книги из ГПНТБ / Аксенов А.Ф. Применение авиационных технических жидкостей

При охлаждении насыщенного паром воздуха влага выделяется либо в жидком виде — конденсация, либо оседает на поверхность с отрицательной температурой в виде льда (минуя жидкую фазу) — сублимация. Эти критические значения температуры называются точкой росы при конденсации и точкой инея при сублимации.

Другими словами, точка росы или инея — это температуры, до которых необходимо охладить влажный воздух, чтобы он стал на­ сыщен водяным паром. Упругость насыщения относительно льда несколько меньше упругости насыщения относительно воды (табл. 8), поэтому насыщение надо льдом происходит при меньших значениях относительной влажности по психрометру, чем над водой. Следовательно, охлаждающийся воздух достигает насыщения прежде над льдом и позднее при большем понижении температу­ ры — над переохлажденной водой. При нулевой температуре точки совпадают.

ПО

При обледенении не только возрастает величина лобового сопро­ тивления самолета, но и существенно уменьшается величина коэф­ фициента максимальной подъемной силы крыла. Последнее проис­ ходит в результате возникновения срыва потока при меньших, чем без обледенения, углах атаки.

При обледенении самолета нарушается плавность обтекания его частей, снижается тяга силовой установки, существенно ухуд­ шаются летные характеристики, уменьшается вертикальная ско­ рость набора высоты, снижаются потолок и максимальная ско­ рость полета, увеличиваются расход топлива и потребная мощность (тяга) для полета на заданной скорости.

Кроме обледенения крыла и оперения, большую опасность представляет обледенение входных устройств осевых компрессоров газотурбинных и воздушных винтов турбовинтовых двигателей и вертолетов.

Обледенение воздухозаборника двигателя чревато опасностью его повреждения, так как под действием вибраций или флюктуаций воздушного потока лед сбрасывается в воздушный канал, ударяет по направляющему аппарату, лопаткам первых ступеней компрес­ сора или другим элементам конструкции двигателя и приводит к повреждению этих элементов, а следовательно, и к досрочной съем­ ке его с эксплуатации. Лед накапливается главным образом на об­ текателях, стойках, лопатках входного направляющего аппарата, рабочих лопатках первой ступени компрессора.

Обледенение воздушных винтов имеет свои особенности. Неболь­ шие размеры лопастей винтов по хорде и высокая окружная скорость

элементов конструкции самолета. С другой стороны, большие цен­ тробежные силы являются естественной защитой от льда и обеспе­ чивают периодически его самопроизвольный сброс. Однако такое явление не всегда имеет положительные результаты. Известны слу­ чаи, когда куски льда, слетая с лопастей, пробивали обшивку фюзе­ ляжа или повреждали другие элементы конструкции. Кроме того, обледенение, как правило, приводит к разбалансу винта, появлению вибраций и в отдельных случаях даже к разрушению опорных под­ шипников вала винта.

Особым своеобразием отличается обледенение лопастей верто­ летных винтов, скорости обтекания которых изменяются в очень широких пределах, вплоть до отрицательных значений в зоне обрат­ ного обтекания (зона в комлевой части лопасти, в пределах которой она движется задней кромкой вперед). Картина обледенения по длине лопастей в значительной мере зависит от окружающей темпе­ ратуры. При низких температурах (порядка минус 10 °С и ниже) лопасти несущего винта большинства вертолетов обледеневают по всей длине. Если вертолет при этом имеет поступательную скорость, то по длине лопасти можно наблюдать три зоны обледенения. В зо­ не обратного обтекания скорость воздуха мала, поэтому интенсив­ ность льдообразования невелика и лишь слегка возрастает вдоль

112

ния обледенения поверхности, либо путем периодического удаления образующегося льда.

Механические способы основаны только на удалении льда с по­ мощью какого-либо механического воздействия (деформации или вибраций поверхности, аэродинамических, центробежных или дру­ гих внешних сил); при физико-химических способах используют жидкости или составы, растворяющие лед и понижающие точку за­ мерзания воды, т. е. они, в принципе, могут быть использованы и для предотвращения и удаления льда.

В последнее время получили широкое распространение жидко­ сти для предупреждения возможного обледенения. При действии этих жидкостей образуется адсорбированная пленка поверхностно­ активных молекул на поверхности металла и ограничивается или прекращается в результате этого контакт атмосферы с металлом.

