Приложение 7. Методика прогнозирования льдообразований на аэродромных покрытиях

Приложение 7

Методика прогнозирования льдообразований на аэродромных покрытиях

 1. Назначение и область применения Методики                             

 2. Основные    исследования    прогнозирования    льдообразований    на 

    искусственных покрытиях аэродромов                                   

 3. Методика определения наличия и прогнозирования льдообразования       

1. Назначение и область применения Методики

Настоящая Методика предназначена для использования аэродромными службами аэропортов в качестве пособия при составлении ориентировочного прогноза возможности льдообразования на искусственных покрытиях аэродромов.

При составлении прогноза льдообразования необходимо использовать наряду с расчетными параметрами настоящей Методики данные аэродромного метеорологического центра (АМЦ).

Методика разработана на основе исследований, проведенных ГПИ и НИИ Аэропроект.

2. Основные исследования прогнозирования льдообразований на искусственных покрытиях аэродромов

Исследованиями установлены следующие интервалы значений параметров покрытия и приземного слоя воздуха, при которых происходит льдообразование:

- температура воздуха от 1 до минус 5°С;

- относительная влажность воздуха от 86 до 98%;

- дефицит точки росы от 0 до минус 7°С;

- разность температур воздуха и поверхности покрытия от 2 до 4°С.

- разность температур поверхности покрытия и точки росы от 0 до минус 2°С.

При условиях, характеризуемых значениями одного или нескольких из названных параметров, не входящих в указанные интервалы, как правило, льдообразования на покрытии не происходит.

Взаимосвязь параметров, характеризующих возможность льдообразования, приведена в виде номограммы на рис. 1. Обозначения, приведенные на номограмме:

Т   - температура  воздуха  в  слое толщиной не более 2 см от поверхности

 в

      покрытия, °С;

фи  - влажность воздуха у поверхности покрытия,%,

Т   - дефицит  точки  росы (разность температур воздуха и точки росы  при

 р

      данной влажности), °С;

Т   - температура  поверхности покрытия (средняя величина по толщине слоя

 п

      на глубину 3 мм), °С.

Номограмма позволяет при известных параметрах системы "Приземный слой - поверхность покрытия" определить путем графических построений вероятность льдообразования, а при использовании прогнозируемых значений параметров позволяет составить предварительный прогноз возможности льдообразования.

Степень надежности прогноза льдообразования, полученного с помощью номограммы, определяется степенью надежности значений используемых параметров.

3. Методика определения наличия и прогнозирования льдообразования

 3.1. Последовательность определения наличия льдообразования  с  помощью 

      номограммы                                                         

 3.2. Прогнозирование льдообразования                                    

 3.3. Последовательность   расчетов    при    определении    температуры 

      поверхности ИВПП                                                   

 3.4. Учет влияния химического реагента на температуру льдообразования   

Методика определения наличия или прогнозирования льдообразования с помощью номограммы (рис. 1) основана на нахождении места расположения точек с заданными параметрами относительно площадей номограммы, характеризующих условия с разной степенью вероятности льдообразования. При расположении точек в пределах площадей АВСДЕ на I и III квадрантах параметры соответствуют условиям, при которых в 100% случаев наблюдается льдообразование.

При расположении точек в пределах площади АВСДЕ только в одном I или III квадрантах параметры соответствуют условиям, при которых в 90% случаях наблюдается льдообразование.

При расположении точек вне пределов площадей АВСДЕ, но в пределах площадей BLДК I и III квадрантов параметры соответствуют условиям, при которых льдообразование отсутствует, но при незначительном изменении параметров льдообразование возможно. Попадание точек, характеризующих параметры системы, в площадь BLДК говорит о необходимости постоянного контроля за параметрами системы.

Номограмма может быть использована для естественных условий льдообразований, т.е. данные номограммы не учитывают изменений условий льдообразования вследствие воздействия химического реагента и высокотемпературных газовоздушных потоков от работающих авиадвигателей.

3.1. Последовательность определения наличия льдообразования с помощью номограммы

Необходимые исходные данные: температура и влажность воздуха в приземном слое и температура поверхности покрытия.

