда), и устраняющие обледенение (периодически сбрасывающие образующийся слой льда).
Противообледенительную систему выбирают с учетом основных конструктивных особенностей, влияния обледенения на летные характеристики ЛА и на работу его силовой установки. Например, для защиты остекления кабины экипажа и приемников воздушного давления применяют системы предупреждения обледенения. Для крыла и оперения используют противообледенительные системы как первой, так и второй группы. Для двигателей предусматривают, как правило, системы предупреждения обледенения, за исключением тех случаев, когда есть уверенность в том, что образование льда небольших размеров на частях двигателя и его сброс не повлияют на работу двигателя. Любая система должна отвечать основному требованию - обеспечению безопасности полетов.
Некоторые рекомендации по выбору защищаемой поверхности и ее размеров сводятся к следующему. Защита от обледенения крыла или оперения должна быть обеспечена по всему размаху крыла и оперения. Размеры защищаемой зоны по хорде профиля выбирают в зависимости от типа применяемой противообледенительной системы. Если ставят тепловую противообледенительную систему, защиту выполняют тремя способами: испарением всей оседающей воды при непрерывном интенсивном нагреве: недопущением замерзания жидкости на всей поверхности, которая подвергается смачиванию и удалением образующегося льда при периодическом нагреве. Во всех этих случаях необходимое значение поверхности по хорде профиля будет различным, однако минимальные размеры этой поверхности должны быть ограничены зоной захвата переохлажденных капель как для систем, предупреждающих обледенение, так и для систем периодического устранения обледенения. Значение зоны захвата зависит от скорости и высоты полета, угла атаки, длины хорды профиля и других величин.
Обогревательные системы делят на системы непрерывного действия, периодического действия и смешанные. Тепловую противообледенительную систему непрерывного действия (система предупреждения обледенения) проектируют на заданный температурный перепад, равный разности температур обогреваемой поверхности и наружного воздуха. Основное требование к такой системе: предупредить обледенение защищаемой поверхности. Оно будет выполняться, если температура поверхности всего крыла будет выше нуля. Другой метод, устраняющий возможность образования льда, заключается в испарении всей воды на площади ее оседания. Оба способа требуют большой мощности и высокой температуры обогреваемой поверхности.
Тепловую защиту можно выполнять применением нагретого воздуха, подводимого по соответствующим каналам к обогреваемой поверхности, и с помощью электронагревательных элементов. Так обогревают передние кромки крыла, стабилизатора, киля и винтов самолетов с турбовинтовыми двигателями и вертолетов. При обогреве с помощью горячего воздуха температура его находится в пределах от 70 до 200 °С. Средний расход воздуха равен 1800-2800 кг/ч.
Противообледенительные системы периодического действия более экономичны по потребляемой энергии: нагрев происходит периодически, для удаления образовавшегося льда требуется расплавить лишь его тонкий слой, непосредственно прилегающий к обшивке, с целью нарушения сцепления и облегчения сбрасывания с поверхности набегающим воздушным потоком. Основное требование, которое предъявляют к противообледенительной системе периодического действия, заключается в том, чтобы обеспечить полное удаление льда за один цикл работы. Это требование выполняют высоким темпом нагрева и остывания защищаемой поверхности, созданием на защищаемой поверхности так называемых тепловых «ножей» постоянного действия, представляющих собой узкие непрерывно обогреваемые зоны, расположенные вдоль передней кромки поверхности и на стыках нагревательных элементов (это облегчает сбрасывание ледяного нароста воздушным потоком), а также регулированием цикличности работы (временем включения и выключения системы) в зависимости от температуры окружающего воздуха и интенсивности обледенения.
Выдвинутые требования проще реализуются в электротепловых системах по сравнению с воздушно-тепловыми. К недостаткам воздушно-тепловых систем относится и их инерционность - медленный нагрев при включении и медленное остывание после отключения.