Образование надежного адсорбированного слоя на металле за­ висит от концентрации ПАВ в жидкости и температуры. Поскольку применяемые ПАВ растворимы в воде, то срок службы адсорбиро­ ванных слоев зависит главным образом от вида осадков. Тепловые способы основаны на постоянном или периодическом нагреве участ­ ков поверхностей, подвергаемых обледенению.

Жидкости, используемые в качестве противообледенителей, дол­ жны иметь оптимальные эксплуатационные свойства и удовле­ творять определенным требованиям:

неограниченно растворять воду в любых агрегатных состояниях

собразованием низкозамерзающих растворов;

вконтакте с металлической поверхностью образовывать проч­ ный гидрофобный слой адсорбированных молекул, экранирующий металл от влаги;

не вызывать коррозии металлов и не разрушать лакокрасочных покрытий и уплотнительных материалов;

обладать высокой смачиваемостью по отношению к металлам, полимерам, стеклу;

иметь низкую вязкость при отрицательных температурах; , быть нелетучим и мало испаряемым, пожаробезопасным и не­

горючим; иметь широкую сырьевую базу;

быть нетоксичным.

Жидкости, используемые в настоящее время, не удовлетворяют всему комплексу предъявляемых требований, поэтому в основном оценивают их растворяющую способность, влияние на конструкци­ онный материал, летучесть и вязкость.

3.ТОВАРНЫЕ МАРКИ ЖИДКИХ ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЕЙ

Внастоящее время жидкие противообледенители применяют для борьбы с обледенением как в полете, так и на земле. В наиболь­ шей степени комплексу всех требований отвечают жидкости на ос­ нове этилового спирта и этиленгликоля.

114

Для борьбы с обледенением стекол пилотской кабины в полете используют этиловый спирт, а для предупреждения их от обледене­ ния — специальные составы; для борьбы с обледенением воздушных винтов используют эфиро-альдегидную фракцию — ЭАФ, являю­ щуюся отходом производства этилового спирта. В состав ЭАФ вхо­ дит примерно 90% этилового спирта, около 10% эфиров, альде­ гидов, сивушных масел и метилового спирта. Из-за высокой гигро­ скопичности в составе ЭАФ всегда содержится довольно значитель­ ное количество воды.

Для борьбы с обледенением летательных аппаратов на земле, а также для его предупреждения применяют ЭАФ и этиленгликолевую смесь «Арктика».

При использовании ЭАФ к ней добавляют 5% (по объему) бен­ зина Б-70 и 0,001 г красителя зеленого кислотного 1л. Эти добавле­ ния вызваны необходимостью предупредить применение ЭАФ не по назначению. Такая смесь называется жидкостью ЭАФ. Применение чистой. ЭАФ для борьбы с обледенением самолетов на земле за­ прещается.

В целях экономии при температуре до —8° С применяется смесь, состоящая из 50% жидкости ЭАФ и 50% воды. При температурах от —8° С до —20° С смесь должна состоять из трех частей жидкости ЭАФ и двух частей воды. При более низких температурах применя­ ется жидкость ЭАФ без разбавления водой.

Технология очистки летательных аппаратов от льда заключает­

испарения воды и легколетучих компонентов ЭАФ «а металлической поверхности обшивки самолета остается адсорбированный слой по­ верхностно-активных соединений, экранирующих металл от атмо­ сферной влаги. Поверхностно-активными соединениями, входящими в состав ЭАФ и образующими прочный адсорбированный слой, являются кислородсодержащие органические соединения типа эфи­ ров и спиртов. Продолжительность существования защитного слоя на обшивке зависит от состояния атмосферы и может колебаться в довольно широких пределах.

Кроме жидкости ЭАФ, в последнее время вес более широкое применение находит жидкость «Арктика», представляющая собой смесь этиленгликоля, воды и поверхностно-активных соединений.

Этиленгликоль СгН^ОНЭг— это двухатомный спирт, получа­

115

емый при взаимодействии воды с окисью этилена при нагревании в присутствии катализаторов. По внешнему виду он представляет собой бесцветную, прозрачную жидкость, не имеет запаха и отлича­ ется сладковатым вкусом, сходным со вкусом глицерина. Техниче­ ский этиленгликоль острый и жгучий на вкус. С водой этилен­ гликоль смешивается в любых соотношениях. Он очень гигроско­ пичен: 100 весовых частей его в течение недели поглощают 30 частей веса воды.

