מדינת ישראלדיווח טלפוני מיידי על תאונה או תקרית חמורה 24 שעות ביממה:050-6212329
משרד החוקר הראשי
עמוד הביתבטיחות טיסההתקרחות מאייד - סכנה ממשית

התקרחות מאייד - סכנה ממשית

אחת מהסכנות הממשיות האורבות למטוס בוכנה עם קרבוראטור, קשורה להתקרחות המאייד. מחקרים רבים נעשו בעקבות התופעה ומאמרים אין ספור נכתבו אודותיה.

הבעיה חריפה במיוחד, לאור העובדה שלרוב אין סימנים חיצוניים הנראים לעין, שיכולים להעלות חשד בדבר אפשרות לקיום תנאים אטמוספריים שיכולים להוביל להתקרחות המאייד.
כאמור, פורסמו הוראות לרוב ואחת האחרונות, מטעם ה - FAA פורסמה בתאריך 30 ביוני 2009, במסגרת SAIB-CE-09-35:  SPECIAL AIRWORTHINESS INFORMATION BULLETIN. במבוא להוראה הנ"ל צוין, כי בעשור אחד (1998 - 2007), בארצות הברית בלבד, אירעו 212 תאונות כתוצאה מהתקרחות מאייד. בתאונות נספו ונפצעו רבים. בהוראה הנ"ל ציין ה - FAA, כי על הטייסים לדעת, כי התקרחות מאייד אינה מתרחשת רק בתנאי קיפאון והיא יכולה להתרחש בטמפרטורת שמעל נקודת הקיפאון, כאשר קיימת לחות גבוהה באוויר.
התקרחות מאייד ניתנת להבחנה באמצעות נפילת סל"ד, כאשר מותקן במנוע פרופלור עם זווית קבועה, או בנפילת לחץ סעפת במנועים שבהם מותקן פרופלור עם סל"ד קבוע. בשני הסוגים (מקרים) בהתרחש התקרחות, תובחן פעולה לא חלקה של המנוע. הוראת ה-FAA הנ"ל מסיימת בהמלצות כדלקמן: על מנת למנוע התקרחות מאייד, על הטייס:
  • לוודא תפקוד נאות של מערכת חימום המאייד בעת בדיקות הקרקע שלפני ההמראה
  • להפעיל את חימום המאייד, בגישה ובהנמכה, כאשר מתופעל המנוע בכוח נמוך, או כאשר בתנאים המטאורולוגים השוררים ישנה אפשרות להתקרחות המאייד
  • על הטייס להכיר את סימני האזהרה להתקרחות המאייד ובכללם:
    • ירידה של סל"ד המנוע במנועים שבהם מותקן פרופלור עם זווית פסיעה קבועה
    • נפילה בלחץ סעפת במנועים שבהם מותקן פרופלור עם סיבובים קבועים
    • בשני המקרים, בדרך כלל, תורגש פעולת מנוע שאינה חלקה

מידע אודות התופעה

לא אחת קורה שמבחינים בנפילת סל"ד מנוע או בעבודה בלתי סדירה שלו, מסיבות שאינן קשורות במצבו המכאני של המנוע.
הסיבות להפרעת התפקוד, מקורן בזרימה בלתי תקינה של תערובת הדלק למנוע, עקב המצאות קרח במאייד. תופעת הקרח במאייד מתרחשת בעיקר בתנאים של מהירות אויר נמוכה ו/או בסל"ד נמוך - בטיסה איטית, בעת הנמכה, בגלישה ולקראת נחיתה. אולם, ידועים מקרים בתעופה בהם הופיעה התקרחות גם במצבי טיסה אחרים.
בתנאי אטמוספרה מסוימים ייווצר קרח במאייד, תוך פרק זמן שמשכו הוא כמה עשרות שניות.