Порядок работы:

по шкале Т_в через точку, соответствующую температуре воздуха Т_в, проводится горизонтальная линия в квадранте II до пересечения с линией, соответствующей влажности в точке O_1;

из точки О_1, проводится вертикальная линия в I квадранте до пересечения с горизонтальной линией в точке О_2, проходящей через точку шкалы Т_п соответствующую температуре поверхности покрытия;

через точку шкалы Т_вх соответствующую температуре воздуха, проводится вертикальная линия в квадрант III до пересечения с горизонтальной линией в точке О_3, проходящей через точку шкалы Т_п, соответствующую температуре поверхности покрытия.

Точка О_2 расположена вне площади АВСДЕ в квадранте I, а в квадранте III точка О_3 принадлежит площади АВСДЕ. Это означает, что при условиях Т_в = -4°С; Т_п = -5°С и фи = 90%, в 90% случаев наблюдается льдообразование при тех же температурах, но при фи=95% пересечение с линией Т_п (точка О_2) окажется в площади АВСДЕ, что соответствует 100% случаев льдообразования.

При параметрах системы Т_в = -2°С; Т_п = -7°С; фи = 90% точки Р_2 и Р_3 находятся вне площадей АВСДЕ в квадранте I, а в квадранте III точка О_3 принадлежит площади АВСДЕ, что означает отсутствие льдообразования, но находятся в пределах площади BLДК, что говорит о необходимости постоянного контроля параметров системы, так как при повышении температуры покрытия до минус 6°С (точки Р???# и РЗ) условия соответствуют 100% случаев льдообразования.

3.2. Прогнозирование льдообразования

При прогнозировании льдообразования необходимо использовать прогнозируемые значения Т_в, Т_п и фи.

В настоящее время аэродромы ГА не оборудованы датчиками температуры воздуха и покрытия в приземном слое, поэтому для практического применения номограммы могут быть рекомендованы полученные закономерности между температурой воздуха, измеренной АМЦ, и температурой поверхности покрытия, полученной в процессе исследований в аэропорту Курумоч.

В качестве температуры воздуха в приземном слое может быть использована с погрешностью +-0,5°С температура воздуха, измеренная АМЦ штатными методами. Наибольшую сложность представляет определение температуры поверхности покрытия.

Температура поверхности покрытия определяется изменением термодинамических параметров системы, зависящих, в первую очередь, от кондуктивного, радиационного и конвективного теплообмена поверхности и окружающей среды.

Динамика изменения температуры покрытия зависит от динамики температуры воздуха, в результате испытаний получена зависимость отношения градиентов температур покрытия и воздуха от степени облачности, которая представлена графически на рис. 2.

Использование приведенной на рис. 2 зависимости возможно при определении точки отсчета температур воздуха и покрытия. За такую точку отсчета может быть принята температура воздуха, которая, как правило, в течение суток два раза совпадает с температурой поверхности покрытия.

Из анализа суточного хода температур воздуха и поверхности ИВПП установлена взаимосвязь, приведенная в табл. 1, между временем суток, когда температура воздуха практически равна температуре поверхности покрытия, и степенью облачности.

На температуру поверхности оказывает влияние скорость ветра. Так, при скорости 5 м/с, температура поверхности на 1°С ниже температуры при отсутствии ветра.

Таблица 1

Время суток, соответствующее равенству температур воздуха и покрытия

Месяц	Степень облачности
	Ясно < 4 баллов	4 балла	Пасмурно > 4 баллов
Декабрь, январь Ноябрь, февраль, Март	6 - 7 12 - 13 5 - 6 14 - 15	8 - 9 14- 15 7 - 8 15 - 16	9 - 10 15 - 16 6 - 9 17 - 18

3.3. Последовательность расчетов при определении температуры поверхности ИВПП

Пример. Определить температуру поверхности в конце февраля в 19 ч. Облачность 6 баллов, температура воздуха в 19 ч - Т_в19 = - 8°С.

