Oblodzenie – czyli kilka słów o warunkach jego powstawania w czasie lotu.
Uzyskując Świadectwo Kwalifikacji Operatora Bezzałogowego Statku Powietrznego (BSP) musimy posiadać pełną świadomość tego, że wkraczamy w świat lotnictwa załogowego. Czynniki meteorologiczne tak samo wpływają na loty załogowców jak i bezzałogowców. Dzieli nas pułap oraz prędkość lotu.
Przygotowując się do lotów dronem musimy uwzględnić, pośród wielu ważnych elementów, jeden z najważniejszych. Jest to analiza pogody, którą musimy przeprowadzić pod kątem realizacji konkretnego zadania. Aby powyższa analiza była skuteczna, musimy ją przeprowadzić dwuetapowo. Pierwszym etapem jest analiza wstępna podczas planowania zadania, a drugim jest analiza pogody bezpośrednio przed lotem w dniu wykonania zadania.
Podczas takiej analizy musimy uwzględnić wiele czynników. Dzisiaj omówimy bardzo istotny czynnik ze względu na bezpieczeństwo wykonywanych lotów, o którym Operatorzy BSP często zapominają. Jest to oblodzenie oraz okoliczności w jakich powstaje.
Jak powstaje oblodzenie BSP w czasie lotu
Według definicji, na podstawie najlepszego podręcznika meteorologii jaki wpadł mi w ręce podczas całej kariery lotniczej „Meteorologia dla potrzeb szybownictwa” autorstwa Marcina Schmidta, oblodzeniem nazywamy tworzenie się powłoki lodowej na powierzchni statku powietrznego. Jest ono zależne od stanu fazowego wody w atmosferze i warunków pogodowych, a więc od warunków lotu. Przyczyną tworzenia się powłoki, jest:
– bezpośrednie osiadanie kryształków lodu lub śniegu na powierzchni drona,
– zamarzanie kropelek deszczu lub chmury przy zetknięciu się ich z dronem,
– resublimacja pary wodnej na powierzchni drona.
Aby powstała powłoka lodowa, w powietrzu musi znajdować się duża ilość skondensowanej pary wodnej, a temperatura powietrza powinna wynosić koło 0°C. Mogą występować również przechłodzone krople wody, które nie zamarzają nawet w temperaturach od -15 do -20°C. Taka sytuacja ma miejsce w chmurach oraz zamgleniach, dlatego pomijając aspekty prawne, naszymi dronami nie powinniśmy wykonywać lotów w takich okolicznościach ponieważ grozi to szybkim unieruchomieniem naszej maszyny. Przekłada się to na bezpieczeństwo wykonywania lotów. A przecież posiadając Świadectwo Kwalifikacji jesteśmy świadomym oraz w pełni odpowiedzialnym Operatorem BSP. Pamiętajmy więc, że najintensywniejsze oblodzenie może występować w przedziale temperatur pomiędzy 0°C a -10°C.
Musimy pamiętać również o tym, że z oblodzeniem możemy spotkać się również przy bezchmurnym niebie. Dzieje się tak, kiedy temperatura drona jest niższa od temperatury otaczającego powietrza. Warunki takie możemy spotkać kiedy wykonujemy lot ze zniżaniem. Następuje wówczas proces resublimacji pary wodnej. Intensywność oblodzenia wyraża się w milimetrach grubości lodu narastającego w jednostce czasu.
Intensywność oblodzenia
Rodzaje intensywności oblodzenia:
a) słaba – gdy prędkość narastania oblodzenia jest większa niż 0,1 – 0,3 mm/min i zwykle samoistnie zanika,
b) średnia – gdy prędkość narastania oblodzenia wynosi 0,5 – 1,0 mm/min i daje się zauważyć wpływ oblodzenia na właściwości aerodynamiczne powierzchni nośnych statku powietrznego,
c) silna – gdy prędkość narastania oblodzenia jest większa niż 1 mm/min,
d) katastrofalna – gdy prędkość narastania oblodzenia jest większa niż 1,5 mm/min.
Oblodzenie statku powietrznego może występować w postaci tzw. lodu szklistego (gładkiego i przezroczystego), lodu matowego (porowatego i ziarnistego), szadzi lub szronu.