איך נוצר הקרח

בניגוד למחשבה "תמימה" ומקובלת בנושא – טמפרטורת האוויר החיצונית אינה מחויבת להימצא מתחת לנקודת הקיפאון על-מנת ליצור קרח.
צינור הוונטיורי במאייד, פועל כאמצעי קירור, על בסיס העיקרון של נפילת הלחץ עם עליית המהירות, ועם נפילת הלחץ נגרמת ירידה בטמפרטורה.
עקב זרימת האוויר רווי הדלק במאייד, יורדת הטמפרטורה ב-20° צלסיוס לערך. ירידת הטמפרטורה מרווה את האוויר ו"מוציאה" ממנו את המים. המים מצטברים והופכים לקרח כשהטמפרטורה במאייד יורדת אל מתחת לנקודת הקיפאון. אין זה בלתי רגיל, איפה, שקרח ייווצר במאייד כאשר הטמפרטורה החיצונית עולה על -20°  צלסיוס .
טמפרטורת נקודת הטל, הנה גורם חשוב בהיווצרות הקרח, שכן, ככל שהמרווח בין טמפרטורת נקודת הטל וטמפרטורת האוויר החיצוני מצטמצם, כן גדלים הסיכויים לרוויה ולהצטברות מים לאחר מכן. עם ירידת הטמפרטורה במאייד יופיע הקרח. (כאשר טמפרטורת נקודת הטל שווה לטמפרטורה החיצונית, אזי הלחות הנה 100%).

טמפרטורת נקודת הטל - הגדרה

טמפרטורת נקודת הטל (DEW-POINT TEMPERATURE) מוגדרת, כטמפרטורה שאליה יש לקרר אוויר בלתי רווי בלחץ קבוע, עד שהוא יגיע לרוויה ביחס למשטח מים. ככל שהאוויר מתקרר, לחץ האדים שבתוכו הולך ומתקרב ללחץ האדים ברוויה. דבר זה נובע מכך, שלחץ האדים ברוויה הולך וקטן ככל שהטמפרטורה יורדת, ואילו לחץ האדים שבתוך האוויר נשאר קבוע, מאחר שאנו לא מכניסים ולא מוציאים אדים מהאוויר.
ברגע שלחץ האדים באוויר שווה ללחץ האדים ברוויה, תיווצרנה על-פני משטחים מוצקים (למשל, שמשות של מכוניות) טיפות טל. 
מתוך ההגדרה של טמפרטורת הטל אנו יכולים לקבוע, שהלחות היחסית, היא היחס בין לחץ האדים ברוויה בטמפרטורת הטל, לבין לחץ האדים ברוויה בטמפרטורה המקורית של האוויר (לפני שקיררנו אותו).
על בסיס ידיעת הטמפרטורה החיצונית וטמפרטורת נקודת הטל (אותה ניתן לקבל מתחנה מטאורולוגית) ובהתבסס על חישוב מפל הטמפרטורה במעבר הוונטורי של המאייד, במנועי בוכנה, יצרו מדענים את "גרף ההתקרחות". בגרף מסומנים ארבעה אזורים צבועים, המציינים את חומרת ההתקרחות בכל אזור. לצורך בדיקת תנאי התקרחות ששררו באירוע מסוים, מציבים על גבי הגרף את הטמפרטורה החיצונית ואת טמפרטורת נקודת הטל. אם נקודת המפגש שלהם נופלת על אחד מהאזורים המסומנים בגרף,  בוחנים את משמעות  חומרת ההתקרחות, כפי שהיא מצוינת במקרא הצמוד לגרף.

