OBLODZENIE Wprowadzenie. Oblodzenie jest jednym z najbardziej niebezpiecznych zjawisk dla statków powietrznych. Wiele wypadków oraz groźnych zdarzeń lotniczych było spowodowane właśnie przez to zjawisko. Prawdą jest także to, że wiele z nich zostało spowodowane przez niedokładne/niedbałe odlodzenie statku powietrznego jeszcze na ziemi, tuż przed jego startem. W większości przypadków jeśli prawidłowo zostanie wykonane odlodzenie samolotu na ziemi oraz przestrzegane są procedury anty-oblodzeniowe w czasie lotu, to z tym zjawiskiem można sobie dość dobrze poradzić. Mogą zdarzyć się jednak takie przypadki w locie, że zostaniesz zaskoczony nagłym i szybkim procesem narastania lodu na samolocie. W rozdziale tym omówimy proces powstawania oblodzenia oraz, co można zrobić, kiedy niespodziewanie znajdziesz się w strefie tego zjawiska. Zagrożenia. Pojawienie się lodu na skrzydłach samolotu zakłóca przepływ powietrza nad płatami nośnymi, zwiększa ciężar samolotu i jego prędkość przeciągnięcia. Testy wykazały, że oblodzenie może zredukować siłę nośną skrzydeł nawet o 30% i zmniejszyć moc silnika o 40%. Obecność lodu na zewnętrznych ruchomych częściach konstrukcji wpływa także negatywnie na manewrowość statku powietrznego. Jeśli lód uformuje się na krawędziach śmigła, to jego wydajność zmniejsza się, a wtedy niezbędna jest większa moc, aby kontynuować lot. Jeszcze jedną bardzo niebezpieczną rzeczą pojawiającą się przy oblodzeniu wirników lub śmigieł są wibracje, które mogą być katastrofalne dla tych elementów statku powietrznego. Lód może także tworzyć się na wlotach powietrza do silników, co skutkuje gorszym spalaniem paliwa lub co gorsza, może doprowadzić do całkowitego jego zatrzymania. Może też się zdarzyć, że kawałek lodu zostanie wessany do silnika odrzutowego i spowodować jego uszkodzenia mechaniczne. Inne efekty oblodzenia to pogorszenie działania sterów, hamulców, podwozia, a także redukcja lub całkowita utrata przez załogę widzialności zewnętrznej oraz fałszywe wskazania instrumentów pokładowych i utrata łączności radiowej. Klasyfikacja typów oblodzenia. Wyróżniamy dwa główne typy oblodzenia: strukturalne oraz indukcyjne. Omówimy je oba, zwracając szczególną uwagę na warunki sprzyjające powstawaniu oblodzenia, jego intensywności i rodzaju oraz, gdzie ono najczęściej się pojawia. Oblodzenie strukturalne. Aby takie oblodzenie zaistniało muszą być jednocześnie spełnione dwa warunki. Po pierwsze, temperatura powietrza i powierzchni samolotu muszą być mniejsze lub równe 0 C. Drugim warunkiem jest duża wilgotność powietrza lub występowanie przechłodzonych widzialnych kropel wody (czyli woda w stanie ciekłym o temperaturze poniżej 0 C) Temperatura powietrza. Badania w tunelach aerodynamicznych wykazały, że nasycone parą wodną powietrze o temperaturze +4 C i opływające nieruchomy obiekt, może powodować tworzenie się na nim lodu. Dzieje się tak dlatego, że obiekt ochładza się na skutek parowania wilgoci z jego powierzchni oraz zmian ciśnienia w poruszających się prądach powietrznych. Natomiast tarcie i uderzenia kropel wody powodują jego ogrzewanie. Kiedy obiekt porusza się z rzeczywistą prędkością 740 km/h (400 kts) to efekt chłodzenia i ogrzewania obiektu (samolotu) praktycznie się równoważą. Oblodzenie strukturalne może się formować, jeśli temperatura otaczającego powietrza jest równa lub mniejsza