Электротепловая система состоит из нагревательных элементов циклического или постоянного действия с применением тепловых «ножей». Нагревательные элементы разбивают на секции, расположенные, как правило, на разных частях обшивки защищаемого ЛА. Полный цикл работы состоит из нескольких импульсов. На отечественных ЛА цикличность состоит из четырех импульсов по 40 с, т. е. каждая секция 40 с находится под напряжением, а затем 120 с - в обесточенном состоянии.
Тепловые «ножи» изготовляют из нержавеющей стали толщиной около 0,2 мм и шириной 10-11 мм, а также из латунной фольги. Удельная электрическая мощность обогрева «ножей» равна 1,2 Вт/см2.
Любая противообледенительная система вызывает ухудшение летно-технических и эксплуатационных данных ЛА из-за уменьшения тяги или мощности авиадвигателя, повышения расхода топлива, увеличения массы и усложнения конструкции.
Отбор энергии от турбореактивного двигателя противообледенительной системой может осуществляться тремя способами: преобразованием механической энергии в электрическую; использованием энергии выхлопных газов; использованием нагретого воздуха от компрессора двигателя.
Первый способ требует применения мощных генераторов, особенно при установке противообледенительной системы непрерывного действия. Поэтому все тепловые системы обогрева крыла и оперения являются циклическими. При втором способе выхлопные газы отводятся от реактивного сопла. Для снижения температуры они смешиваются с определенным количеством холодного воздуха. Из-за возможной коррозии трубопроводов и элементов конструкции ЛА этот способ не получил широкого распространения. Третий способ более прост, так как не требует дополнительных установок. Нагретый воздух до 150-200 ºС от компрессора используется непосредственно в противообледенительной системе.
Из всех рассмотренных систем наибольшими преимуществами обладает электротепловая противообледенительная система. Она имеет более высокий коэффициент использования тепла, проще позволяет выполнить цикличность по заданной программе, легче обеспечивает защиту от обледенения небольших поверхностей, позволяет рационально распределять и регулировать подводимую энергию к защищаемой поверхности. Однако она имеет недостатки: большую сложность и вероятность отказов; необходимость более строгого контроля; сложность получения электроэнергии по сравнению с другими видами энергии; более трудоемкое обслуживание.
16.3. Противообледенительные и обогревательные устройства
силовых установок, кабин и передних стекол
К противообледенительным системам силовых установок ЛА предъявляют более высокие требования, чем к другим его системам. Это объясняется тем, что безопасность полета ЛА должна быть обеспечена при всех встречающихся атмосферных явлениях. Работоспособность силовых установок не должна заметно снижаться в течение всего времени полета в зоне обледенения.
Особенно чувствительным к обледенению является осевой компрессор газотурбинного двигателя. Лед может образовываться на входных направляющих лопатках и на передних лопатках компрессора самого ротора. Обледенение этих элементов конструкции может существенно повлиять на мощность авиадвигателя. Практика показывает, что отказ при обледенении всех двигателей сразу происходил в том случае, когда противо-обледенительная система включалась с некоторым опозданием. Поэтому для газотурбинных двигателей требуется эффективная и надежная противо-обледенительная система защиты. Попадание в двигатель кусков льда размерами до 30 мм при сбрасывании может привести к выключению двигателя, а более мелких кусков - к нарушению его режима работы, сопровождающегося тряской, хлопками и появлением белого дыма на выхлопе.
Для защиты двигателей в большинстве случаев применяют противообледенительные системы непрерывного действия. Требуемые температурные перепады в системе защиты силовой установки выше, чем планера, стабилизатора, рулей и других частей ЛА. Противообледенительные системы для двигателей используют чаше, чем противообледенительные системы крыльев и оперения. Это определяет соответственно их срок службы и общее время работы, которое для планера и его частей составляет 3-6% летного времени, а силовых установок – 15-20% (противообледенительная система двигателей включается до входа в зону обледенения, а крыла и оперения ЛА - после срабатывания сигнализатора).
На отечественных ЛА для защиты силовой установки обычно применяют воздушно-тепловую систему. По принципу работы она является непрерывной. В работу ее включают пневматическими устройствами с помощью кранов управления и отбора воздуха от двигателей. Для каждого двигателя противообледенительная система является автономной.