carburettor icing-probability chart

המצב האופטימאלי להתקרחות מאייד

כאשר הטמפרטורה החיצונית הנה 20° צלסיוס וגם טמפרטורת נקודת הטל הנה 20° צלסיוס, נוצרים במאייד התנאים האופטימאליים להתקרחות, וזאת משום שמפל הטמפרטורה במאייד הנו 20° צלסיוס. כתוצאה מנתונים אלה, טמפרטורת האוויר במאייד תהיה אפס מעלות ואז מתחיל להיווצר הקרח.
יש לזכור, שאומנם הנתונים הנ"ל מייצגים מצב אופטימאלי להתקרחות, אולם הקרח יכול להיווצר גם בטמפרטורה נמוכה יותר או גבוהה יותר ואף באוויר שאינו רווי. אולם עם נפילת הטמפרטורה, כמות אדי המים המצויה באוויר פוחתת ומכאן שגם כמות הקרח שנוצרת, פוחתת והולכת.
מחקרים רבים נעשו בנושא, סביב משתנים שונים, הקשורים לתופעה, מתוך כוונה ליצור מעין "חוקי אצבע" שיעזרו לטייס לקבל מידע אודות ההסתברות לקבל התקרחות מאייד באזור שבו הוא מתעתד לטוס. על פי מחקרים עדכניים, כאשר שוררת טמפרטורה של 15 מעלות צלסיוס והלחות היחסית לפחות בת 50%, אזי מתקיים מצב של סיכון גבוה ביותר לקבלת התקרחות מאייד.

כיצד מתמודדים עם הבעיה

האמצעי היעיל ביותר להתמודד עם הבעיה הנו חימום המאייד. במרבית מטוסי הבוכנה בעולם (עם מאייד), מצויד המנוע במערכת כזו הניזונה מאוויר חם המגיע מצינור הפליטה של המנוע. מקובל להפעיל את החימום בהנמכה, בגלישה ובגישה לנחיתה.
חימום האוויר במאייד, נועד למנוע מטמפרטורת האוויר לרדת אל מתחת לנקודת הקיפאון שבה נוצר הקרח. החימום משמש כגורם נגד התקרחות ולא כמרחיק קרח. עפ"י דרישות ה - FAA, על מערכת החימום של המאייד להעלות את הטמפרטורה בתחומים שבין 65° - 15° צלסיוס.
משהופעל החימום, בלא שנוצר קרח, תאובחן נפילת סל"ד במנוע או ירידת לחץ הסעפת (מותנה בסוג הפרופלור). אם היה קרח במאייד, תורגש תחילה עליה בסל"ד וכן בלחץ הסעפת ולאחריה תורגש ירידה. עם הפסקת החימום, תורגש עליה נוספת בסל"ד או בלחץ הסעפת.
הפעלת חימום המאייד לאחר כביית מנוע באוויר אינה יעילה, וזאת משום שסעפת הפליטה אינה מכילה עוד אוויר חם היכול להמיס את הקרח.

 

הודעות החוקר הראשי

רביעי, 11 אוקטובר 2017
השתבשות נחיתה של מרחף ופגיעה קשה בקרקע (69-17)
מס' הודעה: 1202 | מידע על אירוע בטיחותי מס' 69-17 לגבי תאונת מרחף באתר הרחיפה במבוא חמה בתאריך 4.8.2017
קרא עוד...השתבשות נחיתה של מרחף ופגיעה קשה בקרקע (69-17)
רביעי, 11 אוקטובר 2017
קנגורו בנחיתה ונזק לקדמת המטוס (68-17)
מס' הודעה: 1201 | מידע על אירוע בטיחותי מס' 68-17 לתאונה שארעה למטוס טכסן HYN, בתאריך 10.10.2017 במנחת ראשון.
קרא עוד...קנגורו בנחיתה ונזק לקדמת המטוס (68-17)
שני, 09 אוקטובר 2017
אובדן שליטה ונפילה לשטח סבוך (66-17)
מס' הודעה: 1200 | מידע על אירוע בטיחותי מס' 66-17 לתקרית שארעה בתאריך 7.10.2017 למרחף שיצא מאתר הר האר"י.
קרא עוד...אובדן שליטה ונפילה לשטח סבוך (66-17)
לכל הודעות החוקר הראשי
למעלה