При растворении этиленгликоля в воде образуются растворы с низкой температурой замерзания. Характер изменения температуры замерзания в зависимости от содержания воды в этиленгликоле приведен на рис. 58 [22]. По мере увеличения содержания воды в этиленгликоле температура замерзания резко понижается, при этом ■наиболее низкую температуру замерзания (—75° С) имеет смесь, содержащая 33% воды и 67% этиленгликоля. Дальнейшее увеличе­ ние содержания воды повышает температуру замерзания смеси.

Противообледенительная жидкость «Арктика» предназначена для удаления льда с поверхности летательных аппаратов на земле, а также для профилактической обработки поверхностей с целью предупреждения их обледенения.

Жидкость «Арктика» — прозрачная, бесцветная или светло-жел­ того цвета, не имеет запаха, обладает малой летучестью, неогне­ опасна и не содержит механических примесей. Удельный вес жид­ кости при 20°С лежит в пределах 1,0710— 1,0795 г/см3. Температу­ ра замерзанияне выше минус —37° С. При неоднократном нагрева­ нии до +95° С свойства жидкости не изменяются. «Арктика» не вы­

116

ка», нагретую до 80—90° С. При обработке обледеневшей поверх­ ности самолета сначала лед расплавляют в одной точке, а затем сбрасывают .подтаивающий лед струей жидкости. Образующиеся во время распыления жидкости хлопья пены легко сдуваются пото­ ком воздуха при взлете самолета.

Допускается удаление льда горячей водой с последующим не­ медленным опрыскиванием поверхности самолета жидкостью «Арктика».

Профилактическая обработка поверхности самолета применяет­ ся в тех случаях, когда ожидается обледенение — гололед, замерза­ ние выпадающего снега или образование инея. Для профилактики используют холодную жидкость «Арктика», при этом количество остающейся жидкости на поверхности самолета значительно боль­ ше, чем при обработке горячей жидкостью. Опрыскивание произ­ водят так, чтобы пленкой была покрыта вся обработанная поверх­ ность без пропусков.

Продолжительность предохраняющего действия жидкости «Арк­ тика» может сильно колебаться (от 0,5 до 24 ч) в зависимости от состояния атмосферы (температура, ветер, влажность), вида осад­ ков, выпадающих после обработки самолета (переохлажденный дождь, мокрый снег, сухой онег, иней), количества выпавших осадков.

Эффективность жидкости «Арктика» характеризуется следую­ щими данными. Если самолет обработан вечером перед началом образования инея, то на обработанной поверхности иней не образу­ ется в течение 10—12 ч и дольше. При выпадении на обработанную поверхность сухого снега в небольшом количестве на обшивке образуется незамерзающая кашица, которая перед вылетом долж­ на быть сметена. Если снегопад интенсивный и снега выпадает много, то между снегом и обшивкой сохраняется пленка жидкости «Арктика», снег может быть легко удален перед вылетом; если интенсивный снегопад сопровождается понижением температуры, то часть снега около обшивки может замерзнуть и образовать ле­ дяную корочку,, которая не имеет сцепления с обшивкой и легко может быть удалена вместе со снегом.

Мокрый снег большой интенсивности резко сокращает длитель­ ность предохраняющего действия пленки жидкости. Пленка раз­ жижается водой, частично смывается и обмерзание поверхности может начаться через 1—1,5 ч даже при небольших отрицательных температурах наружного воздуха.

При выпадении переохлажденного дождя с образованием голо­ леда срок предохраняющего действия жидкости «Арктика» наи­ меньший. Если образование гололеда интенсивное, то пленка жид­ кости довольно быстро смывается дождем и начинается обмерзание

обшивки.

Оно может начаться уже через 30—50 мин после обработки самолета. При интенсивном обледенении удаление льдообразова­ ний с самолета производят непосредственно перед вылетом.

117

4.МЕРЫ ПРЕДОСТОРОЖНОСТИ ПРИ РАБОТЕ

СПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНЫМИ ЖИДКОСТЯМИ

Жидкие противообледенители при правильном их применении не оказывают влияния на организм человека. Однако если их приме­ нять не по назначению, а также с нарушением правил использова­ ния, они могут вызвать тяжелые отравления.

Внастоящее время вместо этилового спирта из пищевого сырья находят применение гидролизный спирт высшей очистки, гидролиз­ ный спирт «А» и синтетический спирт «Очищенный». В этих спиртах содержится довольно значительное количество органических кис­ лот, альдегидов, сложных эфиров, изопропилового и метилового спирта, сивушных масел, фурфурола и сернистых соединений. При применении этих спиртов внутрь возможны тяжелые отравления.