Электрический обогрев кабин и салонов предназначен для поддержания температуры на заданном уровне. Нормальной температурой в кабине и салонах считается температура плюс 20 °С. Она должна поддерживаться как в условиях герметизации, так и при разгерметизации кабин и салонов.
Большинство самолетов летает на больших высотах при температуре от -50 до -60 °С. Вследствие этого происходит непрерывная утечка тепла через стенки кабин, салонов и специальных отсеков.
Температуру в кабинах и салонах поддерживают подачей нагретого воздуха, отбираемого от компрессоров авиадвигателей, но, кроме этого, применяют также электрические обогревательные установки, которые предотвращают запотевание и обмерзание стекол, не имеющих встроенных обогревательных элементов. Обмерзание и запотевание стекол кабины происходят из-за повышения влажности воздуха в результате выделения влаги членами экипажа при дыхании. Наиболее распространены кабинные обогреватели со ступенчатой регулировкой теплопроизводительности, осуществляемой ручным или автоматическим включением и отключением обогревательных элементов.
В состав кабинных обогревателей входят также вентилятор, приводимый во вращение электродвигателем, и биметаллический термовыключатель. Схема кабинного обогревателя С-1010 приведена на рис. 16.1, а.
Она состоит из двух нагревательных элементов НЭ1, НЭ2 (мощностью 1 кВт каждый), изготовленных из ленты нихрома в виде спирали. Якорь электродвигателя М и его обмотка возбуждения ОВ подключены на напряжение 12 В. Для понижения напряжения минусовый зажим двигателя включен на часть элемента НЭ2. Обогреватели включают контакторами K 1, K 2 после того, как включен выключатель режимов S 1, который обеспечивает максимальный (включены оба обогревателя) и минимальный (включен один обогреватель) режимы.
Для предохранения нагревательных элементов от перегрева и предотвращения возникновения пожара, особенно в кабинах, насыщенных кислородом, служит термовыключатель ТВ. При срабатывании он разрывает цепь питания контакторов K 1, K 2 и отключает элементы НЭ1, НЭ2 от шины питания.
При эксплуатации электрообогревателя С-1010 контролируют состояние (в частности, состояние внутреннего монтажа и щеточно-коллекторных узлов электродвигателя; высота щеток должна быть не менее 10 мм) и работоспособность электродвигателя. Если при включении двигателя вентилятор В не работает, то нельзя включать нагревательные элементы, так как они вследствие перегрева могут выйти из строя. Питание элемента НЭ1, НЭ2 подают через автоматы защиты Fl , F 2. Двигатель М и обмотки контакторов Kl , K 2 питают через автомат защиты F 3.
При проверке работоспособности агрегата контролируют значение токов, потребляемых нагревательными элементами и двигателем.
Противообледенители стекол кабины экипажа необходимы при полете в сложных метеоусловиях, а также при посадке. Обледенение стекол возникает иногда при отсутствии облаков вследствие значительной теплоемкости и малой теплопроводности стекол. Охлажденные стекла при полете на большой высоте сохраняют свою температуру в течение всего времени снижения. Это способствует образованию капель при конденсации пара на поверхности стекол и замерзанию образовавшейся воды.
Для борьбы с обледенением передних стекол кабины экипажа на них подают противообледенительную жидкость, обогревают стекла горячим воздухом, а также применяют электрообогрев. Последний способ применяют чаще, так как он не имеет ряда недостатков, присущих другим способам (ограниченность времени действия, ухудшение видимости из-за неполной очистки стекла и оседания частичек пыли между ними).
На рис. 16.1,6 приведена одна из применяемых схем жидкостной противообледенительной системы защиты стекол. Жидкость на стекло кабины экипажа подается электропневматическим приводом. В качестве противообледенительной жидкости используют этиловый спирт, находящийся в баке Б. Подача его на стекла начинается с момента нажатия кнопки S 1. Через эту кнопку и автомат защиты F 1 питание 27 В поступает на электромагнит ЭМ, и он открывает электроклапан ЭК. Воздух из бортовых систем идет в бак Б и давит на жидкость, находящуюся в баке. Вследствие этого жидкость из бака через обратный клапан ОК подается к коллектору К и через отверстия в нем растекается по стеклу. Длительность включения жидкости 2-3 с. Бак заполняется жидкостью через горловину Г. Запасенный объем жидкости позволяет осуществить 20-30 включений. В данной схеме электроэнергию расходуют только для управления системой подачи жидкости.
