3. Електризація літаків
Під електризацією літаків прийнято розуміти процес придбання літаком електричного заряду при польотах в хмарах і осіданнях.
Електричні властивості хмар і опадів пов'язані з їх фазовим станом (краплі, кристали), з формою, розмірами, концентрацією в одиниці об'єму крапель і кристалів, електричним зарядом частинок і напруженістю електричного поля в околицях хмар. Для електризації найбільш суттєві такі характеристики літака, як особливості конструкції, матеріали покриття, тип двигуна і параметри статичних стекателей. Режим польоту визначається заввишки і швидкістю польоту, режимом роботи двигуна і використовуваним паливом.
Електризація літаків - складний і неоднорідний процес, оскільки при польоті літак придбаває заряд і втрачає його, величина якого залежить від наступних чинників:
від властивостей середовища, в якому здійснюється політ;
від характеристик літака;
від режиму польоту.
До основних властивостей середовища відносяться:
форма, розміри і число часток хмар і опадів;
фазовий стан часток;
електричні заряди часток;
напруженість електричного поля атмосфери.
До характеристик літака відносяться:
конструкція літака;
матеріал покриття;
тип двигуна;
параметри статичних стекателей.
Заряджання літака відбувається головним чином в результаті взаємодії часток хмар і опадів з його поверхнею і взаємодії часток незгорілого палива з матеріалом вихлопної системи літака. Під час зіткнення нейтральної частки хмар (опадів) з поверхнею незарядженого літака і при відскоку від поверхні частка відносить заряд одного знаку; на літальному апараті залишається рівний за величиною заряд протилежного знаку. При заряджанні літака в процесі роботи двигуна частки незгорілого палива заряджають літак тим більше, чим менш повно згорає паливо. Струми, що виникають при хорошому згоранні палива, настільки Рисі в порівнянні із струмами, що виникають в результаті взаємодії часток щільних хмар (і інтенсивних опадів), що без істотних погрішностей ними можна нехтувати.
Процес дроблення крапель і розлому кристалів у момент їх зіткнення з літаком в різних хмарах неоднаковий. Дрібні краплі пружно відскакують від літака, кристали розламуються на найдрібніші частки. Тому в кристалічних хмарах інтенсивність заряджання літака вища, ніж в хмарах, що складаються з крапель. Електризація неметалічних частин літака що вище за металевих, слабкіше утримують електричні заряди.
На електризацію літака істотний вплив робить і мікроструктура хмар. Наприклад, чим більше водність хмар, тим інтенсивність заряджання літака вища. Особливо небезпечні потужні купчасті, купчасто-дощові, щільні шарувато-дощові хмари. При тривалому польоті у високо-шаруватих і пір'ясто-шаруватих хмарах може статися сильна електризація літака.
Підвищена електризація літака спостерігається в не грозових хмарах великої вертикальної протяжності. Так, згідно з експериментальними даними, в шарувато-дощових хмарах завтовшки 5000 м заряд в 5-10 разів більший, ніж в хмарах цієї форми завтовшки 500 м Із збільшенням відбиваності радіолокації хмар підвищується вірогідність поразки літака електричними розрядами.
У неоднорідних по фазовому складу хмарах електризація літаків збільшується, що підтверджують експериментальні дані. Так, аналіз близько 400 донесень екіпажів про електризацію в хмарах і поразці літальних апаратів електричними розрядами показав, що 97 % випадків поразки літаків розрядами спостерігалися у фронтальній хмарності і 3 % - у внутрішньомасовій. При цьому температура в хмарах складала: в 90 % випадків від 4 до - 10 (З, а в 50 % випадків від 0 до 5 (С. Електричний розряд, що виник внаслідок електризації, відзначався на різних висотах (від 0,3 до 8 км), в 90 % випадків - на висоті 1-4 км. Середня товщина хмарного шару, в якому спостерігалася поразка літака розрядом, дорівнюють 3-4 км. Швидкість польоту літака в 60 % випадків складала 550-750 км/ч.
Розрядка літака відбувається за рахунок провідності струменя вихлопних газів і коронного розряду. При великому заряді літака стікання електрики відбувається не лише через розрядники, але і через виступаючі загострені частини літака, наприклад, через антени, кромки крил і кіля, приймач повітряного тиску і так далі
Як показує аналіз випадків поразки літаків електричними розрядами, велика частина їх доводиться на холодний період року. Причому максимуми відзначаються в квітні і в жовтні.
У літній час хмарність, що добре розвинена по висоті і має високу напруженість електричного поля, добре виявляється за допомогою засобів радіолокацій, що дозволяє обходити її на безпечній відстані і уникати поразки електричними розрядами. У цю пору року більшість випадків поразки відбуваються із-за недотримання встановленої безпечної відстані обходу потужних купчастих і купчасто-дощових хмар.
У холодний період року напруженість електричного поля в хмарності украй рідко досягає величин, при яких виникає блискавка, але досить часто виявляється досить великий для поразки зарядженого літака. В той же час на екранах штатних аеродромних і бортових локаторів засвічення від такої хмарності зазвичай або відсутні або мають слабку інтенсивність, характерну для хмарності шаруватих форм теплої пори року. Тому екіпажі не мають інформації про можливу поразку електричним розрядом, і воно виявляється несподіваним.
В результаті розрядів найчастіше виходять з ладу бортові радіолокатори і радіоапаратура, руйнуються антенні обтічники станцій радіолокацій, ушкоджуються елементи конструкції фюзеляжу, законцовок крил і оперення. В деяких випадках відбувається зрив у вхідних пристроїв двигуна, який призводить до його помпажу і зупинки. Відмічені випадки поразки електричними розрядами екіпажа, які викликали тимчасову втрату працездатності.
В результаті електризації підвищується рівень перешкод в радіоканалі і знижується щільність свідчень радіонавігаційних приладів. При заправці заряджених літаків в повітрі, при захопленні шланга виникає небезпека появи іскри і займання палива. Тому перед початком заправки літаки з'єднуються металевим тросом.
Іноді інтенсивність електризації наростає порівняно повільно. У цих випадках екіпаж може вжити заходи по запобіганню поразці літака електричним зарядом. При виявленні ознак інтенсивної електризації (шуми в радіоканалах, коливання стрілок приладів, світіння на кінцях крил, блакитні іскри на стеклах кабіни) екіпаж повинен по можливості зменшити швидкість польоту і з руйнування органів ОВД (керівника польотів) змінити ешелон.
Електричні розряди в не грозових хмарах вражають і вертольоти, хоча значно рідше. Розряд, як правило, відбувається в лопать гвинта. При цьому оплавляються заклепки лопаті, але іноді виникають наскрізні пропалення діаметром в декілька сантиметрів.