Fenomenul de depunere a gheţii pe suprafeţele aeronavei este cunoscut sub denumirea de givraj.
În zbor, givrajul se poate produce în interiorul norilor, în zone cu precipitaţii care îngheaţă sau în condiţii de cer senin. Pericolele datorate givrajului pe suprafeţele aeronavei constau, pe deoparte în creşterea greutăţii, iar pe de altă parte, în degradarea proprietăţilor aerodinamice ale acesteia. Nu este lipsită de importanţă şi reducerea vizibilităţii prin depunerea gheţei pe parbriz.
Givrajul motorului este de asemenea important de studiat, prin prisma reducerii puterii produse de motor, până la oprirea acestuia.
Apariţia gheţii în carburator se produce ca urmare a efectului de vaporizare a combustibilului și a scăderii presiunii aerului în tubul Venturi, ceea ce determină o scădere bruscă a temperaturii în carburator. Dacă vaporii de apă din aer condensează atunci când temperatura în carburator este la sau sub punctul de îngheț, se poate forma gheața pe suprafețele interioare ale carburatorului, inclusiv pe clapeta de admisie, fig. 1.
Presiunea redusă a aerului, precum și vaporizarea combustibilului, contribuie la scăderea temperaturii în carburator. Gheața se formează în general în vecinătatea clapetei de admisie și în tubul Venturi. Aceasta limitează fluxul de amestec carburant și reduce puterea. Acumularea în cantitate suficientă a gheţii, poate degrada dramatic functionarea motorului, conducând chiar la oprirea acestuia.
Gheațaîn carburator poate să apară cel mai probabil la temperaturi sub 21 grade Celsius și valori ale umidităţii relative mai mari de 80 la sută, fig. 2.
Clasificare
Există trei categorii de givraj al carburatorului care pot afecta în mod negativ funcţionarea motorul cu piston. Acestea sunt :
– givrajul manetei degaze (clapetei de admisie);
– givrajul de impact;
– givrajul de evaporare a combustibilului.
Givrajul clapetei de admisie:
La trecerea amestecului carburant pe lângă clapeta de admisie are loc o accelerare a acestuia, urmată de o scădere a presiunii şi a temperaturii. În condiţiile unei umezeli ridicate, acest lucru poate duce la formarea de gheaţă pe clapeta de admisie, urmată de reducerea debitului de amestec carburant şi implicit a puterii disponibile pentru diferite regimuri de funcţionare. Acest gen de givraj apare mai accentuat la regimuri reduse de funcţionare a motorului, deci la poziţii ale clapetei de admisie apropiate de poziţia închis (zbor în coborâre, etc.).
Givrajul de impact
În condiţiile existenţei în atmosferă a picăturilor de apă în stare suprarăcită(având temperatura sub cea de îngheţ), la ciocnirea acestora cu pereţii interiori ai galeriei de admisie se produce îngheţarea instantanee şi depunerea lor pe pereţii galeriei. Ritmul de depunere este foarte intens, ceea ce face ca reducerea secţiunii galeriei de admisie să se producă în timp foarte scurt.
Apariţia gheţii de impact se poate produce la temperaturi apropiate celei de 0 grade(plus sau minus), când avionul zboară în nori, ploaie sau în condiţii de aer ceţos dens, cu particule de apă aflate în jurul temperaturii de 0°C. Acelaşi fenomen se poate produce în situaţia în care avionul coboară de la altitudini ridicate, în condiţii de temperatură scăzută, către altitudini joase, cu temperatură mai ridicată şi aer foarte umed. În aceste cazuri, formarea gheţii de impact se poate produce la nivelul prizelor de admisie sau a canalizaţiei de aducere a aerului către motor (fenomenul poate apărea atât la sistemele de alimentare cu carburator cât si la cele folosind injecţia).
Givrajul de evaporare a combustibilului
Acest tip de depunere are loc în zona difuzorului carburatorului, unde jetul de combustibil este pulverizat în curentul de aer(tubul Venturi). Vaporizarea combustibilului provoacă o reducere importantă a temperaturii datorată căldurii latente de vaporizare. La temperaturi cuprinse între 0°C şi -8°C particulele mici de apă din amestecul carburant vor îngheţa instantaneu la contactul cu pereţii carburatorului sau cu clapeta de admisie. Rezultatul este o reducere a debitului de amestec carburant şi implicit a puterii.