Другие системы защиты стекол от запотевания и замерзания используют на все процессы только электроэнергию. В них электрообогреваемые стекла имеют проволочные или пленочные нагревательные элементы, помещенные между склеенными стеклами 2 и 4 (рис. 16.2).
Стекло, обращенное к воздушному потоку, более тонкое. Между стеклами размещены токопроводящие плоские шинки 1, к которым припаяно большое число тонких нихромовых проволочек 5. Расстояние между проволочками 0,4-0,7 мм. Проволочки не должны быть видны на расстоянии 300 мм, поэтому их диаметр, как правило, равен 0,02-0,04 мм. Стекла склеивают веществом 3, которое заполняет пространство между стеклами и создает хороший тепловой контакт с проволочками. Плотность тока в проволочках достигает 100 А/мм2.
В ночных условиях видимость через стекло ухудшается из-за кажущегося увеличения размеров проволочек, нагретых до темно-красного каления, а также из-за возникновения дифракции света наземных источников, что затрудняет обзор при посадке. "Проволочный обогреватель запитан от постоянного тока напряжением 27 В.
Более лучшими свойствами обладают стекла с пленочными нагревательными элементами, которые также расположены между двух склеиваемых стекол. На наружное, более тонкое, стекло перед склеиванием, обычно методом напыления, наносят токопроводящую пленку из металлов (серебро, золото). Пленка настолько тонка, что имеет высокую прозрачность. К ее противоположным сторонам приклеивают токоподводящие шинки. Из-за малой толщины пленки у нее большое электрическое сопротивление, поэтому для создания необходимой удельной мощности требуется повышенное напряжение питания.
По значению питающего напряжения стекла с пленочным обогревом разбиты на четыре группы: для напряжений 190, 208, 230 и 250 В.
Для исключения образования льда на поверхности стекла, обдуваемого интенсивным воздушным потоком, нужно выделить 0,65 Вт/см2 тепловой мощности. Мощность, потребляемая всем стеклом, составляет 1,5-2 кВт. Для стекла, обдуваемого потоком слабее, данное значение удельной мощности может оказаться лишней, поэтому в таких случаях используют специальные автоматы обогрева стекол, поддерживающие температуру стекол в нужных пределах.
16.4. Автоматы обогрева стекол и сигнализаторыобледенения
Для обогрева стекол кабины применяют автоматы обогрева АОС-1, 81М, ТЭР-1М. Первые два в качестве чувствительного элемента имеют термисторы, а третий — платиновый датчик сопротивления. У термисторов значение отрицательного температурного сопротивления пропорционально температуре. Между стеклами устанавливают по два чувствительных элемента, рабочий и запасной. При выходе из строя рабочего элемента включается запасной, что исключает немедленную замену всего стекла.
В автомат обогрева стекол АОС-81М входит поляризованное реле КЗ (рис. 16.3, а),
имеющее две обмотки. Обмотка 1 подключена параллельно регулировочному резистору RР, обмотка 2 - параллельно термистору RT. Между собой обмотки соединены последовательно и встречно. Все элементы схемы питаются от сети постоянного тока: поляризованное реле КЗ и термистор RT - через автомат защиты F 2 и выключатель S 1, реле К1 - через автомат защиты F 1 и контакты 1К2, элемент НЭ - через автомат защиты F 3 и контакты 1К1. При понижении температуры стекол м. д. с. обмотки, включенной параллельно термистору, увеличивается, так как растет сопротивление термистора. Магнитодвижущая сила обмотки, включенной параллельно резистору RР, вследствие этого уменьшается. Возникает разность м.д.с. обмоток, которая вызывает замыкание контактов КР поляризованного реле и срабатывание промежуточного реле К2, замыкающего контакты 1К2. При этом напряжение сети постоянного тока через предохранитель F 1 и контакты 1К2 подается на обмотку контактора К1.
