How kan ett pitotrör frysa när det värms upp?

23

Läsning Varför stäng av pitotrörsuppvärmning? , det verkar att pitotrörets värme kan stängas av för att utsträcka sin livstid och även vid kortslutning.


(Thales pitot-statisk sond, källa BEA)

På flyglinjen verkar proberna värmas under hela flygningen. Detta får mig att fråga mig olika men relaterade frågor:

  • Olyckor inträffade på grund av probes frysning. Hur kan en uppvärmd pitotprobe frysa?

  • Förlängning av rörets liv verkar vara ett tveksamt val, jag skulle hellre förvänta mig att tekniken ska förbättras och kunna bibehålla permanent värme. Verkar en liten metallanordning från -56 ° C till 5 ° C ( eller kanske mer, säg 100 ° C med hänsyn till kommentarer ) ser ut som möjligt (inte med hänsyn till luftfriktion) ⇢ Problemet verkar vara hur man överför tillräckligt med värme från metallet (vilket är väldigt varmt) till isytan.

  • En kortslutning är lätt avslutad av en säkring eller en brytare. Varför måste besättningen oroa sig för att byta värme manuellt och lägga till en möjlighet att få det av misstag?

uppsättning mins 29.01.2016 23:19

2 svar

22

Kapten Bill Palmer, i sin bok " Förstå Air France 447 "har en del dedikerad till att svara på den här frågan som den avser AF447. Även om det inte finns något sätt att veta säkert ställer han fram några möjligheter.

Han citerar en kommenterare på en webbplats:

One commenter on the Weather Graphics website’s AF447 article provided this interesting observation: “I'm an aircraft icing specialist and wanted to point out a factor that hasn't been discussed much … high ice crystal concentrations. I've seen flight test data from power rollbacks due to flight in high ice crystal environments … In our case, the crystals collected within heated, aspirated Ram Air Temperature sensors, forming a 0 ° C slush…”

Han noterar att just innan pilotrören var igensatta kunde ljudet av iskristaller som träffade vindrutan höras på CVR.

Ice crystals bounce off the exterior of an airplane and cause no visible ice accretion, but they can enter the probe inlets. When highly specific climatic conditions exist in combination with certain combinations of altitude, temperature, and Mach, the concentration of ice crystals entering a probe can exceed its capacity to melt and evacuate the moisture through its drain holes. The result is that the ice crystals form a physical barrier within the probe that disrupts the measurement of total pressure.

Den speciella typen av is som kan ha varit ansvarig var ett ämne som heter graupel .

Graupel forms when tiny supercooled water droplets adhere to snow crystals to the point that they engulf the snow crystal itself.

Graupel. Foto från Wikimedia Commons

Capt. Palmer noterar faktorer som gör grabben till en möjlig misstänkt:

  • No airframe icing. The supercooled water theory is discounted by the fact that the A330's icing detectors were not triggered.
  • Graupel has large enough particles to be audible on the voice recorder. It takes a particle with enough mass and inertia (a given density) to hit the fuselage with a sound, instead of flowing around it with the relative wind, like snow.
  • Graupel has enough mass to temporarily overwhelm pitot anti-icing when concentrations are high enough. The pitot tubes are hot. But even if you put a snowball on a hot skillet it does not melt instantaneously. If there is enough mass in the blockage, and in combination with new particles being added to the blockage as the first ones melt, it may exceed the pitot tubes capability to melt the obstruction as fast as it is introduced. Graupel is of significantly higher density than snow.
  • Graupel has sufficient blocking properties to prevent efficient transmission of dynamic pressure within the pitot tube.For example, water can flow and transmit pressure within the pitot tube, though it too can alter pitot-static readings, a physical non-fluid blockage could shield the pressure sensing port.
  • The likely presence of snow or similar form, as evidenced by the St. Elmo's fire discussed by the crew. The accident report stated that the sound of ice crystals hitting the aircraft can be heard about 20 seconds before the airspeed loss and autopilot disconnect.

Det måste noteras att den exakta orsaken till isbildningsproblemen på A330 aldrig identifierades helt, men den var specifik för det speciella märket av pitotrör som ursprungligen installerades. Airbus var på väg att ersätta dem alla med pilotrör från en annan tillverkare.

    
svaret ges 30.01.2016 04:24
3

För att svara på dina frågor i ordning:

1) Pitotrör är certifierade för att motstå isbildning under särskilda omständigheter: Inom ett givet temperaturområde, nederbördsmängd, höjd mm Om de drivs utanför dessa områden kan värmesystemen kanske inte vara effektiva. När det gäller AF447 var det också viktigt att de upplevde iskristallisning och inte superkylad vattenisning - de två svarar på pitotuppvärmning annorlunda och samma certifieringsbehov kan inte användas för båda.

2) Automatiserade system är ännu inte perfekta för att upptäcka isbildning. Du vill inte ha ett system där pitoten alltid är på, utan möjlighet att stänga av det, av säkerhetsskäl och du vill inte ha ett automatiskt system eftersom det kan misslyckas att upptäcka isbildning och därmed inte aktivera värmen. Som sagt är det enligt min erfarenhet väldigt sällsynt att få pitotvärmen av: Det är inte så mycket som helst. Besättningen måste ha disciplinen att slå på på i början av flygningen men efter det är ett automatiskt system inte till hjälp om värmen ska förbli på något sätt.

    
svaret ges 30.01.2016 22:10