Szczególnie narażone na oblodzenie są: krawędzie natarcia śmigieł oraz skrzydeł, usterzenie poziome i pionowe. Oblodzeniu ulegają łopaty śmigieł zarówno od strony krawędzi natarcia, jak i częściowo krawędzi spływu (patrz powyższy schemat). Powoduje to spadek siły nośnej, wzrost oporów, drgania łopat, może dojść do asymetrycznego opadania drona. Wykonanie zawisu, gdy dron ma oblodzone łopaty śmigła staje się praktycznie niemożliwe – statek spada na ziemię wskutek utraty siły nośnej.
Zapobieganie powstawaniu oblodzenia statku powietrznego polega na zastosowaniu odpowiednich urządzeń sygnalizacyjnych, ostrzegających o występowaniu oblodzenia w powietrzu, oraz urządzeń sterujących, które automatycznie włączają instalacje przeciwoblodzeniowe płatowca i silników, np. elektryczną, termiczną (ciepłe powietrze z silnika) lub chemiczną (alkoholową).
Pamiętajmy, że to dotyczy załogowców. Nasze drony nie posiadają takich systemów. Musimy kierować się zasadami zdrowego rozsądku oraz właściwą analizą warunków atmosferycznych.
Co możemy zrobić?
Prognozować warunki atmosferyczne możemy sami za pośrednictwem odpowiednich serwisów meteorologicznych. Zdecydowanie polecam serwis www.meteo.pl lub aplikację Meteo ICM tego samego serwisu dostępną w sieci.
Podpowiem trochę, jak możemy taką analizę przeprowadzić na podstawie meteogramu z powyższego serwisu.
Skupiamy się na kilku parametrach.
Temperatura powietrza – czerwona linia, temperatura punktu rosy – niebieskie kropki, ewentualne opady – zielone i brązowe linie pionowe oraz żółte słupki na najniższej części meteogramu, jak również wilgotność względna.
Obserwujemy temperaturę powietrza oraz temperaturę punktu rosy, które zbliżają się do siebie. Wilgotność zaczyna wzrastać, ponieważ im mniejsza różnica pomiędzy wspomnianymi temperaturami, tym bardziej powietrze nasyca się parą wodną. Następuje kondensacja pary wodnej i obserwujemy powstawanie mgieł (żółte pionowe linie na samym dole). Im mniejsza różnica jest pomiędzy wspomnianymi temperaturami tym gęstsza mgła powstaje. Początek kondensacji ma miejsce już około różnicy 1°C.
Jeżeli dodatkowo sprawdzimy poziom izotermy “zero” mamy gotowy przepis na wysokość występowania oblodzenia.
Mając powyższe aplikacje zainstalowane w naszym smartfonie, jesteśmy w stanie przeprowadzić szybką analizę występowania oblodzenia w około 2-3 minuty.
Mam nadzieję, że udało mi się w przystępny oraz krótki sposób przybliżyć aspekt występowania oblodzenia podczas lotów naszymi dronami, i że pomoże to uniknąć wielu niebezpiecznych sytuacji.
Z lotniczym pozdrowieniem.
Jarosław jest wojskowym pilotem instruktorem oraz doświadczalnym w stanie spoczynku. Z zamiłowania oraz trochę zawodowo fotograf i czasami wideo operator. Aktualnie operator BSP również z zamiłowania.
Super dawka wiedzy
Smacznego.
Mhm… aplikacja w smartfonie chroni dron przed oblodzeniem.
A czy nie ma może czujników oblodzenia dedykowanych dla bsp ?
Tak na w razie gdyby temperatura nieoczekiwanie/niepostrzeżenie się zmieniła.
No może sama aplikacja nie chroni. Raczej umiejętna interpretacja informacji które dostarcza. Co do czujników dla BSP. Przy lotach BSP zasilanych z Li-Pol to raczej nie potrzebne. Zmienność pogody nie jest aż tak gwałtowna, by tego nie zauważyć. Z drugiej strony to co mamy w prognozach to jest jakaś… prognoza i uśrednione wartości. Zatem nie koniecznie się sprawdzi. Myślę, że najprostszym rozwiązaniem może być jakaś przenośna mała stacja pogodowa potrafiąca zmierzyć temperaturę i wilgotność. Można też samemu się pokusić o zbudowanie na bazie jakiegoś mikrokontrolera i czujnika, takiego sygnalizatora. W sumie proste i tanie to rozwiązanie.
A czy płyny antyszronieniowe na śmigła się sprawdzą ?