Tak się składa, że wystarczy specyficzny zestaw warunków atmosferycznych i fizyka, która zaczyna działać trochę inaczej, niż zakłada najbardziej oczywisty scenariusz, a ogromny problem uderza wtedy niespodziewanie. Tak się bowiem składa, że samolot może mieć sprawny system ochrony przed oblodzeniem, a mimo tego lód zacznie powstawać tam, gdzie konstruktorzy zdecydowanie nie chcieliby go zobaczyć. Trudno się więc dziwić, że NASA prowadzi obecnie kolejne testy związane ze zjawiskiem określanym mianem SLD (supercooled large droplets), czyli dużych przechłodzonych kropli wody.
Kropla wody może pozostać ciekła nawet poniżej zera
Według NASA w typowych warunkach oblodzenia samolot może mieć do czynienia z kroplami o średnicy od około 2 do 100 mikrometrów. Dla porównania ludzki włos ma około 70 mikrometrów grubości. W przypadku SLD mówimy jednak o kroplach osiągających nawet 2000 mikrometrów, czyli całe 2 mm, ale w tym wszystkim sama przechłodzona woda nie jest niczym wyjątkowym. Krople znajdujące się w chmurach mogą pozostawać ciekłe przy temperaturze poniżej 0 stopni Celsjusza, dopóki nie pojawią się odpowiednie warunki do rozpoczęcia krystalizacji. Problem zaczyna się wtedy, gdy takie krople robią się wyjątkowo duże.
Czytaj też: Skrzydło samolotu zaczęło świecić. NASA zobaczyła coś, czego wcześniej nie dało się zmierzyć
Oczywiście same dwa milimetry brzmią wręcz śmiesznie przy kilkudziesięciometrowym samolocie. Problem w tym, że większa kropla ma większą bezwładność. Może uderzyć dalej za krawędzią natarcia, rozprysnąć się albo przemieścić po powierzchni, zanim całkowicie zamarznie. W efekcie lód potrafi zacząć narastać poza fragmentem skrzydła objętym działaniem systemu przeciwoblodzeniowego. Zabezpieczenie może więc działać prawidłowo, a mimo tego woda dociera tam, gdzie konstruktorzy nie przewidzieli równie skutecznej ochrony.
Nie jest to laboratoryjna ciekawostka, bo zagrożenie wynikające z dużych przechłodzonych kropli jest znane w lotnictwie od dekad i ma za sobą wyjątkowo ponurą historię. Przykład? 31 października 1994 roku ATR 72 wykonujący lot American Eagle 4184 rozbił się w pobliżu Roselawn w stanie Indiana. Zginęło wszystkich 68 osób znajdujących się na pokładzie, a po katastrofie Amerykańska Narodowa Rada Bezpieczeństwa Transportu ustaliła, że na skrzydle powstał grzbiet lodu znajdujący się za obszarem chronionym przez pneumatyczne instalacje odladzające. Doprowadziło to do nieoczekiwanego zachowania lotek i utraty kontroli nad maszyną. W raporcie wskazywano również na niedostateczne uwzględnienie w ówczesnych wymaganiach certyfikacyjnych warunków związanych m.in. z marznącym deszczem.
Czytaj też: Duży samolot przestaje być potrzebny na części dalekich tras
Lotnictwo oczywiście wyciągnęło z takich zdarzeń wnioski. W 2014 roku amerykańska FAA wprowadziła między innymi dodatkowe wymagania dotyczące warunków oblodzenia wywoływanych przez duże przechłodzone krople dla określonych samolotów kategorii transportowej. To więc nie tak, że NASA odkryła właśnie, że wielkie krople są niebezpieczne. Branża wie o tym od dekad.
NASA musi stworzyć chmurę, której może zaufać
Obecne badania dotyczą czegoś bardziej przyziemnego, bo chodzi o nauczenie się jeszcze dokładniejszego odtwarzania i mierzenia takich warunków w laboratorium. NASA wykorzystuje do tego Icing Research Tunnel w Centrum Badawczym im. Johna H. Glenna w Cleveland. Jest to obiekt działający już od lat 40. XX wieku, w którym można sztucznie tworzyć warunki prowadzące do oblodzenia i obserwować ich wpływ na elementy samolotu.
Sens istnienia takiego tunelu jest prosty. Zamiast wysyłać samolot na poszukiwania odpowiedniej chmury i liczyć na to, że natura zapewni dokładnie interesujący naukowców zestaw warunków, można spróbować odtworzyć je na ziemi. Tylko że tutaj pojawia się kolejny problem. Trzeba mieć absolutną pewność, że sztucznie wygenerowana chmura rzeczywiście odpowiada tej, z którą samolot może spotkać się w atmosferze. Jeśli jednak źle zmierzymy wielkość znajdujących się w niej kropli, możemy przeprowadzić niezwykle dokładny i powtarzalny eksperyment… ale dla niewłaściwych warunków.
Czytaj też: Niewidzialne samoloty wojskowe nadchodzą? Radar i termowizja mają nowy problem
Dlatego podczas najnowszej kampanii NASA testowała nowe sondy pozwalające w czasie rzeczywistym wykrywać i analizować krople większe niż 45 mikrometrów. Ich wyniki mają zostać porównane z bardziej pracochłonną analizą obrazów wykonywaną już po eksperymencie, a następnie połączone z danymi drugiego przyrządu, odpowiedzialnego za pomiar mniejszych kropli. Dzięki temu badacze chcą uzyskać możliwie kompletny obraz rozkładu wielkości wody tworzącej eksperymentalną chmurę, ale wyniki obecnej kampanii NASA są nadal analizowane, więc byłoby zdecydowanie za wcześnie, żeby mówić o jakimś przełomie w walce z oblodzeniem.