od 0 C. Zjawisko to jest bardzo rzadko obserwowane, kiedy temperatura powietrza jest poniżej -40 C. Przechłodzone widzialne krople wody i duża wilgotność. Chmury są najbardziej powszechną formą widzialnych kropel wody. Krople wody w powietrzu wolnym od chmur nie zamarzają w temperaturze 0 C. Zamarzają natomiast w temperaturach od -10 do -40 C. Im mniejsze krople, tym niższa jest ich temperatura zamarzania. Generalnie rzecz ujmując, poważne oblodzenie jest rzadko spotykane w chmurach o temperaturze poniżej -20 C, ponieważ chmury te są praktycznie zbudowane z kryształków lodu. Jednakże, należy pamiętać, że oblodzenie może się zdarzyć w każdej chmurze, której temperatura jest równa lub mniejsza od 0 C. Natomiast szron na samolocie może pojawić się nawet 1
przy bezchmurnym niebie, kiedy powietrze jest wilgotne, a temperatura poszycia statku powietrznego jest mniejsza od 0 C. Deszcz marznący lub mżawka marznąca, które są czasami spotykane w czystym powietrzu poniżej chmur, są kolejnymi widzialnymi formami kropel wody, które powodują oblodzenie. Opady marznące są przyczyną najbardziej niebezpiecznego oblodzenia. Jest to spowodowane tym, że w niezwykle szybki sposób mogą tworzyć przyrost ilości lodu, który na dodatek jest bardzo trudny do usunięcia. Oba rodzaje tych zjawisk zostały omówione w rozdziale 9 Fronty atmosferyczne. Rodzaje oblodzenia strukturalnego. Wyróżniamy trzy rodzaje oblodzenia strukturalnego: lód szklisty (przezroczysty), lód matowy (nieprzezroczysty) oraz szron. Powszechne są kombinacje tych trzech głównych odmian lodu. Z jakim rodzajem będziemy mieli do czynienia zależy głównie od rozmiaru kropel wody oraz od temperatury powietrza. Lód szklisty. Ten rodzaj jest lodem błyszczącym, podobnym do tego jaki tworzy się na obiektach naziemnych, kiedy występuje marznący deszcz. Lód ten jest najbardziej niebezpieczny ze wszystkich innych rodzajów, z tej przyczyny, że bardzo mocno przylega do poszycia samolotu. Najlepszymi warunkami do jego tworzenia się są duża zawartość wody, duże krople wody oraz temperatura powietrza lekko poniżej 0 C (Rys. 12-1). Najczęściej przy tym rodzaju lodu, temperatura jest w przedziale od 0 C do -10 C, ale w chmurach cumulonimbus może występować nawet przy temperaturze -25 C. Lód szklisty najczęściej spotykany jest w chmurach kłębiastych i w opadach marznących. Rysunek 12-1. Tworzenie się lodu szklistego. Lód szklisty może mieć gładką lub nierówną powierzchnię. Jest on gładki, kiedy tworzy się z dużych przechłodzonych kropel wody lub gdy krople deszczu rozprzestrzeniając się po poszyciu samolotu, przywierają do niego i powoli zamarzają. Jeśli krople wody zmieszane są ze śniegiem, krupą śnieżną lub małym gradem to powstający lód jest nieregularny i białawy (Rys. 12-2). Lód ten jest twardy, ciężki i zwarty. Jego usunięcie przez standardową instalację odlodzeniową lub anty-oblodzeniową jest niezwykle trudne. Lód matowy. Jest on mlecznym, mętnym i ziarnistym osadem, którego powierzchnia jest postrzępiona (Rys.12-3). Tworzy się natychmiast po zderzeniu się samolotu z małymi przechłodzonymi kropelkami wody. To natychmiastowe zamarzanie skutkuje uwięzieniem w lodzie dużej ilości powietrza, które powoduje, że staje się on nieprzezroczysty i łamliwy. Najczęściej tworzy się, gdy temperatura powietrza jest w przedziale od 0 C do -20 C, ale może występować w chmurach burzowych nawet do wysokości, gdzie temperatura dochodzi do -40 C. Oblodzenie lodem tego rodzaju pojawia się najczęściej w chmurach warstwowych, ale można go napotkać także w chmurach kłębiastych. Ma on mniejszy ciężar niż lód szklisty i o wiele łatwiej go usunąć z powodu jego kruchości. 2
