Кіріспе
Ұшу кезінде сыртқы беттерде мұздың пайда болуын болдырмайтын әуе кемесі жүйесі. Аэронавтикада мұздан қорғау жүйелері атмосфералық ылғалдың қанаттар, ұнтақтар, ротор қанаттары, қозғалтқыш кіреберістері және қоршаған ортаны бақылау жүйелері сияқты әуе кемесі беттерінде жинақталуын қамтамасыз етеді. Мұз жиналуы аэродинамикалық пішіндер мен басқару беттерінің пішінін өзгертіп, басқару мен тұрақтандыру сипаттамаларын, сондай-ақ ұшу қасиеттерін нашарлатады. Мұздан қорғау, мұзды кетіру немесе мұздан қорғау жүйесі мұздың пайда болуын болдырмайды немесе әуе кемесіне қауіпті деңгейге жетпес бұрын мұзды жоюға мүмкіндік береді.
In aeronautics, ice protection systems keep atmospheric moisture from accumulating on aircraft surfaces, such as wings, propellers, rotor blades, engine intakes, and environmental control intakes. Ice buildup can change the shape of airfoils and flight control surfaces, degrading control and handling characteristics as well as performance. An anti icing, de icing, or ice protection system either prevents formation of ice, or enables the aircraft to shed the ice before it becomes dangerous.
Мұздатудың әсері
Ұшақтардың мұздануы салмағы мен қарсылық күшін арттырады, көтеру күшін төмендетеді және итерме күшін азайтуы мүмкін. Мұз ауа түсіру тесіктерін жауып, қозғалтқыштың қуатын төмендетеді. Мұз соққы арқылы қатып немесе ағып келе жатып қатып жиналғанда, ол беткейдің пішіні мен тегістігін өзгертіп, аэродинамикалық қасиеттерін өзгертеді, бұл қарсылық күшін арттырып, қанаттың көтеру күшін немесе винттің итерме күшін азайтады. Аэродинамикалық пішіннің өзгеруінен қанаттың көтеру күшінің төмендеуі және мұздың салмағының артуы әдетте, биіктікті сақтау үшін жоғалған көтеруді өтеу үшін үлкен шабуыл бұрышымен ұшуға мәжбүрлейді. Бұл отын тұтынуды арттырып, жылдамдықты төмендетеді, соның салдарынан тоқтау қаупі артады, бұл ұшақтың биіктігін төмендетуіне әкелуі мүмкін. Мұз тікұшақтардың роторлық қанаттарында және ұшақтардың винттерінде жиналып, олардың айналуынан күшейтілген салмақ пен аэродинамикалық теңсіздіктерге себеп болады. Рейттік қозғалтқыштарға немесе турбовинттілерге орнатылған мұздан қорғау жүйелері ауа ағынының проблемаларын болдырмауға және ішке түскен мұздан қозғалтқыштың ішкі бөлігіне зиян келтіру қаупін азайтуға көмектеседі. Бұл мәселелер турбовинттілер үшін ерекше маңызды, өйткені олардың ауа түсіру жолдарында жиі бұрылыстар болады, онда мұз жиналуға бейім.
Пневматикалық мұзсыздандыру аяқ киімі
Пневматикалық аяқ киім әдетте бір немесе бірнеше ауа камералары бар резеңке немесе басқа эластомерлердің қабаттарынан жасалады. Егер бірнеше камералар қолданылса, олар әдетте аяқ киімнің ұзын бағытына сәйкес келетін жолақтар түрінде пішімделген. Ол әдетте ұшақтың қанаттары мен тұрақтандырғыштарының алдыңғы жиегіне орналастырылады. Камералар бір мезгілде немесе белгілі бір камералардың ретімен жылдам үрленіп, құрғатылады. Аяқ киімнің пішінінің жылдам өзгеруі мұз бен резеңке арасындағы жабысу күшін жоюға және мұзды қанаттың үстінен өтетін ауа ағынымен алып кетуге бағытталған. Дегенмен, мұз беттің артқы бөліктерінен таза түсіп қалуы керек, әйтпесе ол қорғалған аймақтың артында қайтадан қатып қалуы мүмкін. Мұздың осылай қайта қатуы American Eagle 4184 рейсінің апатқа ұшырауына ықпал еткен факторлардың бірі болды. Ескі пневматикалық аяқ киімдер мұз көпіршесіне бейім деп есептелген. Қатып қалмас бұрын, мұз аяқ киімнің үрленетін бөліктерінің жете алмайтын жеріне итеріліп жіберуге болады. Бұл инфляция/дефляция циклын жылдамдату және жақын орналасқан камералардың уақытын өзгерту арқылы шешілді. 1990 жылдары жүргізілген сынақтар мен жағдайларды зерттеулер заманауи аяқ киім конструкцияларында мұз көпіршесінің маңызды мәселе емес екенін көрсетті. Пневматикалық аяқ киімдер төмен және орташа жылдамдықты ұшақтар үшін, алдыңғы жиекті көтергіш құрылғылары жоқ, мысалы, қанатшалары бар ұшақтарға жарамды, сондықтан бұл жүйе көбінесе Saab 340 және Embraer EMB 120 Brasilia сияқты кішкентай турбовинтті ұшақтарда кездеседі. Пневматикалық мұзды алуға арналған аяқ киімдер кейде басқа түрлерде де, әсіресе ескі ұшақтарда кездеседі. Бұл заманауи реактивті ұшақтарда сирек қолданылады. Оны 1923 жылы Б. Ф. Гудрич ойлап тапты.
