Обледенение карбюратора (carb Icing)
Геннадий Хазан:
"Ричард Морнингтон-Сэнфорд раскрывает суровую правду об обледенении карбюратора в вертолётах с поршневым двигателем и предупреждает о возможных сбоях, чтобы было понятно, как справляться с этой потенциальной угрозой.
Обледенение карбюратора считается одной из возможных причин серьёзных аварий на вертолётах с поршневым двигателем. Данный факт требует тщательного изучения во избежание риска потери мощности или даже полной остановки двигателя. Поскольку обледенение карбюратора – естественный и, в некоторой степени, неизбежный процесс, пилоты и операторы по-прежнему не понимают, как и по какой причине это происходит. Более того, они не реагируют должным образом, когда это случается.
Не доказано, что обледенение карбюратора само по себе служит основной причиной аварий (улика успевает растаять до прибытия экспертов), однако имеются косвенные доказательства того, что обледенение вызвало несколько аварий, произошедших недавно,причём некоторые из них привели к человеческим жертвам. Совершенно необходимо, чтобы пилоты понимали, как образуется наледь. Также эта информация пригодится пилотам самолётов, которые проходят переподготовку для управления вертолётом, поскольку их знания об этом явлении неприменимы к данным условиям.
Большая часть данных об обледенении поплавковых карбюраторов, имеющихся у современных пилотов, касается поршневых двигателей, установленных на аэропланах (с неподвижным крылом). Хотя причины схожи, последствия могут быть гораздо более серьёзными. Воздушные суда с неподвижным крылом имеют преимущество: поток воздуха движется через пропеллер, что предотвращает остановку двигателя. Вертолёт же имеет муфту свободного хода, которая отсоединяет двигатель, а потеря мощности может привести к опасному снижению числа оборотов несущего винта (см. Уведомление о безопасности № 24 компании «Робинсон Хеликоптерс Кампани»). Мой опыт расследования причин аварий показывает, что обледенение карбюратора спровоцировало уже не одну аварию на вертолётах.
При определённых атмосферных условиях, когда относительная влажность превышает 50%, а температура находится в промежутке от -6?С до +32?С, возможно образование льда в системе всасывания воздуха, причём даже в летнее время. Однако наиболее вероятным обледенение становится при температуре от -1 С до +15С.
ЗОНЫ ОБЛЕДЕНЕНИЯ В КАРБЮРАТОРЕ
Карбюратор имеет две зоны обледенения, которые причиняют изрядные неудобства пилотам: (Рис.1)
1-я зона обледенения: диффузор; вызвано испарением топлива.
2-я зона – область обледенения: дроссельная заслонка карбюратора.
Первая зона находится выше дроссельного клапана: воздух на высокой скорости проходит через диффузор карбюратора, при этом тепло воздуха поглощается для испарения топлива, что вызывает обледенение. Вы сами можете это ощутить, если нанесёте на тыльную сторону ладони лосьон после бритья или туалетную воду – по мере испарения летучих веществ вы почувствуете как поверхность кожи остывает, поскольку тепло было поглощено. В смесительной камере температура падает, становясь на 20-30С ниже, чем температуре всасываемого воздуха (см.Рис.1).
Вторая зона находится ниже дроссельной заслонки, и здесь обледенение вызвано резким падение давления при закрытии клапана, что провоцирует резкое падение температуры при снижении пилотом отбора мощности (см.Рис.1). Ключевое слово здесь - «влага». Если воздух, поступающий в карбюратор, очень влажный, процесс охлаждения может вызвать выделение жидкости из воздуха в виде льда, как правило, в зоне дроссельной заслонки. Лёд может скопиться в таком объёме, что это приведёт к снижению отбора мощности, а если не будет принято мер по устранению данной ситуации, это вызовет остановку двигателя и опасное снижение числа оборотов несущего винта.
Геннадий Хазан:
СИСТЕМА ЗАЩИТЫ ПИЛОТА
Во избежание обледенения карбюратора, все установки с поршневыми двигателями оснащены системой обогрева для предварительного подогрева воздуха, поступающего в карбюратор (подогрев карбюратора). Таким образом, вырабатывается достаточное количество тепла для возмещения его потери в процессе прохождения через диффузор и испарения топлива, а температура в карбюраторе не опускается до или ниже точки замерзания воды. Данные системы подогрева карбюратора представляют собой, главным образом, воздухозаборник, трубку или кожух, через которые проходит выхлопной патрубок одного или более цилиндров. Воздух подогревается выхлопной системой и направляется в карбюратор через корпус воздушного фильтра. Пилот полностью контролирует данный процесс и на пульте управления в кабине может выбрать режим «холодный», «частично подогретый» или «горячий». В большинстве подобных систем для вертолётов имеются фильтры для воздуха, поступающего в карбюратор.