Oblodzenie mieszane lód szklisty i matowy. Oblodzenie mieszane powstaje, gdy krople wody są różnej wielkości albo kiedy krople wody przemieszane są ze śniegiem lub kryształkami lodu. Jest to jeden z najgroźniejszych typów oblodzenia. Może tworzyć się szybko. Drobiny lodu matowego wbudowane są w lód szklisty i tworzą grzybopodobne kształty na przednich krawędziach poszycia statku powietrznego (Rys.12-4). Rysunek 12-2. Lód szklisty może mieć gładką lub nierówną powierzchnię. Rysunek 12-3. Lód matowy jest mlecznym, ziarnistym osadem. Rysunek 12-4. Oblodzenie mieszane lód szklisty i matowy 3
Szron. Jest cienkim osadem krystalicznego lodu (Rys.12-5). Tworzy się na odkrytych powierzchniach zaparkowanych statków powietrznych, kiedy temperatura tych powierzchni jest mniejsza od 0 C (chociaż temperatura powietrza może być większa od 0 C). Szron na SP tworzy się podczas nocnego wychłodzenia radiacyjnego w taki sam sposób jak na powierzchni gruntu. Osad ten może także pojawić się w czasie lotu, kiedy SP przechodzi ze strefy z ujemną temperaturą do strefy z wyższą temperaturą powietrza, które ma dużą wilgotność. Powietrze cieplejsze na skutek kontaktu z zimnym poszyciem SP natychmiast się ochładza i następuje proces sublimacji para wodna zamienia się w kryształki lodu. Szron może pokryć przednią, a nawet całą osłonę kabiny pilota, powodując całkowitą utratę widzialności zewnętrznej przez załogę. Szron także ma wpływ na siłę nośną i opory samolotu. Przed startem należy bezwzględnie usunąć cały szron z powierzchni SP. Rysunek 12-5. Szron na odkrytych powierzchniach SP. Intensywność oblodzenia strukturalnego. Ilość lodu, która może osadzać się w czasie oblodzenia w danych warunkach, jest różna dla różnych statków powietrznych i zależy od ich cech konstrukcyjnych oraz prędkości jakie mogą one osiągać. Generalnie mamy do czynienia z czterema rodzajami intensywności oblodzenia strukturalnego: Śladowe lód staje się zauważalny. Tempo jego przyrostu jest nieznacznie większe od tempa sublimacji. Nie ma zagrożenia dla bezpieczeństwa lotu, nawet przy braku użycia instalacji anty-oblodzeniowej chyba, że lot w takich warunkach trwa więcej niż jedną godzinę. Słabe Tempo narastania lodu może powodować problemy dla SP, jeśli lot trwa więcej niż jedną godzinę. Okazjonalne użycie instalacji przeciwoblodzeniowej przeciwdziała osadzaniu się lodu. Przy prawidłowo działającej instalacji lot nie powinien być zagrożony. Umiarkowane Tempo osadzania się lodu jest na tyle duże, że nawet krótkotrwałe przebywanie w strefie oblodzenia może być potencjalnie dużym zagrożeniem dla SP. Konieczne jest użycie instalacji anty-oblodzeniowej lub zmiana kursu/wysokości lotu. Silne Tempo przyrostu lodu jest tak szybkie, że instalacja przeciwoblodzeniowa nie jest w stanie z tym sobie poradzić. Niezbędna jest zmiana kursu/wysokości lotu. Tworzenie się lodu na samolocie. Gromadzenie się lodu na dowolnej części samolotu powoduje zawsze, mniejsze lub większe pogorszenie jego osiągów. Jednakże, zjawisko oblodzenia jest groźniejsze dla konwencjonalnych 4
