Tunel NASA generuje dekady danych o bezpieczeństwie oblodzonych samolotów
W dniu 13 września 1944 r. naukowcy poddali samolot Bell P-39L Airacobra działaniu niskich temperatur i lodowatego strumienia wody w nowym tunelu badawczym IRT (Icing Research Tunnel) Narodowego Komitetu Doradczego Aeronautyki (NACA) w celu zbadania oblodzenia podczas lotu. Od czasu pierwszego uruchomienia w Aircraft Engine Research Laboratory (obecnie Glenn Research Center NASA) w Cleveland, obiekt działa regularnie od 80 lat i pozostaje najstarszym i jednym z największych tuneli oblodzeniowych na świecie.
Krople wody w chmurach mogą zamarzać na powierzchniach samolotów w określonych warunkach atmosferycznych. Gromadzenie się lodu na przednich krawędziach skrzydeł i ogona powoduje znaczny spadek siły nośnej i gwałtowny wzrost oporu powietrza. Lód może również blokować wloty silników i zwiększać masę samolotu. NASA ma długą tradycję pracy nad zrozumieniem warunków powodujących oblodzenie i opracowywaniem systemów, które zapobiegają gromadzeniu się lodu i usuwają go. NACA zdecydowała się zbudować nowy tunel przeciwoblodzeniowy przylegający do laboratoryjnego tunelu aerodynamicznego Altitude Wind Tunnel, aby wykorzystać jego potężny sprzęt chłodzący i bezprecedensowy system chłodzenia. System, który może obniżyć temperaturę powietrza do około -30 stopni Fahrenheita, wytwarza realistyczne i powtarzalne warunki oblodzenia za pomocą systemu dysz natryskowych, który tworzy małe, bardzo zimne kropelki i wentylator napędowy, który generuje prędkość powietrza do 374 mil na godzinę.
Dwa podstawowe tunele przeciwoblodzeniowe przez krótki czas działały w Langley Memorial Aeronautical Laboratory NACA w Hampton w Wirginii, ale badania nad oblodzeniem opierały się głównie na testach w locie. Wyrafinowany nowy tunel w Cleveland oferował bezpieczniejszy sposób badania fizyki oblodzenia, testowania systemów odladzania i opracowywania oprzyrządowania przeciwoblodzeniowego.
Podczas II wojny światowej oblodzenie wlotu było kluczowym czynnikiem przyczyniającym się do ciężkich strat poniesionych przez samoloty C-46 lecące z misjami zaopatrzeniowymi do wojsk alianckich w Chinach. W lutym 1945 roku duża czerpnia powietrza z C-46 Commando została zainstalowana w tunelu, gdzie naukowcy ustalili przyczynę problemu i przeprojektowali czerpnię, aby zapobiec przedostawaniu się zamarzających kropelek wody. Modyfikacje zostały później włączone do C-46 i Convair C-40.
Mimo tych wczesnych sukcesów, inżynierowie NACA zmagali się z ulepszeniem systemu rozpylania kropel wody w obiekcie z powodu braku małych dysz zdolnych do wytwarzania wystarczająco małych kropel. Po latach uporczywych prób i błędów, w 1950 roku nastąpił przełom w postaci 80-dyszowego systemu, który wytwarzał jednolite mikroskopijne kropelki potrzebne do prawidłowej symulacji naturalnej chmury oblodzenia.
Użycie IRT wzrosło w latach 50-tych, a kontrolowane warunki wytwarzane przez obiekt pomogły naukowcom zdefiniować specyficzne warunki atmosferyczne, które powodują oblodzenie. Civil Aeronautics Authority (prekursor Federalnej Administracji Lotnictwa) wykorzystał te dane do ustanowienia przepisów dotyczących samolotów na każdą pogodę. Obiekt przyczynił się również do opracowania nowych zabezpieczeń przeciwoblodzeniowych dla anten i silników odrzutowych oraz rozwoju systemów odladzania z cyklicznym ogrzewaniem.
Sukces programu przeciwoblodzeniowego NACA, wraz ze zwiększonym wykorzystaniem silników odrzutowych - które umożliwiły przelot nad pogodą - zmniejszył potrzebę dodatkowych badań nad oblodzeniem. Na początku 1957 roku, tuż przed przejściem NACA do NASA, program oblodzenia ośrodka został zakończony. Niemniej jednak IRT pozostało aktywne przez lata 60. i 70. wspierając testy przemysłowe.
W połowie lat 70. pojawiły się nowe kwestie związane z oblodzeniem ze względu na zwiększone wykorzystanie helikopterów, regionalnych samolotów pasażerskich i samolotów lotnictwa ogólnego. W lipcu 1978 r. centrum zorganizowało warsztaty na temat oblodzenia, na których zebrało się ponad 100 ekspertów z całego świata i lobbowało za przywróceniem programu badań nad oblodzeniem NASA.
Agencja zgodziła się zapewnić fundusze na wsparcie niewielkiego zespołu badaczy i zwiększenie liczby operacji związanych z oblodzeniem. W 1982 r. śmiertelna katastrofa lotnicza spowodowana oblodzeniem skłoniła NASA do przywrócenia pełnoprawnego programu badań nad oblodzeniem.
Później zmodernizowano prawie wszystkie główne elementy tunelu. Wykorzystanie IRT gwałtownie wzrosło, a w tym okresie na nowe testy trzeba było czekać co najmniej rok. W 1988 roku obiekt działał więcej godzin niż w jakimkolwiek roku od 1950 r.
Obiekt był wykorzystywany w sposób komplementarny z samolotem Twin Otter i symulacją komputerową w celu ulepszenia systemów odladzania, narzędzi predykcyjnych i oprzyrządowania. Testy IRT przyspieszyły również certyfikację śmigłowca OH-60 Black Hawk na każdą pogodę. W latach 90-tych program oblodzenia zwrócił uwagę na zwalczanie przechłodzonych dużych kropelek, które mogą powodować gromadzenie się lodu w obszarach niechronionych przez systemy odladzania krawędzi natarcia, oraz oblodzenie płaszczyzny ogonowej, które może powodować przechylanie się samolotów podmiejskich do przodu.
IRT był jednym z najbardziej ruchliwych obiektów w centrum w 2000 roku i nadal utrzymuje stały harmonogram testów, badając oblodzenie silników turbowentylatorowych i śmigieł, udoskonalając testy modeli obrotowych, walidując modele 3D i wiele więcej. IRT zostało wykorzystane do opracowania prawie każdego nowoczesnego systemu ochrony przed oblodzeniem, dostarczyło kluczowych danych dotyczących środowiska oblodzenia agencjom regulacyjnym i zweryfikowało wiodące oprogramowanie do przewidywania oblodzenia. Po 80 latach pozostaje kluczowym narzędziem do utrzymania wiodącej pozycji NASA w dziedzinie oblodzenia.
Więcej zasobów:
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