Одним из основных отличий систем подогрева карбюратора в вертолётах и самолётах является то, что в вертолётах есть опция «частичного» подогрева, в то время как в самолётах воздух, подаваемый в карбюратор, может быть только холодным или горячим. Вертолёты оснащены датчиком температуры в кабине (CAT), который позволяет контролировать температуру воздуха внутри карбюратора. Это необходимо потому, что неконтролируемый частичный подогрев воздуха в карбюраторе может стать причиной обледенения, особенно если в поступающем воздухе имеется влага в виде кристаллов льда, которые могут беспрепятственно попасть в систему всасывания (температура воздуха -10С или ниже). Частичный подогрев растапливает эти кристаллы льда, и жидкость затем вновь замерзает, образуя корочку на дроссельной заслонке.
Геннадий Хазан:
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ ПИЛОТА ВЕРТОЛЁТА
Как правило, в руководствах по эксплуатации систем подогрева для карбюраторов говорится, что во время взлёта должна быть выбрана опция «холодный», поскольку возможность обледенения открытых отверстий дроссельных клапанов крайне мала, настолько, что ею можно пренебречь. Это применимо к воздушным судам с неподвижным крылом, которые производят взлёт в режиме максимального газа, но как насчёт вертолётов, оснащённых двигателями с пониженной тягой? (См.Рис.2)
(Рис.2)
Вертолёты «Robinson R22» и «R44» имеют дефорсированные двигатели, а это значит, что при взлёте клапаны открываются лишь частично. Поэтому обледенение может произойти в процессе взлёта. (См. Рис.2, 3 и 4, а также Уведомление о безопасности № 25 компании «Робинсон Хеликоптерс Кампани»).
Геннадий Хазан:
Будучи пилотом вертолёта, необходимо осознавать, что одним из главных элементов управления является контроль скорости вращения винта. Мне бы хотелось добавить, что не менее важным является контроль температуры воздуха в карбюраторе.
Двигатели производства «Lycoming» «Robinson R22» и «R44 Astro/Raven» оснащены поплавковым карбюратором. Всасываемый воздух поступает в воздухозаборник с правой стороны воздушного судна и проходит по гибкому каналу в воздушную камеру. Ковшеобразный воздухозаборник направляет подогретый воздух в воздушную камеру.
Геннадий Хазан:
Задвижная заслонка, регулируемая пилотом, открывает доступ в воздушную камеру для прохладного или тёплого воздуха, который проходит через воздушный фильтр и поступает в карбюратор.
Температурный датчик, встроенный в карбюратор (в «R22» в верхней части, в «R44» - в нижней) и соединённый с датчиком в кабине пилота, позволяет контролировать температуру воздуха, проходящего через карбюратор (См. рис.1).
Двигатели производства «Lycoming», установленные на «Robinson R22», предрасположены к образованию наледи, в связи с чем необходимо иметь чёткое представление о том, как это происходит, когда и почему это случается.
Как:
При недостаточном прогреве воздуха, поступающего в карбюратор, лёд будет образовываться выше дроссельного клапана (см.рис.1). Поскольку лёд препятствует процессу образования смеси, скорость вращения двигателя снижается, что приводит к перебоям в работе и к его полной остановке.
Внимательный пилот должен предусмотреть возможность обледенения и подключить подогрев до образования льда. Однако, если наледь всё же образовалась, подогрев (в полном режиме) необходим для растапливания льда. Если до того, как вы включили полный прогрев воздуха, двигатель работал с перебоями, ситуация сначала ухудшится, а затем выправится. Горячий воздух растопит лёд, и вода проникнет во всасывающую систему, из-за чего в течение нескольких секунд будут наблюдаться ещё более значительные сбои в работе двигателя. Поэтому, если пилот не до конца понимает происходящее, вследствие стресса и растерянности он может выключить подогрев, что приведёт к обледенению двигателя.
Данная ситуация является весьма стрессовой, и вы можете непреднамеренно вручную преодолеть действие системы регулятора оборотов, когда клапан будет зажат «мёртвой хваткой» и не сможет поддерживать необходимую скорость вращения.
Иными словами, даже при включённой системе регулирования оборотов низкая скорость вращения несущего винта может иметь место. Насколько же хороша ваша техника преодоления низкой скорости вращения?
Когда:
Работая в зонах умеренного климата, вы в любое время года можете оказаться в таких погодных условиях, которые могут спровоцировать обледенение.
Например, в Великобритании средняя влажность воздуха составляет 65%, а температура варьируется в пределах от -6С до +32С. Чем ближе температура точки росы к температуре воздуха снаружи, тем вероятнее наступит обледенение.
Почему:
Как уже было сказано, влажность, содержащаяся в воздухе, может образовать ледяную корку на дроссельном клапане и вокруг него, препятствуя созданию смеси из воздуха и испаряемого топлива, что может привести к остановке двигателя.
Навигация