samolotów niż dla samolotów odrzutowych z tego powodu, że latają one z mniejszymi prędkościami, a to powoduje mniejsze nagrzewanie aerodynamiczne ich powierzchni. Ponadto samoloty o mniejszych prędkościach zwykle dłużej pokonują napotkaną strefę oblodzenia, a na dodatek ich normalne wysokości lotu są zwykle na poziomach, gdzie najczęściej może występować to zjawisko. Powierzchnia skrzydeł i kadłuba. Akumulacja lodu na skrzydłach i kadłubie SP powoduje zakłócenie przepływu powietrza wokół nich. To skutkuje zmniejszeniem siły nośnej, wzrostem siły oporu, wzrostem ciężaru oraz spadek siły ciągu (Rys.12-6). Badania wykazały, że lód o grubości 12 mm na krawędziach natarcia przy niektórych typach samolotów, zmniejsza ich siłę nośną nawet o 50% i o tyle zwiększa siłę oporu. Powoduje to oczywiście duży wzrost prędkości przeciągnięcia samolotu, a konsekwencje tego faktu są oczywiste. Pamiętaj, że 12 mm lub więcej lodu może zebrać się w ciągu zaledwie jednej lub dwóch minut. Rysunek 12-6. Wpływ oblodzenia na osiągi samolotu. Oblodzenie śmigła. Lód osadzający się na piaście lub łopatach śmigła (Rys.12-7) obniża jego sprawność, co oczywiście skutkuje spadkiem siły ciągu. Zwiększenie mocy powoduje większe zużycie paliwa, ale jeśli oblodzenie jest wystarczająco silne wcale nie musi skutkować możliwością utrzymania wysokości lotu. Jeszcze większym zagrożeniem są wibracje śmigła z powodu nierównomiernego rozkładania się lodu na jego łopatach. Śmigło musi być bardzo dobrze wyważone, aby nie wpadało w wibracje, a nawet nieznaczna ilość lodu na łopatach może to wyważenie zakłócić. W rezultacie drgań powstają niebezpieczne naprężenia na elementach mocowania śmigła do silnika. Śmigła z mniejszą prędkością obrotową, są bardziej narażone na oblodzenie od tych, które mają tą prędkość większą. Lód zwykle osiada szybciej na piaście śmigła, a następnie rozprzestrzenia się w kierunku końcówek łopat, co jest spowodowane zróżnicowaniem temperatury występujących na tych elementach w czasie pracy. 5
Rysunek 12-7. Oblodzenie śmigła. Oblodzenie rurki Pitot a. Oblodzenie tego instrumentu (Rys. 12-8) powoduje nieprawidłowe wskazania wysokościomierza, prędkościomierza i wskazania prędkości pionowej. Kiedy pojawia się oblodzenie, to należy pamiętać, że na rurce Pitot a, lód osadza się tak samo szybko lub szybciej jak na pozostałych elementach SP. Rysunek 12-8. Oblodzenie rurki Pitot a. Oblodzenie anteny radiowej. Podstawowym niebezpieczeństwem związanym z oblodzeniem anteny, jest pogorszenie, a nawet całkowita utrata łączności radiowej. Anteny są pierwszymi elementami SP, na których osadza się lód czyli mogą być pewnym wskaźnikiem, że mamy do czynienia z tym zjawiskiem. Jeśli załoga starci łączność to nie będzie mogła poprosić kontroli lotów o zmianę kursu czy wysokości lotu, co może być niezbędne, aby jak najszybciej wyjść ze strefy oblodzenia. Oblodzenie osłony kokpitu. Oblodzenie tego elementu jest najbardziej groźne podczas startu i lądowania. Małe cząsteczki lodu na szybie mogą działać jak jądra sublimacji podczas rozbiegu i spowodować zredukowanie widzialności niemal do zera. W czasie podejścia do lądowania oblodzenie szyby może spowodować utratę wizualnego kontaktu z pasem startowym. 6