Givrajul de evaporare se poate produce şi la temperaturi ale aerului cu mult peste punctul de înghet (+20° ÷ +30°C), în condiţii de umiditate relativă a aerului mai mare de 50%.
Primul indiciu al givrajului carburatorului la o aeronavă cu elice cu pas fix este scăderea turației motorului, şi poate fi urmată de o funcţionare inconstantă a acestuia. La aeronavele cu elice cu viteză constantă(constant speed), givrajul carburatorului se manifestă de obicei printr-o scădere a presiunii la admisie, fără reducerea turației. Pasul elicei este reglat automat pentru a compensa pierderea de putere. Astfel, se menține o turaţie constantă. Cu toate că givrajul carburatorului se poate produce în orice fază a zborului, apariţia acestuia este deosebit de periculoasă în timpul coborârilor cu motorul redus. În anumite condiții, givrajul în carburator poate trece neobservat până mărirea puterii motorului folosind maneta de gaze. Pentru a reduce sau înlătura posibilitatea formării gheţii în carburatoarele cu flotor, majoritatea aeronavelor sunt prevăzute cu un sistem de încălzire a carburatorului.
Gheața în carburator se poate forma la orice regim de putere. În cazul în care motorul funcționează necorespunzător, acţionarea încălzirii carburatorului trebuie să fie una dintre măsurile imediate, indiferent de configurația aeronavei. Amintiți-vă că, dacă este prezentă gheața în carburator, acţionarea manetei de încălzire a carburatorului va provoca iniţial o înrăutătirea funcţionării motorului, datorită topirii gheţii şi a intrării apei în sistemul de admisie.
Iată câteva sugestii primite de la piloți experimentaţi, cu privire la modalități de protejare în cazul givrajului carburatorului.
Givrajul carburatorului poate apărea în timpul rulajului și va reprezenta mai apoi o problemă majoră la decolare. În cazul în care condițiile favorizează înghețarea carburatorului, nu este nimic anormal ca rulajul să fie efectuat cu sistemul de încălzire a carburatorului în funcţiune. Atenţie însă la amestec, întrucât aerul cald face ca motorul să funcționeze cu amestec îmbogăţit.
Asigurați-vă întotdeauna că nu există gheață în carburator înainte de decolare. O primă metodă este ca după alinierea pe pistă, cu frânele pe roată acţionate, se duce maneta de gaze la aproximativ jumătate din putere și se acţionează maneta de încălzire a carburatorului pentru aproximativ cinci secunde, înainte de a se trece la regimul de decolare. Un alt mod de a face acest lucru este să se decoleze pur și simplu cu maneta de încălzire a carburatorului deschisă iar pe măsură ce avionul accelerează,
aceasta să se decupleze .
Pe panta de apropiere pentru aterizare, aplicați încălzirea carburatorului, și măriţi ocazional turaţia motorului. Manevra este deosebit de importantă în cazul aeronavelor mici, cu elici ușoare din lemn sau fibră de carbon.
Dacă motorul începe să funcționeze anormal sau dă semne de pierdere a puterii, aplicaţi încălzirea carburatorului. Amintiți-vă că în cazul în care motorul se oprește din cauza gheții din carburator, este prea târziu pentru aplicarea încălzirii acestuia. Acţionarea manetei de încălzire a carburatorului, chiar dacă nu este necesară, va face ca motorul să funcţioneze puțin bogat dar nu va afecta cu nimic siguranţa zborului.
Încălzirea carburatorului
Sistemul de încălzire a carburatorului reprezintă un sistem antigivraj în care aerul este preîncălzit înaintea intrării în carburator şi are menirea de a menţine temperatura amestecului carburant peste temperatura de îngheţ, în scopul prevenirii formării de gheaţă în carburator. Acest sistem de încălzire poate fi folosit la topirea gheţii deja formate în carburator, dar este de preferat utilizarea lui la prevenirea formării gheţii. De asemenea, sistemul de încălzire a carburatorului poate fi folosit ca o sursă alternativă de aer în cazul în care filtrul de aer se înfundă sau în cazul givrării prizei de admisie a aerului.
