Quando e dove è necessario l'antigelo per il volo supersonico?

Question

Molti aerei sono dotati di dispositivi di riscaldamento per prevenire la formazione di ghiaccio pericoloso. Gli aerei supersonici comprimono rapidamente l'aria, portando a temperature elevate . Il Concorde e il Tu-144 hanno utilizzato il carburante come dissipatore di calore.

Quanto velocemente devi volare in modo che il riscaldamento renda l'antigelo irrilevante? Come dipende dalla parte dell'aereo? Presumibilmente il bordo d'attacco è la prima parte da riscaldare senza anti-ghiaccio. Le condizioni di ghiaccio sono diverse alle tipiche altitudini da supercruise? C'è acqua significativa lassù?

Answer 1

Quanto velocemente devi volare in modo che il riscaldamento renda l'antigelo irrilevante?

La vera temperatura dell'aria (TAT) che la pelle del velivolo percepirà può essere calcolata dalla temperatura statica dell'aria (SAT) e dal numero di Mach:

$$ \frac{\text{TAT}}{\text{SAT}} = 1 + \frac{\gamma - 1}{2} M^2 = 1 + \frac{1}{5} M^2 $$

(utilizzando $ \gamma = 1.4 $per aria). Il SAT di solito non scende sotto i -56,5 ° C nell'atmosfera standard internazionale , che è la temperatura usuale nella bassa stratosfera (dove vola la maggior parte degli aerei supersonici).

Ai numeri di Mach sopra $ \sim 1.24 $ la TAT risultante sarà superiore a 10 ° C, che di solito è definita come la temperatura massima, dove esistono condizioni di congelamento.

Come dipende dalla parte dell'aereo? Presumibilmente il bordo d'attacco è la prima parte da riscaldare senza anti-ghiaccio.

Sì, i bordi d'attacco si scalderebbero maggiormente, ma sono anche l'unica parte dell'aereo che potrebbe accumulare ghiaccio. Gli aeromobili certificati per il volo in condizioni di ghiaccio note hanno generalmente sistemi antighiaccio o antighiaccio sulle prese del motore, sulle eliche e sui bordi d'attacco delle ali, stabilizzatore verticale e orizzontale. Ma non tutti gli aerei hanno questi sistemi su tutte queste superfici perché non sono tutti interessati allo stesso modo. Vedi ad esempio queste domande:

• Perché solo alcuni aeromobili richiedono l'antigelo di coda?
• Perché alcune parti delle ali non sono protette dal sistema anti-ghiaccio delle ali nel B737?

Le condizioni di ghiaccio sono diverse alle tipiche altitudini da supercruise? C'è acqua significativa lassù?

L'umidità è solitamente piuttosto bassa nella stratosfera, il che significa che la formazione di ghiaccio non è in genere un problema qui comunque:

Le masse d'aria stratosferiche campionate sono secche, come previsto, con un'umidità relativa media sull'acqua del 12% e sul ghiaccio del 23%, rispettivamente. Tuttavia, il 2% dei dati stratosferici indica una sovrasaturazione del ghiaccio.

^{( Una legge di distribuzione per l'umidità relativa nella troposfera superiore e nella stratosfera inferiore derivata da tre anni di misurazioni MOZAIC )}

La maggior parte dei fenomeni meteorologici si verificano solo nella troposfera, il che significa che si vola sopra il tempo (anche se i temporali possono spingere le nuvole ad altitudini estreme).