Введение
Потеря сцепления с дорогой из-за скопления воды под шинами.
Аквапланирование или гидропланирование шинами дорожного транспортного средства, воздушного судна или другого колесного транспортного средства возникает, когда между колесами транспортного средства и дорожной поверхностью образуется слой воды, приводящий к потере сцепления, из-за чего транспортное средство перестает реагировать на управляющие воздействия. Если это происходит со всеми колесами одновременно, транспортное средство фактически становится неуправляемыми санями. Аквапланирование – это отличное от ситуации, когда вода на поверхности дороги лишь действует как смазка. Сцепление с дорогой ухудшается на мокром покрытии даже при отсутствии аквапланирования.
Причины
Каждая функция транспортного средства, изменяющая направление или скорость, зависит от трения между шинами и дорожным покрытием. Рисунок протектора резиновой шины предназначен для отвода воды из-под шины, обеспечивая высокое сцепление даже во влажных условиях. Аквапланирование возникает, когда шина сталкивается с большим количеством воды, чем способна отвести. Давление воды перед колесом создает водяной клин под передней кромкой шины, из-за чего она приподнимается над дорогой. Затем шина скользит по водяной пленке, практически не касаясь дорожного покрытия, что приводит к потере управления. Если аквапланированию подвергаются несколько шин, транспортное средство может потерять курсовую устойчивость и скользить, пока не столкнется с препятствием или не снизит скорость до уровня, при котором одна или несколько шин снова получат сцепление с дорогой и трение восстановится. Вероятность аквапланирования возрастает с увеличением глубины стоячей воды, скорости движения и чувствительности транспортного средства к этой глубине воды.
Мотоциклы
Мотоциклы выигрывают от использования узких шин с круглыми, каноэобразными пятнами контакта. Узкие шины менее подвержены аквапланированию, поскольку вес мотоцикла распределяется на меньшую площадь, а округлые шины легче вытесняют воду. Эти преимущества ослабевают на более легких мотоциклах, изначально оснащенных широкими шинами, например, в классе суперспорт. Более того, влажные условия снижают поперечную силу, которую шина может выдержать до начала скольжения. В то время как занос в четырехколесном транспортном средстве можно исправить, аналогичный занос на мотоцикле, как правило, приводит к падению водителя. Таким образом, несмотря на относительно низкий риск аквапланирования во влажных условиях, мотоциклистам следует проявлять еще большую осторожность, поскольку общая сила сцепления с дорогой снижается на мокром покрытии.
Отклик
То, что испытывает водитель при аквапланировании автомобиля, зависит от того, какие колеса потеряли сцепление с дорогой и направление движения. Если автомобиль движется прямо, он может начать ощущаться слегка неуправляемым. Если в обычных условиях чувство дороги было хорошим, оно может внезапно исчезнуть. Небольшие корректирующие движения рулем не оказывают никакого эффекта. Если аквапланируют ведущие колеса, может внезапно повыситься шум двигателя и показания спидометра, когда они начнут пробуксовывать. При выполнении широкого поворота, потеря сцепления передних колес приведет к внезапному сносу автомобиля наружу поворота. Потеря сцепления задних колес приведет к заносу задней части автомобиля вбок. Если все четыре колеса одновременно аквапланируют, автомобиль пойдет в скольжении по прямой, опять же наружу поворота, если он выполняется. Когда одно или несколько колес восстанавливают сцепление, может произойти резкий рывок в направлении этого колеса.
Восстановление
Контрольные действия, как правило, контрпродуктивны при аквапланировании. Если автомобиль движется прямо, ослабление нажатия на педаль газа может замедлить его достаточно, чтобы восстановить сцепление с дорогой. Попытки управления рулем могут привести к заносу, из которого будет сложно или невозможно выбраться. Если торможение неизбежно, водитель должен тормозить плавно и быть готовым к потере устойчивости. Если заноса вызвали задние колеса, потерявшие сцепление с дорогой (аквапланирование), водителю следует повернуть руль в сторону заноса до тех пор, пока задние шины не восстановят сцепление, а затем быстро повернуть руль в противоположную сторону, чтобы вернуть автомобилю прямолинейное движение.
Предотвращение водителем
Лучшая стратегия – избегать факторов, способствующих аквапланированию. Правильное давление в шинах, узкие и не изношенные шины, а также снижение скорости до умеренной, подходящей для сухой дороги, снижают риск аквапланирования, как и избегание скоплений воды на дороге. Электронные системы стабилизации не могут заменить навыки безопасного вождения и правильный выбор шин. Эти системы используют выборочное торможение колес, которое, в свою очередь, зависит от сцепления с дорогой. Хотя система стабилизации может помочь восстановить контроль после заноса, когда автомобиль достаточно замедлится для восстановления тяги, она не может предотвратить аквапланирование. Поскольку скопление воды и изменение дорожных условий могут потребовать плавного и своевременного снижения скорости, не следует использовать круиз-контроль на мокрых или обледенелых дорогах.