Из графика рис. 2 определяется отношение градиентов (при облачности 6 баллов)

             Дельта Т

                     п

            ----------- = 0,5.

             Дельта Т

                     в

Из табл. 1 определяется время, когда Т_в = Т_п , при облачности выше 4 баллов Т_в = Т_п в феврале в 17-18 ч.

По данным АМЦ устанавливается, что Т_в в 17 ч была минус 5°С или Т_в17 = T_п17 = -5°С.

Вычисляется степень снижения температуры покрытия за период в 2 ч

                                           Т   - Т

                                            в17   п19    3

    Дельта Т = Дельта Т х 0,5; Дельта Т = ----------- = --- = 1,5°С;

            п          в               в     19 - 17     2

                        Дельта Т  = 0,75°С

                                п

   Дельта Т    = Дельта Т    - Дельта Т  х (19 - 17) = -5 - 1,5 = -6,5°С

           п19           п17           п

Таким образом, расчетная температура поверхности в 19 ч составляет минус 6,5°С.

При наличии ветра скоростью 5 м/с температура поверхности будет минус 7,5°С.

Вычисленная температура поверхности используется при определении с помощью номограммы возможности льдообразования.

3.4. Учет влияния химического реагента на температуру льдообразования

При прогнозировании льдообразования следует учитывать возможность снижения температуры льдообразования за счет остаточного действия химического реагента типа Карбамид.

При применении химического реагента льдообразование происходит вследствие замерзания его водного раствора. Температура замерзания водных растворов химреагента в зависимости от концентрации приведена в табл. 2.

Таблица 2

Концентрация раствора,%		5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
Темпе- ратура замер- зания раство- ра	АНС	-1,2	-2,5	-3,9	-5,2	-6,8	-8,5	-10,2	-13	-16	-19,5
	Карбамид	-1,2	-2,6	-4	-5,8	-7,8	-10	-	-	-	-

Концентрация раствора химического реагента, образующегося на покрытии вследствие выпадения снега или переохлажденного дождя, может быть определена для нормы россыпи химреагента в 100 г/м2 по табл. 3.

Таблица 3

Концентрация, %	50	33,3	25	20	14,2	10	6,25	4,75
Толщина слоя воды, мм	0,1	0,2	0,3	0,4	0,6	0,9	1,5	2

Примечание. При выпадении осадков в виде снега толщина слоя воды может быть принята равной 0,1 от толщины слоя свежевыпавшего снега.

Прогнозируемая толщина слоя воды может быть определена по прогнозируемой интенсивности осадков на АМЦ.

4. Регистрация результатов наблюдения

Регистрация результатов наблюдения с целью прогнозирования возможности льдообразования ведется в специальном журнале, форма которого приведена в табл. 4.

Наблюдения и регистрация результатов осуществляется только в периоды, характерные для данной местности условиями льдообразования, как правило, при температурах воздуха от 1 до - 6°С.

Таблица 4

Журнал прогнозирования льдообразования

Дата	Время суток	Темпера- тура воздуха, Т_в, °С	Влаж- ность воздуха ,%	Ско- рость ветра,  м/с	Облач- ность, баллы	Вид, интенсив- ность осадков, (по воде) мм/ ч	Время начала льдообразования на покрытии			Принимаемые меры предупреждения и расходы, т		Дополни- тельные данные
							Прогноз по АМЦ	Прогноз факт по расчету		Х/р	Ави- а-ГСМ
Пример заполнения
20.02.86	8.00	-5	90	3	6	-	-	-
	10.00	- 5	90	4	6	-	-	-
	12.00	-4	92	4	7	Снег, 0,1	Снег
	14.00	-3	92	5	6	Снег, 0,1	Снег
	16.00	-3	92	6	6	-	-
	18.00	-4	90	5	5	-	-
	х 20.00	-5	90	4	5	-	-	Гол. нет	Гол. нет		-	-
	22.00	-6	89	4	4	-	-
	24.00	-4	92	6	4	-	-
25.02.86	х 2.00	-2	96	6	4	-	-	Гол.	Гол.	10(3 РУМ)	-

Примечание: "х " - время прогноза.