Запатентована технология расчета опасности обледенения самолетов при взлете и посадке. Ее разработчиками стали ученые Института прикладной астрономии РАН и их коллеги из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН. Метод задействует работу двух устройств - радиометра водяного пара и температурного профилемера. Аналога этой технологии в мире не существует.

Два в одном

С обледенением борются с помощью реагентов - поливают ими самолет, если наземные службы аэропорта полагают, что угроза обледенения есть. Но точного способа определить, когда это действительно необходимо, а когда избыточно, пока не изобретено. Поэтому ученые Института прикладной астрономии РАН вместе с коллегами из Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (ИМКЭС СО РАН) разработали технологию прогноза обледенения. Метод задействует работу двух устройств - радиометра водяного пара и температурного профилемера.

Температурный профилемер - прибор довольно простой, он меряет температуру на разных высотах. А радиометр водяного пара был создан изначально для астрономов. Он помогал им определять, как атмосфера искажает сигнал от квазаров - самых удаленных объектов Вселенной. Также он используется для решения задач координатно-временного обеспечения российской глобальной навигационной системы ГЛОНАСС. Ученые решили применить прибор для прогнозирования обледенения.

- Поведение водяного пара в реальном времени не моделируется никакими способами. Оно очень переменчиво. Что будет через час, через два никакой математической моделью описать нельзя. Такие изменения надо измерять, - говорит инициатор разработки технологии, заведующий отделением радиоастрономических наблюдений ИПА РАН Геннадий Ильин.

Особенно остро проблема прогноза обледенения стоит в небольших аэропортах. В Шереметьево, Домодедово или Пулково самолеты взлетают каждые несколько минут и экипажи передают наземным службам информацию о фактах обледенения. В менее крупных воздушных гаванях с низкой интенсивностью полетов подобной информации нет, а ситуация в атмосфере в промежутки времени между взлетами и посадками может кардинально поменяться. Поэтому применять там технологию защиты от обледенения особенно актуально.

- Мы провели годичный эксперимент по экспериментальной отработке технологии оперативного прогноза обледенения в 2016-2017 годах в Томске, - рассказывает Геннадий Ильин. - Приборы установили в 12 км от аэропорта Богашево на площадке ИМКЭС СО РАН. Объединили данные приборов - и получилась технология прогноза.

За год ученые собрали массив данных радиометра водяного пара и температурного профилемера с интервалом следования отсчетов пять минут. Сравнили с реальными данными по обледенению воздушных судов, которые предоставили в томском аэропорту, и оказалось, что модель прогноза обледенения успешно работает.

- Совпадение прогнозных и реальных данных превысило 99%. Это говорит о том, что те приборы, которые мы использовали, могут в автоматическом режиме делать ту работу, которую сейчас делают люди, - отмечает старший научный сотрудник ИМКЭС СО РАН Александр Шелехов.

Механизм обледенения

Чем выше над землей, тем холоднее: температура падает со скоростью шесть градусов на километр. В осенний и весенний периоды, во время оттепелей, когда температура воздуха на земле чуть выше нуля, самолет или вертолет проходит область перехода плюсовой температуры в минусовую в моменты взлета или посадки, а это самые сложные этапы полета. В области с небольшими минусовыми температурами водяной пар находится в переохлажденном состоянии. Без внешнего воздействия микрокапли воды размером от 5 до 75 мкм сохраняют жидкую форму. Но стоит какому-то воздушному судну туда залететь, как на его корпусе эти капли оседают в виде льда. Этот механизм хорошо демонстрирует инверсионный след самолета.

Причиной 11% всех авиакатастроф, по данным Международной организации гражданской авиации (ИКАО, ICAO), становится обледенение воздушных судов.

- Обледенение датчиков скорости, по предварительному заключению Росавиации, признано одной из причин крушения под Москвой 11 февраля 2018 года самолета Ан-148 "Саратовских авиалиний". Тогда погибли 65 пассажиров и шесть членов экипажа, - приводит печальную статистику Александр Шелехов.

В 2016 году обледенение лопастей привело к крушению вертолета Ми-8 на Ямале. В 2011 году обледенение фюзеляжа стало причиной катастрофы самолета Saab 340 в аргентинской провинции Рио-Негро. В 2010 году по этой же причине разбился двухмоторный турбовинтовой самолет ATR 72-212 кубинской авиакомпании "АэроКариббеан" (68 человек погибли). В 2009 году из-за обледенения датчиков скорости в Атлантику упал авиалайнер Airbus A-330 компании Air France (228 человек погибли), добавил Александр Шелехов.

- Обледенение самолетов и вертолетов - одна из самых страшных причин, которая влияет на происшествия в авиации, она является вторым фактором после человеческого, - сказал "Известиям" начальник Высокоширотной арктической экспедиции Арктического и антарктического НИИ Росгидромета Владимир Соколов. - В полетах во время экспедиций опасность обледенения летательных аппаратов преследует исследователей Арктики постоянно.

Новая технология запатентована. По словам Геннадия Ильина, в ИПА РАН готовы объединить два прибора - радиометр водяного пара и температурный профилемер - в одном корпусе, что гораздо привлекательнее для заказчика. Помимо достижения главной цели - увеличения безопасности полетов, - использование технологии может дать и прямой экономический эффект в виде рационального использования составов, которыми обрабатывают самолеты для борьбы с обледенением....