В воздушных судах
Аквапланирование, также известное как гидропланирование, – это состояние, при котором стоячая вода, снежная каша или снег приводят к потере контакта движущимся колесом воздушного судна с несущей поверхностью, по которой оно катится, в результате чего торможение колесом становится неэффективным для снижения скорости движения воздушного судна по земле. Аквапланирование может снизить эффективность торможения колес при посадке или прерывании взлета, что может привести к выкатыванию воздушного судна за пределы взлетно-посадочной полосы. Аквапланирование было фактором во множестве авиационных происшествий, включая катастрофу рейса 3054 авиакомпании TAM Airlines, который в 2007 году во время сильного дождя выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы в Сан-Паулу. Воздушные суда, способные использовать торможение тягой заднего хода, имеют преимущество перед наземным транспортом в таких ситуациях, поскольку на этот тип торможения аквапланирование не влияет, однако для его применения требуется значительное расстояние, так как оно менее эффективно, чем торможение колесами на сухой взлетно-посадочной полосе. Аквапланирование – это состояние, которое может возникнуть при посадке воздушного судна на поверхность взлетно-посадочной полосы, загрязненную стоячей водой, снежной кашей и/или мокрым снегом. Аквапланирование может серьезно ухудшить управляемость на земле и эффективность торможения. Существуют три основных типа аквапланирования: динамическое аквапланирование, аквапланирование из-за слоя воды на протекторе и вязкое аквапланирование. Любой из этих типов может сделать воздушное судно частично или полностью неуправляемым в любой момент при посадке. Однако этого можно избежать с помощью насечек на взлетно-посадочных полосах. В 1965 году делегация США посетила Королевский авиационный институт в Фарнборо, чтобы ознакомиться с их взлетно-посадочной полосой с насечками, предназначенной для снижения аквапланирования, и инициировала исследование, проведенное FAA и NASA. С тех пор насечки стали широко использоваться в большинстве крупных аэропортов мира. В бетоне прорезаются неглубокие канавки, которые позволяют рассеивать воду и дополнительно снижают риск аквапланирования.
Вязкая
Вязкое аквапланирование обусловлено вязкими свойствами воды. Тонкая пленка жидкости толщиной не более 0,025 мм. По мере увеличения скорости самолета и глубины воды слой воды оказывает возрастающее сопротивление вытеснению, что приводит к образованию клина воды под шиной. При определенной скорости, называемой скоростью аквапланирования (Vp), восходящая сила, создаваемая давлением воды, уравновешивает вес самолета, и шина отрывается от поверхности взлетно-посадочной полосы. В этом состоянии шины перестают участвовать в управлении направлением движения, а торможение отсутствует. Динамическое аквапланирование обычно связано с давлением в шинах. Испытания показали, что для шин с существенной нагрузкой и достаточной глубиной воды, чтобы динамическое давление, создаваемое скоростью, воздействовало на всю площадь контакта, минимальная скорость для динамического аквапланирования (Vp) в узлах составляет примерно 9 умножить на квадратный корень из давления в шинах, измеренного в фунтах на квадратный дюйм (PSI). Для давления в шинах самолета 64 PSI, расчетная скорость аквапланирования составит около 72 узлов. Эта скорость относится к катящемуся, не скользящему колесу; заблокированное колесо снижает Vp до 7,7 умножить на квадратный корень из давления. Следовательно, как только заблокированная шина начнет аквапланировать, она будет продолжать это делать, пока скорость не уменьшится другими способами (аэродинамическое сопротивление или обратная тяга).
Реверсированная резина
Обратное резиновое (паровое) аквапланирование возникает при интенсивном торможении, приводящем к продолжительному скольжению заблокированного колеса. Для возникновения этого типа аквапланирования достаточно тонкой пленки воды на взлетно-посадочной полосе. Скольжение шины генерирует достаточно тепла, чтобы превратить водяную пленку в паровую подушку, которая приподнимает шину над поверхностью полосы. Побочным эффектом этого нагрева является то, что резина, контактирующая с полосой, возвращается в свое исходное, необработанное состояние. Признаками того, что самолет испытал обратное резиновое аквапланирование, являются характерные следы, напоминающие очистку паром, на поверхности взлетно-посадочной полосы и участок деформированной резины на шине. Обратное резиновое аквапланирование часто следует за динамическим аквапланированием, во время которого пилот мог зажать тормоза в попытке замедлить самолет. В конечном итоге самолет замедляется до скорости, при которой шины снова соприкасаются с поверхностью полосы и начинается скольжение. Способ устранения этого типа аквапланирования – отпустить тормоза, позволить колесам раскрутиться и применить умеренное торможение. Обратное резиновое аквапланирование коварно, поскольку пилот может не заметить начала этого явления, и оно может сохраняться даже на очень низких наземных скоростях (20 узлов или меньше).
Снижение риска
Любая шина, попавшая в режим аквапланирования, снижает эффективность торможения и управляемость. При возникновении возможности аквапланирования пилотам рекомендуется садиться на канавную взлетно-посадочную полосу (если таковая имеется). Скорость касания должна быть максимально низкой, насколько это позволяет обеспечить безопасность. После опускания носового колеса на взлетно-посадочную полосу следует применить умеренное торможение. Если замедления не происходит и есть подозрение на аквапланирование, необходимо поднять нос самолета и использовать аэродинамическое сопротивление для снижения скорости до момента, когда тормоза начнут действовать. Соблюдение правильной техники торможения имеет решающее значение. Тормоза следует применять уверенно, но до точки, непосредственно предшествующей срыву в скольжение. При первых признаках скольжения пилот должен ослабить давление на тормоза и дать колесам раскрутиться. Управляемость по курсу следует поддерживать по возможности с помощью руля направления. При боковом ветре, в случае аквапланирования, боковой ветер одновременно заставит самолет флюгировать по ветру (то есть нос повернется к ветру) и скользить по ветру (самолет будет стремиться скользить по направлению воздушного потока). Для небольших самолетов полезно приподнять нос, как при посадке на мягкое поле, и использовать руль направления для аэродинамического удержания курса, одновременно удерживая элерон с наветренной стороны в положении, предотвращающем вспарывание крыла. Однако следует избегать посадки в сильный дождь, если боковая составляющая ветра превышает максимальную продемонстрированную боковую составляющую, указанную в Руководстве летных операций.