Funcţionarea sistemului de încălzire a carburatorului trebuie verificată în cadrul probelor de motor la sol. Utilizarea sa se va face înconformitate cu recomandările din manualul producătorului.
Atunci când se constată condiții de producere a givrajului în carburator în timpul zborului, este necesară efectuarea de verificări periodice pentru detectarea prezenței acestuia. Dacă se constată manifestări ale givrajului, se va acţiona imediat şi complet sistemul de încălzire a carburatorului și va fi lăsat în poziția CUPLAT până când pilotul este sigur că toată gheața a fost îndepărtată. La prezenţa givrajului în carburator, o cuplare incompletă şi de scurtă durată a sistemului de încălzire poate agrava situația. În cazurile extreme de givrare a carburatorului, chiar și după ce gheața a fost îndepărtată, sistemul de încălzirea carburatorului va fi acţionat complet pentru a împiedica formarea de gheață. Prezenţa la bordul aeronavei a unui indicator al temperaturii amestecului carburant este utilă pentru a determina momentul de punere în funcţiune asistemului de încălzire.
Ori de câteori maneta de gaze se află în poziţia redus(idle) în timpul zborului, motorul se răcește rapid, ceea ce face ca vaporizarea combustibilului să fie incompletă. Din această cauză, motorul este mai expus la formarea givrajului în carburator. În cazul în care, în condiţii de givraj sunteţi nevoiţi să coborâţi, este recomandabil să activaţi sistemul de încălzire a carburatorului înainte de începerea coborârii şi reducerea la minim a manetei de gaze. Căldura va ajuta la vaporizarea completă a combustibilului și la prevenirea formării gheții carburator. Periodic, acţionaţi maneta de gaze timp de câteva câteva secunde pentru a menține motorul cald sau găsiţi un regim de coborâre care să vă permită să menţineţi motorul cald; în caz contrar, este posibil ca sistemul de încălzire să nu furnizeze suficientă căldură pentru a împiedica apariția gheţii.
Utilizarea sistemului de încălzire a carburatorului provoacă o scădere a puterii motorului, uneori până la 15%, deoarece aerul încălzit este mai puțin dens decât aerul exterior. Aceasta duce la îmbogățirea amestecului carburant. La utilizarea sistemului de încălzire pe o aeronavă cu elice cu pas fix, la producerea givrajului, are loc mai întâi o scădere a turației, urmată de o creștere treptată a acesteia, odată cu topirea gheții. Dacă gheața nu este prezentă, turația va scădea și apoi va rămâne constantă.
La utilizarea sistemului de încălzire a carburatorului pe o aeronavă cu elice cu viteză constantă(constant speed propeller), în condiţii de givraj, se va constata mai întâi o reducere a presiunii la admisie, urmată de o creştere progresivă acesteia. Dacă gheața nu este prezentă, nu va fi sesizată o creştere graduală a presiunii la admisie până nu este decuplat sistemul de încălzire a carburatorului.
Este extrem de important ca pilotul să recunoască apariţia givrajului în carburator pe timpul zborului, întrucât aceasta va produce o pierdere de putere, altitudine și / sau viteză. Aceste simptome pot fi însoțite de trepidaţii sau funcţionarea inconstantă a motorului. Odată ce se observă o scădere a puterii, se vor lua imediat măsuri pentru elimina gheaţa deja formată în carburator și pentru a preveni formarea acesteia. Acest lucru se realizează prin acţionarea completă a sistemului de încălzire , fapt ce va provoca o reducere suplimentară a puterii și, eventual, funcţionare inconstantă a motorului, deoarece gheața topită trece prin motor. Aceste simptome pot dura între 30 de secunde și câteva minute, în funcție de cantitatea de gheaţă formată. Pe parcursul acestor operaţiuni pilotul trebuie să reziste tentației de a reduce maneta de comandă a încălzirii carburatorului. Aceasta trebuie menţinută în poziţia maximă până la restabilirea parametrilor de putere ai motorului.
Întrucât utilizarea sistemului de încălzire a carburatorului tinde să reducă puterea motorului și să crească temperatura de funcționare, acesta nu trebuie să fie folosit în situaţii care necesită putere maximă (decolare, ratarea aterizării, etc.) sau în timpul funcționării normale a motorului, cu excepția verificării prezenței sau pentru a elimina gheața din carburator.