Срабатывание контактора К1 вызывает замыкание контактов 1К1 и подключение через предохранитель F 3 нагревательного элемента НЭ к сети. Температура стекла повышается, сопротивление термистора падает. Результирующая м.д.с. обмоток поляризованного реле снижается, так как ток в первой обмотке 2 уменьшается, a 1 - увеличивается. Контакты 1 KB размыкаются, обмотка реле К2 обесточивается. При этом контакты 1К2 разрывают цепь обмотки контактора К1, контакты которого 1К1 отключают элемент НЭ от сети. Температура стекла начинает понижаться, происходят срабатывание двухобмоточного поляризованного реле и новое включение нагревательного элемента, т.е. процесс повторяется. Температура стекла колеблется около заданного среднего значения. Частота срабатывания поляризованного реле и включение элемента НЭ определяются временем нагрева и охлаждения термистора, а следовательно, и изменением его сопротивления до значения срабатывания и отпускания поляризованного реле. Резистор R и конденсатор С, включенные параллельно контактам поляризованного реле, образуют искрогасящую цепочку, улучшающую работу контактов.
В автомате обогрева стекол АОС-1 (рис. 16.3,6) чувствительным элементом является мостовая схема, состоящая из термистора RT , регулировочного резистора RР и резисторов R 1, R 2. Кроме того, в схему входят магнитный усилитель А, реле, контакторы и выключатели. Элементы схемы питаются через аппараты защиты F 1, F 2: постоянным током напряжением 27 В - обмотки реле и контактора, током переменным напряжением 115 В, 400 Гц через автотрансформатор Т - нагревательный элемент НЭ, переменным током напряжением 36 В 400 Гц - усилитель А, собранный по схеме с внешней ПОС, которая создается обмоткой обратной связи wос. Нагрузка усилителя А - обмотка промежуточного реле КЗ, подключенная вместе с обмоткой woc на зажимы выпрямительного моста V 1- V 4. На эти же зажимы подключена обмотка подмагничивания wУ и одна из диагоналей измерительного моста ИМ. В другую диагональ моста включена обмотка управления wУ усилителя А. Обмотка wП служит для выбора рабочей точки на нагрузочной характеристике МУ.
Автомат включают выключателем S 1 подачей питания на реле К1, которое замыкает свои контакты 1К1, 1К2 и подключает напряжение на реле К2, усилитель и измерительный мост. Протекание тока в реле К2 приводит к замыканию контактов 1К2. В результате этого через контактор КЗ потечет ток, который вызовет замыкание его контактов и подключение автотрансформатора и элемента НЭ к сети 115 В, 400 Гц. Реле К2 срабатывает, если температура стекла окажется ниже заданной. При повышении температуры стекла сопротивление термистора RT снижается, напряжение на выходной диагонали моста ИМ и ток в обмотке wУ уменьшаются, и реле К2 отпускает свои контакты. Контактор КЗ отключается от сети, а его контакты размыкаются и отключают автотрансформатор, питающий элемент НЭ. Если температура стекла падает, сопротивление термистора возрастает. При определенном значении сопротивления термистора RT , зависящей от температуры, реле К2 снова срабатывает и вызывает повторение процесса. Температура обогрева стекол колеблется около заданного значения, изменяясь от минимального до максимального.
Регулятор температуры стекла ТЭР-1М состоит из полупроводникового усилителя с непосредственной связью, собранного на двух триодах VI , V 2 (рис. 16.4), и триггерной ячейки, образованной триодами V 3, V 4. На выходе триггерной ячейки включена обмотка контактора К1, контакты 1К1 которого включают и отключают пленочный нагревательный элемент НЭ стекла, питаемый переменным током через автотрансформатор Т. Чувствительным элементом регулятора служит термодатчик, представляющий собой зигзагообразную спираль из платиновой проволоки диаметром 0,03 мм, наклеенную на внутреннюю поверхность наружного стекла. Термодатчик RT и резистор R 8 образуют делитель напряжения.