Всостав ЭАФ, кроме этилового спирта, входит примерно 0,5% альдегидов, 3% эфиров, 1,5% метилового спирта, 3% сивушных ма­ сел и 0,1 % органических кислот. Метиловый спирт является силь­ нейшим ядом, кроме того, сивушные масла также ядозиты. Наличие

вбольшом количестве в ЭАФ этих веществ делает жидкость ядови­ той. Установлены случаи отравления при введении в организм все­ го 5—10 мл метилового спирта, вызвавших полную слепоту. Слепо­ та вызывается также и при приеме внутрь меньших доз метилового спирта, но повторяющихся неоднократно (наступает перерождение зрительного нерва и сетчатки глаза).

Характерными признаками отравления при попадании ЭАФ внутрь является: беспокойство, двигательное возбуждение, покрас­ нение или резкая бледность лица с легким посинением кожи, голо­ вокружение, головная боль, шум в ушах, покраснение слизистой оболочки глаза, резкое расстройство зрения (двойное изображение, снижение зрения до полной слепоты), сильные головные боли, боли в животе, рвота, понос. Кожа холодная, липкая, температура тела понижается, пульс слабый, дыхание поверхностное.

Кроме указанных, ядовитым является также этиленгликоль, входящий в состав жидкости «Арктика». Он относится к малолету­ чим веществам. Давление его пара при 10°С составляет 0,2 мм рт. ст, а воды 9,2 мм рт. ст, т. е. в 46 раз больше. Следова­ тельно, в обычных эксплуатационных условиях больших скоплений парообразного этиленгликоля не бывает.

Наиболее опасен этиленгликоль в жидком виде при приеме его внутрь. В этом случае вредное и особо опасное действие этиленгли­ коля на организм человека может проявиться различно с преиму­ щественным поражением центральной нервной системы, почек, легких. Этиленгликоль вызывает также серьезные расстройства сердечно-сосудистой системы человека. За периодом возбуждения и учащения сердечных сокращений наступает период угнетенного состояния, уменьшается кровяное давление.

В организме человека этиленгликоль подвергается химическим превращениям (окисляется), в результате которых возникают но­ вые вещества — клиоксаль, гликолевая и щавелевая кислоты. Эти

118

вещества особенно ядовиты. Поражение почек, например, происхо­ дит вследствие отложения в них больших количеств кальциевых солей щавелевой кислоты. Таким образом, этиленгликоль, принятый внутрь, вызывает поражение жизненно важных органов человека и в зависимости от принятого количества может вызвать отравление различной степени — от легкого до тяжелого со смертельным ис­ ходом .

Установлено, что легкое отравление наступает при приеме внутрь 30—50 г этиленгликоля. Смертельная доза для человека составляет

100—150 г.

В аэродромных условиях опасным является вдыхание мелко распыленной жидкости «Арктика» — аэрозоля. Поэтому оператор, обрабатывающий самолет, должен пользоваться респираторами. Не следует допускать попадания жидкости также на незащищенные участки кожи лица и рук.

Г л а в а 5

Р А С Т В О Р И Т Е Л И И С М Ы В К И

1. КЛАССИФИКАЦИЯ МОЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

При техническом обслуживании и ремонте летательных аппара­ тов возникает необходимость в очистке загрязненных в процессе эксплуатации частей и деталей планера и двигателя. Моечно-очис­ тительные работы являются составной частью разборочно-сбороч- ного процесса, причем их удельный вес в общих трудовых затратах довольно велик. Установлено, что при капитальном ремонте лета­ тельных аппаратов на очистку приходится примерно 20—23% об­ щих трудовых затрат [18].

Качество моечно-очистительных работ перед разборкой и непо­ средственно перед сборкой оказывает влияние, в первую очередь, на качество капитального ремонта, а также на уровень производи­ тельности труда при разборочных работах. Качество моечно-очисти­ тельных работ находится в прямой зависимости от применяемых моющих средств.

Сохранение внешнего вида летательного аппарата также требу­ ет регулярной очистки от загрязнений. Очистка обшивки самолета от загрязнений должна производиться не только для сохранения «потребительского вида», но также для сохранения аэродинамиче­ ских его характеристик. Подсчитано, например, что при полетах из Америки в Европу на самолетах с загрязненной обшивкой расход топлива увеличивается на 3%. Своевременное и качественное вы­ полнение очистки в большей мере определяет надежность работы и срок службы летательных аппаратов, т. е. их важнейшие техникоэкономические показатели.

. В настоящее время существует несколько методов очистки от загрязнений, которые можно разделить на две большие группы; механические и физико-химические. При использовании механиче­

119