Oblodzenie wirnikowych statków powietrznych. Oblodzenie tego typu SP jest generalnie podobne do oblodzenia występującego na skrzydłach i śmigłach samolotów. Jednak zjawisko oblodzenia wirnika różni się trochę od tego pojawiającego się na śmigłach. Głównym powodem tej różnicy jest to, że wirniki mają mniejszą prędkość obrotową. Osadzanie się lodu na łopatach wirnika też jest inne niż na skrzydłach samolotu konwencjonalnego z tego powodu, że mogą one w czasie lotu zmieniać swoją prędkość obrotową oraz pracować pod różnymi kątami nachylenia. Systemy wirnikowe. Osadzanie się lodu na głównym czy też pomocniczym wirniku śmigłowca może powodować poważne wibracje, utratę sprawności i/lub sterowności nawet do takiego poziomu, że brak będzie możliwości wykonania bezpiecznego lądowania. Zarówno wirnik główny jak i ogonowy mogą powodować gwałtowny przyrost lodu na kadłubie śmigłowca. Głowica wirnika głównego. Akumulacja lodu na takich elementach jak tarcze sterujące, drążki popychaczy, dźwignie kątowe, zawiasy oraz na innych podzespołach konstrukcyjnych głowicy wirnika głównego zakłóca prawidłową pracę samego wirnika (Rys.12-9). Łopaty wirnika głównego. Przyrost lodu na łopatach wirnika podczas lotu w strefie oblodzenia jest redukowany przez takie czynniki jak siła odśrodkowa, ich zginanie, wolna prędkość obrotowa łopat w pobliżu głowicy i duża na ich końcu. Jednakże powłoka lodu o grubości około 16 mm na łopatach powoduje, że wiele typów śmigłowców nie jest w stanie kontynuować lotu (Rys.12-10). Dodatkowo, nierówne lub asymetryczne pokrycie lodem poszczególnych łopat powoduje powstawanie wibracji, które są bardzo groźne dla wirnika. Rysunek 12-9. Oblodzenie głowicy wirnika głównego. 7
Rysunek 12-10. Oblodzenie łopaty wirnika głównego. Wirnik ogonowy. Osadzanie lodu na tym elemencie śmigłowca, zarówno na głowicy jak i łopatach prowadzi do tych samych zagrożeń jak w przypadku wirnika głównego. Jednak należy powiedzieć, że pionowe ułożenie łopat i siła odśrodkowa podczas pracy wirnika ogonowego zmniejszają ryzyko oblodzenia, chociaż należy pamiętać, że jest ono także możliwe. Osłony wlotów powietrza. Proces powstawania lodu na osłonach wlotów powietrza do silnika (Rys.12-11) jest o wiele szybszy niż w przypadku wirników. Powoduje to niewystarczające chłodzenie silnika i całego układu napędowego. Dla niektórych typów śmigłowców utrata ciśnienia ładowania w przewodzie wlotowym spowodowana oblodzeniem jego osłony, może oznaczać konieczność natychmiastowego lądowania. Rysunek 12-11. Oblodzenie osłon wlotów powietrza. 8
Oblodzenie indukcyjne. Jako dodatek do zagrożeń powodowanych przez oblodzenia strukturalne, statki powietrzne narażone są na samoistne oblodzenie układu napędowego. Elementy, które najbardziej podatne są na ten typ oblodzenia, odpowiadają za dostarczanie do silnika odpowiedniej mieszanki paliwowo-powietrznej, niezbędnej do prawidłowego spalania. Oblodzenie indukcyjne zdarza się w szerokiej gamie warunków pogodowych i chociaż najczęściej dotyczy układu zasysania powietrza, to może także powstawać w systemie paliwowym. Oblodzenie gaźnika. Oblodzenie gaźnika w samolotach tłokowych, które go posiadają, jest kombinacją oblodzenia obu wymienionych wyżej układów jednocześnie. Jest to bardzo zdradzieckie zjawisko i często powoduje kompletną awarię silnika. Oblodzenie takie może się pojawić w warunkach pogodowych, w których nie występuje oblodzenie strukturalne. Jeśli powietrze zasysane do gaźnika ma dużą wilgotność względną, to lód w