GIVRAJUL

1. DEFINIIE

Givrajul este un depozit de ghea, opac sau transparent care ader la anumite

elemente ale unui avion, n special la acele elemente expuse vntului i la cele avnd pri

unghiulare (borduri de atac, vrfuri de anten, nituri etc.).

2. PROCESUL DE FORMARE

Se disting trei tipuri de formare a givrajului pe un avion :

- prin ncetarea strii de ap suprarcit; - prin nghearea apei aflate n stare lichid; - prin desublimare.

ncetarea strii de ap suprarcit

Apa exist n stare suprarcit n mare cantitate n atmosfer (nori, precipitaii

suprarcite). Aceast ap suprarcit se transform n givraj pe avion. Cantitile de ghea

depozitate pe aeronav vor fi deci n funcie de concentraia de ap suprarcit din nori, de

dimensiunea picturilor sau de intensitatea precipitaiilor.

nghearea apei aflate n stare lichid

Aceast posibilitate se ntlnete n rarele cazuri n care apa aflat n stare lichid, la

temperatur pozitiv, rmne ,, stocat pe anumite pri exterioare ale aeronavei (decupri

interioare, ncastrri ale articulaiilor etc.) i se transform n ghea atunci cnd temperatura

mediului ambiant devine negativ.

Aceast form de givraj se poate produce dup curarea la sol a unui avion acoperit de

zpad sau degivrat i neuscat n momentul n care decoleaz la temperaturi negtive. Acest tip

de givraj poate provoca mai ales blocarea comenzilor.

Desublimarea

Reprezint transformarea direct a vaporilor de ap n ghea.

Acest fenomen se ntlnete mai ales la sol dar i la nlime n afara norilor, ntr-un

mediu foarte umed i pe un avion foarte rece (n coborre, cnd avionul a zburat nainte la

nivele de croazier ridicate).

3. CLASIFICAREA GIVRAJULUI

3.1. CLASIFICAREA CANTITATIV A GIVRAJULUI

Dac notm cu o cantitatea de ap suprarcit coninut n atmosfer, tabelul urmtor

exprim intensitatea givrajului :

Intensitatea givrajului Cantitate de ap

suprarcit

Fenomenele

corespunztoare

Slab < 0,6 g / m3

As, Ns, Sc stabili, brun,

cea, St puin deni i Ac

slab instabili.

Moderat 0,6 g / m31,2g /m3 Cea, n mod excepional

St, Ac foarte instabili, Cu,

Cb i precipitaii suprarcite.

Temperaturile cele mai favorabile pentru apariia givrajului sunt :

- pentru norii stabili : de la 0 la -10C; givrajul apare mai rar pentru o temperatur mai mic de -18C;

- pentru norii instabili : de la 0 la -15C, dar cu givraj frecvent pn la -30C.

3.2. CLASIFICAREA GIVRAJULUI DUP FORMA DEPUNERII

Dup condiiile de formare, depunerile de ghea pe avioane se pot prezenta sub

urmtoarele forme:

sub form de brum;

sub form de chiciur;

sub form de ghea opac;

sub form de ghea sticloas sau transparent (denumit uneori i polei).

Givrajul sub form de brum

Aspect:

Depozit de ghea, cu aspect cristalin, lund cel mai des forma de solzi, ace, pene sau

evantai.

Figura 1 - Forme caracteristice de givraj

a) b)

c) d)

e) f)

Proces de formare :

Se formeaz prin desublimare, adic transformarea vaporilor de ap n ghea. Acest tip de givraj se depune pe tot

avionul i se produce la sol sau pe timpul coborrii (avion mai rece dect aerul prin care zboar).

Consecine :

Acest givraj este slab i nu afecteaz puternic masa avionului i nici caracteristicile sale

aerodinamice

Givrajul sub form de chiciur

Aspect :

Este un depozit alb, cristalin, cu granule mari, care se formeaz de obicei la

temperaturi sub -100 C n norii constituii din picturi mici de ap i cristale de ghea. Stratul

are aspect neuniform i margini proeminente, asemntoare cu nite ace sau bare (fig. 1-a).