Сұйықтықты мұзсыздандыру
Кейде "жылаушы қанат", "ылғалды жүгіру" немесе "буландыру жүйесі" деп аталатын бұл жүйелер, ұшақтың маңызды беттерінде мұздың пайда болуын болдырмау және жиналған мұзды жою үшін этиленгликоль немесе изопропил спирті негізіндегі мұздан қорғау сұйықтығын пайдаланады. Бір немесе екі электрмен жұмыс істейтін сорғы, сұйықтықты қорғалатын аймақтарға ағысты бөлетін пропорционалдау құрылғыларына жібереді. Екінші сорғы, әсіресе белгілі мұздық жағдайларға ұшуға сертификатталған ұшақтар үшін қосымша сенімділік үшін қолданылады, ал алдыңғы әйнек үшін қосымша механикалық сорғылар қарастырылған. Сұйықтық қанаттың алдыңғы жиегіндегі панельдердегі тесіктер арқылы, көлденең тұрақтандырғыштарға, кабиналарға, тіректерге, қозғалтқыш кіреберістеріне және винт пен жел әйнегінің шашырату құрылғысынан беріледі. Бұл панельдерде диаметрі бойынша тесіктер бұрғыланған, жүйе өзін-өзі тазартады және сұйықтық ұшақты тазалауға көмектеседі, содан кейін ауа ағынымен тарап кетеді. Бұл жүйені алғаш рет Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде британдықтар қолданған, оны Tecalemit Kilfrost Sheepbridge Stokes (TKS) әзірлеген. Boeing 787 Dreamliner электротермиялық мұздан қорғаныс жүйесін пайдаланады, онда қыздыру орамдары композиттік қанат құрылымына енгізілген. Boeing компаниясы бұл жүйенің қозғалтқыштан берілетін ыстық ауа жүйесіне қарағанда екі есе аз энергия қолданатынын, сондай-ақ соғу мен шуды азайтатынын мәлімдейді. Этчерленген фольгалық қыздыру орамдарын металл ұшақ корпусының ішкі жағына жабыстыру арқылы кіріктірілген тізбектерге қарағанда қуатты пайдалануды азайтуға болады, себебі олар жоғары қуат тығыздығымен жұмыс істейді. Әдеттегі авиация үшін ThermaWing икемді, электр өткізгіш графит фольгасын қолданады. Электр жылытқыштары мұзды ерітетін фольганы қыздырады. Шағын сымдар немесе басқа өткізгіш материалдар жел әйнекке енгізіліп, оны қыздыруға болады. Ұшқыштар электр жылытқышын қосып, жел әйнекте мұздың пайда болуын болдырмау үшін жеткілікті жылу береді. Дегенмен, жел әйнектің электр жылытқыштарын тек ұшу кезінде ғана пайдалануға болады, өйткені олар жел әйнекті қатты қыздыруы мүмкін. Олар компастың 40 градусқа дейін ауытқу қатесін тудыруы мүмкін. Бір ұсыныста 10 микрон қалыңдықтағы пленкаға айналған жіңішке жіптерге айналған көміртек нанотүтікшелері қолданылды. Нанотүтікшелер арасындағы саңылаулардың болуына байланысты пленканың электр өткізгіштігі нашар. Оның орнына, ток температураның тез өсуіне әкеледі, ол ұшу кезінде мұздан қорғануға арналған таңдалған қыздыру элементі – нихромға қарағанда екі есе жылдам қызады, ал энергияны жартысына азайтып, салмағын он мыңнан бір бөлігіне дейін төмендетеді. 747 қанаттарын жабуға жеткілікті материалдың салмағы және құны нихром құнының шамамен 1% құрайды. Аэрогельдік жылытқыштар да ұсынылды, оларды аз қуатпен үздіксіз қосуға болады.
Электромеханикалық
Электромеханикалық экпульсиялық мұзсыздандыру жүйелері (EMEDS) құрылымның ішіндегі іске қосу механизмдерімен тудырылатын соққы күшін пайдаланады, бұл тазартылатын бетке шок толқынын жібереді. Гибридтік жүйелер EMEDS-ті жылыту элементтерімен үйлестіреді, онда жылытқыш қанаттың алдыңғы жиегінде мұздың қатуын алдын алады, ал EMED жүйесі жылытылған бөлігінің артында жиналған мұзды жояды.
Пассивті (мұз қаптауыш)
Пассивті жүйелер мұзды тебілетін беттерді пайдаланады. Мұзды тебілу гидрофобтылыққа ұқсас және мұздануға қарсы тұратын материалдың қасиетін сипаттайды. Бұл термин толық анықталмаған, бірақ көбінесе үш қасиетті қамтиды: мұз бен бет арасындағы төмен жабысу, мұздың түзілуін болдырмау және суытылған тамшыларды тебілетін әсер. Мұзды тебілуге арнайы материалдық қасиеттер қажет, бірақ ол гидрофобтылықтан өзгеше. Мұздың жиналуын азайту мақсатында зерттеушілер мұзды тебілетін материалдарды іздеп табуда. Көміртек нанотұрақтары және суды мұзға айналғанда тебілетін, сұйықтыққа қаныққан кеуекті беттер (SLIPS) осы үміткерлердің қатарында.