gaźniku może powstać przy dodatniej temperaturze powietrza i wynoszącej nawet +22 C. Czasami tworzy się także w temperaturach ujemnych do -10 C. Przepływające przez gaźnik powietrze z paliwem, wskutek rozprężania w gardzieli mocno się ochładza. Jeśli wilgotność względna powietrza jest duża (>50%) to powietrze mające przy wejściu do gaźnika temperaturę +20 C może ochłodzić się w gaźniku nawet do temperatur poniżej 0 C. W wyniku tego ochłodzenia i odparowania paliwa wewnątrz gaźnika może pojawić się lód. Najczęściej osadza się na ściankach dyfuzora i przepustnicy (Rys.12-12). Rysunek 12-12. Oblodzenie gaźnika. Podgrzewacz gaźnika służy do ogrzewania powietrza zanim wejdzie ono do jego wnętrza. Dzięki niemu zostaje stopiony lód lub śnieg na wejściu. Urządzenie to również podtrzymuje temperaturę mieszanki paliwowo-powietrznej powyżej temperatury zamarzania. Podgrzewacz jest zazwyczaj w stanie przeciwdziałać oblodzeniu, ale nie jest w stanie usunąć lodu, który już się utworzył. Ponieważ podgrzewacz wpływa negatywnie na osiągi samolotu, to należy go włączać zgodnie z zasadami podanymi w instrukcji eksploatacyjnej danego typu SP. Układ wlotowy (ssania) silników odrzutowych. Oblodzenie tego układu może występować zarówno kiedy warunki są sprzyjające do powstawania oblodzenia strukturalnego (widzialne krople wody oraz T<0 C), jak też przy bezchmurnym niebie, dodatniej temperaturze i wysokiej wilgotności powietrza. W tym drugim przypadku mamy do czynienia z oblodzeniem indukcyjnym. 9
Kanały wlotowe powietrza. W czasie lotu w chmurach zawierających przechłodzone krople wody oblodzenie występujące na kanałach wlotowych powietrza jest takie samo, jak to pojawiające się na skrzydłach (oblodzenie strukturalne). Natomiast oblodzenie indukcyjne tych elementów może pojawić się przy czystym niebie i w dodatniej temperaturze powietrza. Podczas kołowania i startu we wlotach powietrza powstaje strefa niższego ciśnienia (Rys 12-13). Powoduje to obniżenie temperatury do poziomu kondensacji lub sublimacji, co skutkuje tworzeniem się lodu w tych elementach. Kanały wlotowe powietrza mają wtedy pomniejszoną średnicę, co ogranicza ilość zasysanego powietrza. Rysunek 12-13. Oblodzenie indukcyjne silnika odrzutowego. Warunki pogodowe sprzyjające powstawaniu oblodzenia SP. Potencjalne zagrożenie oblodzeniem dowolnego SP jest funkcją takich parametrów jak temperatura powietrza i struktura zachmurzenia. Dodatkowo, te główne parametry zależne są od wysokości lotu, miejsca jego wykonywania, aktualnej sytuacji synoptycznej, pory roku oraz ukształtowania terenu nad którym lot się odbywa. Temperatura powietrza. Generalnie oblodzenie statków powietrznych występuje głównie w temperaturach w zakresie od 0 C do -20 C. Jednakże, zjawisko to było obserwowane nawet tam, gdzie temperatura była niższa od -40 C, a działo się to głównie w górnych partiach chmur cumulonimbus, ale także zdarzało się w innym typie zachmurzenia. Chmury warstwowe. Oblodzenie w chmurach warstwowych, zarówno w niskich jak i średnich, występuje zazwyczaj na wysokościach od 900 do 1200 m. Jego intensywność mieści się w przedziale od śladowego do słabego, przy czym maksimum pojawia się w górnych poziomach tego zachmurzenia. W tym typie zachmurzenia można napotkać zarówno oblodzenie lodem matowym jak też mieszaniną szklistego i matowego. Największym zagrożeniem związanym