При снижении температуры сопротивление термодатчика уменьшается, что приводит к повышению потенциала на базе транзистора V 1 и увеличению тока в цепи коллектор - эмиттер. Напряжение на резисторе R 5 падает, ток, проходящий через транзистор V 2, снижается. Следовательно, падение напряжения на резисторе R 2 уменьшается, потенциал на базе транзистора V 3 повышается, его эмиттерно-коллекторный ток падает (транзистор V 3 выходит из режима насыщения). На базу транзистора V 4 подается более отрицательный потенциал. Ток увеличивается (транзистор V 4 выходит из режима отсечки). Это способствует дальнейшему уменьшению тока через транзистор V 3 за счет ПОС, благодаря резистору R 3. В результате этих процессов транзистор V 3 переходит в режим отсечки, а транзистор V 4 - в режим насыщения, т. е. триггер переключается. Контактор К1 срабатывает и включает элемент НЭ. Температура стекла повышается, сопротивление термодатчика увеличивается, ток через транзистор VI уменьшается, а через V 2 возрастает, что приводит к переключению триггера. В результате контактор К1 своими контактами 1К1 отключает элемент НЭ. Описанный процесс периодически повторяется. При этом температура стекла колеблется около заданного среднего значения. Регулятор настраивают на заданную температуру резисторами R 7, R 8. Резисторы Rl , R 6 образуют делитель напряжения. Резистор R 4 является нагрузкой транзистора V 3. Все элементы схемы питаются напряжением 27 В через автомат защиты F 1.
Сигнализаторы обледенения дают информацию о необходимости включения противообледенительной системы. При этом сигнализатор должен выдавать сигнал раньше, чем будет обнаружено обледенение визуально. Противообледенительная система может включаться автоматически и вручную. Применяют сигнализаторы двух типов: реагирующие на образовавшийся лед и на определенные условия, приводящие к обледенению. Сигнализаторы первого типа выдают сигнал с запаздыванием, так как лед образуется не фазу. Сигнализаторы второго типа реагируют на наличие в атмосфере переохлажденных капель воды и дают предупредительный сигнал, что позволяет включить систему раньше, чем начнется обледенение.
Сигнализаторы обледенения бывают пневматическими, радиоизотопными и резисторными. Основной элемент каждого сигнализатора - датчик. У пневматических сигнализаторов в качестве датчика использовано сочетание приемника воздушного давления с дифференциальным манометром. Датчик устанавливают в воздушном канале авиадвигателя. Он сравнивает динамическое давление со статическим с помощью мембраны, отделяющей полость динамического давления от статического. При отсутствии обледенения динамическое давление, воздействующее на мембрану, превышает статическое давление. В результате этого мембрана прогибается и разрывает контакт в цепи питания реле и сигнальной лампы. При возникновении обледенения в воздушном канале авиадвигателя динамическое давление перед мембраной уменьшается вследствие закрытия отверстия пленкой льда. Давление в камерах выравнивается с помощью жиклера, подвижный контакт на мембранной пружине соединяется с неподвижным. Это приводит к срабатыванию реле и загоранию лампы. При срабатывании реле подается сигнал на включение нагревательного элемента, предназначенного для обогрева. Аналогичные сигнализаторы используют для контроля за обледенением крыльев и оперения ЛА.
Радиоизотопный сигнализатор обледенения, как и пневматический, относится к сигнализаторам обледенения первого типа. Один из них — сигнализатор обледенения РИО-2М, в котором использует явление поглощения β-излучения слоем льда, образующимся на цилиндрическом штыре, расположенном в воздушном потоке. Источник β -излучения / (рис. 16.5) помещен в верхнюю часть штыря 2, стенки которого имеют разную толщину. β-частицы, проникая через тонкую стенку штыря и окно 5, попадают на газоразрядный счетчик 4. Электроды счетчика находятся под напряжением постоянного тока. Каждая р-частица, достигая счетчика, вызывает электрический ток. Нарастание льда на стенке штыря уменьшает число Р-частиц, достигающих счетчика. Для периодического освобождения штыря от льда служит нагревательный элемент 3. Чем больше Р-частиц, достигающих счетчика в единицу времени, тем больше ток в цепи датчика и управляющей цепи электронного блока, с которым датчик соединен электрически.