z oblodzeniem w chmurach warstwowych jest duża rozpiętość horyzontalna tego zjawiska. Chmury warstwowe na wyższych wysokościach złożone są głównie z kryształków lodu, co powoduje, że zagrożenie oblodzeniem jest bardzo małe. Chmury kłębiaste. Strefa oblodzenia w tego typu zachmurzeniu, ma większy zasięg pionowy od tego występującego w chmurach warstwowych, ale za to ma znacznie mniejszy zasięg horyzontalny. Oblodzenie w chmurach kłębiastych jest bardziej zróżnicowane niż w chmurach warstwowych., ponieważ wiele czynników 10
decydujących o intensywności oblodzenia zależy od fazy ich rozwoju. W chmurach kłębiastych w zależności od temperatur w nich panujących, można napotkać następujące rodzaje oblodzenia: szkliste temperatury w zakresie od 0 do -10 C; mieszane temperatury w zakresie od -10 do -15 C; matowe temperatury w zakresie od -15 do -20 C i niższe. Intensywność oblodzenia może wahać się od śladowego w małych chmurach cumulus do silnego w mocno wypiętrzonych chmurach, a szczególnie w chmurach cumulonimbus. Chociaż oblodzenie występuje we wszystkich chmurach kłębiastych powyżej poziomu 0 C, to jednak należy pamiętać, że najbardziej intensywne jest w górnych częściach chmur. Chmury wysokie. Oblodzenie w chmurach typu cirrus pojawia się rzadko, chociaż niektóre z nich zawierają małe ilości kropel wody. Lekkie oblodzenie na tej wysokości można napotkać w gęstych chmurach cirrus, które związane są z kowadłem chmury cumulonimbus, gdzie prądy wstępujące utrzymały kropelki wody w niskich temperaturach. Strefy frontów atmosferycznych. Na ogólną liczbę wszystkich meldunków o napotkanym przez samoloty oblodzeniu, 85% pochodziło ze stref frontowych. Oblodzenie może tam występować we względnie ciepłym powietrzu powyżej powierzchni frontowej lub też w chłodnej części poniżej (Rys. 12-14 i 12-15). Rysunek 12-14. Oblodzenie w strefie frontu chłodnego. Oblodzenie powyżej powierzchni frontowej. Aby możliwe było występowanie oblodzenia powyżej powierzchni frontowej, ciepłe powietrze musi zostać wyniesione na taką wysokość, gdzie osiągnie nasycenie w temperaturach ujemnych, co spowoduje, że będą w nim występowały przechłodzone krople wody. Jeżeli ciepłe powietrze jest niestabilne, oblodzenie będzie występowało sporadycznie, natomiast w przypadku powietrza stabilnego będzie występowało jako zjawisko ciągłe w szerokiej strefie. Oblodzenie może występować zarówno nad powierzchnią frontów ciepłych i jak i chłodnych. W opadach przelotnych lub burzach występujących na linii frontu chłodnego oblodzenie występuje w wąskiej strefie bezpośrednio przyległej do frontu. 11
Rysunek 12-15. Oblodzenie w strefie frontu ciepłego. Oblodzenie poniżej powierzchni frontowej. Poniżej powierzchni frontowej w obszarze poza zachmurzeniem oblodzenie związane jest najczęściej z występującymi opadami marznącego deszczu lub mżawki. Opady tworzą się w stosunkowo ciepłym powietrzu, powyżej powierzchni frontowej w temperaturach powyżej zera. Opadając niżej pod powierzchnię frontową dostają się do strefy z temperaturą ujemną i ulegają przechłodzeniu. Kiedy zderzą się ze statkiem powietrznym zamarzają na jego powierzchni tworząc oblodzenie. Marznące opady deszczu i mżawki pojawiają się zarówno na frontach ciepłych jak i na wolno poruszających się frontach chłodnych (fronty z małym kątem nachylenia powierzchni). Oblodzenie w opadach marznących jest bardzo groźne z dwóch powodów. Po pierwsze jego intensywność jest prawie zawsze duża, a po drugie zjawiska takie obejmują duże obszary i przeważnie sięgają do powierzchni ziemi. Pory roku. W strefach klimatu umiarkowanego (czyli także w Polsce), oblodzenie może się pojawiać w ciągu całego roku niezależnie od jego pory. Oczywiście najczęściej występuje w sezonie zimowym. Poziom zamarzania (izoterma 0 C) jest położony bliżej powierzchni ziemi zimą niż latem co powoduje, że mniejsza jest ewentualna strefa wolna od oblodzenia na niższych poziomach. Aktywność frontowa jest także częstsza zimą niż latem, a systemy chmurowe bardziej rozległe. Teren. Oblodzenie jest bardziej prawdopodobne i przeważnie silniejsze w rejonach górskich niż nad innymi obszarami. Łańcuchy górskie powodują, że przesuwające się powietrze wznosi się na ich nawietrznych zboczach. Ten pionowy wymuszony wstępujący ruch powietrza wspomaga wynoszenie większych ilości kropel wody na większe wysokości, podczas gdy nad równiną wypadłyby one z chmur w postaci deszczu. Przechodzenie frontu przez łańcuch górski powoduje, że normalne frontowe wznoszenie powietrza łączy się z wymuszonym przez zbocza górskie. Powoduje to powstawanie stref wyjątkowo silnego oblodzenia. 12
Najsilniejsze oblodzenie występuje nad szczytami gór oraz po ich nawietrznej stronie (Rys.12-16). Strefa oblodzenia zwykle rozciąga się w pionie do 1500 m powyżej gór, ale może być jeszcze większa jeżeli następuje rozwój chmur kłębiastych. Rysunek 12-16. Oblodzenie nad górami. Procedury unikania lub minimalizowania efektu oblodzenia. Zawsze bądź przygotowany na unikanie lub ucieczkę ze strefy oblodzenia. Następujące zasady pomogą Ci zmniejszyć wpływ oblodzenia na SP. Dokładnie usuń cały lód i śnieg ze SP przed startem. Używaj instalacji odlodzeniowej i anty-oblodzeniowej. Unikaj chmur kiedy temperatura jest w zakresie od 0 do -20 C. Jeśli napotkasz oblodzenie, zmień wysokość lotu na poziom, gdzie temperatura jest wyższa od 0 C lub niższa od -20 C. Wyślij PIREP jeśli napotkasz oblodzenie lub jeśli było prognozowane ale nie wystąpiło. 12.13. Podsumowanie. Krople wody mogą istnieć jako przechłodzona woda w temperaturach poniżej 0 C. Intensywność oblodzenia jest największa w strefach, gdzie występuje duża zawartość wody w postaci ciekłej. Duża zawartość płynnej wody występuje w chmurach, kiedy temperatury są około zera i krople są duże. Ilość płynnej wody w chmurach zmniejsza się wraz z pojawieniem się kryształków lodu. Oblodzenie SP może być strukturalne lub indukcyjne. Osad lodowy powstający na SP może mieć postać lodu szklistego, matowego lub mieszanego. Lód szklisty tworzy się wskutek powolnego zamarzania dużych kropel wody, a matowy podczas szybkiego zamarzania małych kropel wody. Intensywność oblodzenia określa się jako: śladowe, słabe, umiarkowane lub silne. 13
W chmurach kłębiastych przeważa oblodzenie lodem szklistym, ale strefa oblodzenia ma niewielkie rozmiary horyzontalne. Oblodzenie w chmurach warstwowych jest ogólnie mniej niebezpieczne, ale jego strefa ma duży zasięg horyzontalny. Marznący deszcz jest najczęściej związany z frontem ciepłym i powoduje bardzo silne oblodzenie. Marznąca mżawka występuje pod chmurami stratus i powoduje silne oblodzenie. Lód może także tworzyć się zarówno w tłokowych jak i odrzutowych silnikach, a także w paliwie. 14