Кроме рассмотренных, имеются другие сигнализаторы, реагирующие на образование льда и наличие в атмосфере переохлажденных капель воды.
При эксплуатации противообледенительных систем крыльев и оперения следят за состоянием обшивки носков крыльев и оперения. Если имеются повреждения в виде вмятин или пятен перегрева, проверить ток, потребляемый секцией, и степень нагрева поврежденного участка, сравнивая их с токами и степенью нагрева симметрично расположенной,
|
|
заведомо исправной секции. При проверке потребляемого тока используют аэродромный источник электроэнергии. Предохранитель в цепи симметрично расположенной секции снимают. Время включения секции на землю <2 мин. Степень нагрева проверяют на ощупь. Длительность импульсов, поступающих на секции, контролируют секундомером.
Работоспособность противообледенителыюй системы проверяют при опробовании авиадвигателей. Значение тока контролируют по показаниям бортовых амперметров. Работоспособность противообледенительной системы винтов ЛА с турбовинтовыми двигателями проверяют перед полетом при работающих двигателях. При этом измеряют ток и время включения. Выход из строя хотя бы одного нагревательного элемента приводит к уменьшению тока по сравнению с номинальным исправной секции. Время включения при проверке не должно превышать 2-3 мин.
Если систему проверяют при неработающих двигателях, аэродромные источники электроэнергии подключают не более чем на 2 мин, так как винты не вращаются и теплоотдача в окружающую среду от нагревательных элементов небольшая. Для предотвращения пригорания щеток к контактным кольцам винты проворачивают вручную. Нагрев поверхности контролируют на ощупь, а значение' тока - по приборам наземного агрегата.
При выполнении регламентных работ проводят осмотр датчиков и измеряют сопротивление изоляции соединительных проводов. Уменьшение сопротивления изоляции свидетельствует о начавшемся разрушении и о необходимости ремонта или замены нагревательного элемента, при этом измеряют и сопротивление самого нагревательного элемента.
Сигнализаторы обледенения проверяют с учетом их типа и размещения. Пневматические сигнализаторы обледенения, размещенные в воздухозаборниках двигателей, проверяют при опробовании авиадвигателей. При этом должна загореться сигнальная лампа. Иногда в имитаторе запуска, используемом для проверки системы запуска авиадвигателей, предусматривают цепи для проверки сигнализатора обледенения.
Для проверки контактов датчика обледенения используют кнопку, включенную параллельно этим контактам. Если при проверке лампа не загорелась, нажимают на кнопку. Загорание лампы от кнопки свидетельствует о неисправности контактов датчика.
При эксплуатации радиоизотопного сигнализатора обледенения следят, чтобы не было отложения грязи, пыли и снега на выносном штыре и фланце датчика. На стоянке штырь датчика закрывают защитным кожухом с красным флажком. Перед полетом защитный кожух снимают. В датчике сигнализатора использован радиоактивный изотоп, мощность дозы излучения которого на поверхности датчика с зачехленным штырем составляет 10 мР/ч. Поэтому при работе с ним и при его хранении необходимо соблюдать меры радиационной безопасности. Радиоизотопный сигнализатор обледенения работает совместно с электронным усилительным блоком (на схеме не показан). Для проверки работоспособности электронного блока сигнализатора его включают и прогревают в течение 2-3 мин. После этого прибор отключают и через 3-5 с включают снова. Если прибор исправлен, при повторном включении на 15 — 30 с должна загореться и погаснуть сигнальная лампа «Зона обледенения».
Если при включении любого сигнализатора обледенения перед полетом горит сигнальная лампа, экипаж включает противообледенительную систему; при выходе из зоны обледенения ее отключают.
Для проверки сигнализаторов обледенения используют также имитатор льда, устанавливаемый на штырь датчика.
Раздел третий
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОЕ ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ И
СВЕТОСИГНАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ЛА