Proces de formare :

nghearea rapid a picturilor foarte mici suprarcite ntr-un mediu noros stabil. nghearea rapid a picturilor de

ap i a cristalelor de ghea provoac incluziuni de aer ntre fiecare element ngheat i confer gheii un aspect opac.

Depozitul se extinde prin ngroare ctre nainte.

Givrajul sub form de chiciur se formeaz n norii stabili (As, Ns). Poate fi de asemenea ntlnit n ceaa de radiaie

la temperaturi uor negative.

Consecine

Acest givraj are intensitate slab, cteodat moderat. Cantitatea mic de ghea

depus i aspectul su casant nu pun probleme serioase pentru avioanele echipate cu sisteme de

degivrare la bord.

Givrajul sub form de ghea opac (granular)

Aspect:

Este o depunere alb, opac i granular, format din grune fine i opace de ghea,

fulgi de zpad, lapovi sau mzriche (fig. 1-b i c) care are suprafaa neregulat i aspr.

Proces de formare

Depunerea se formeaz n norii ondulai (Stratus, Stratocumulus, Altocumulus), constituii din picturi foarte

mici de ap suprarcit i cristale de ghea, la temperaturi cuprinse ntre 0 i -280 C, ntlnindu-se mai frecvent ntre 0 i -100

C.

Consecine

Gheaa granular se depune pe partea exterioar a bordurilor de atac, sub diferite

forme (fig. 1-b i c). Cnd n nor exist zpad sau lapovi, depozitul se mrete, deformnd,

din cauza protuberanelor, bordul de atac. Se mai formeaz pe proeminene (nituri, capete) sub

forma unor protuberane neregulate.

Gheaa sticloas sau limpede (poleiul)

Aspect:

Depozit de ghea n general omogen i transparent, cu aspect sticlos i neted (fig

1-d). Acest tip de depunere se formeaz pe bordurile de atac i tinde s se ntind de-a lungul

aripilor.

Proces de formare

Congelarea lent a picturilor mari de ap suprarcite ntr-un mediu instabil, sau stabil dar cu concentraie foarte

mare de ap ( mai ales pentru temperaturi cuprinse ntre 0 i -10C).

Cldura degajat prin schimbarea strii de agregare a apei (ap suprarcit n ghea) permite picturilor s se ntind

nainte de a nghea. Picturile care urmeaz sunt supuse aceleiai evoluii, se ntind, nghea i formeaz un depozit de ghea

compact i transparent (fr incluziuni de aer). Depozitul poate atinge 10 cm. n grosime.

Gheaa sticloas este asociat norilor convectivi Cu, Cb, Ac. Poate fi de asemenea ntlnit n cea i mai ales n

precipitaiile suprarcite (ploaie sau burni).

Consecine

Acest givraj care are intensitate puternic este foarte periculos. Din fericire apare destul

de rar, sub forma sa teoretic pur i nu afecteaz dect volume restrnse de aer.

3.3. GIVRAJUL N NORUL CUMULONIMBUS

I N ZONELE FRONTALE

3.3.1. Givrajul n norul cumulonimbus

Micrile ascendente i descendente din vecintatea izotermei de 0C pot provoca

prezena ploii suprarcite i producerea givrajului transparent sau a poleiului. Acest tip de

givraj are intensitate puternic. El este de departe cel mai periculos i afecteaz ntreaga

suprafa a avionului. S-au putut observa depuneri de ghea, pe avioane de transport de tip

mediu, care au atins cteva tone n cteva minute.

3.3.2. Givrajul n zonele frontale

n afara givrajului care se ntlnete n norii cu temperaturi negative, se mai poate

ntlni givraj n afara norilor din apropierea unui front.

Zona propice formrii poleiului se gsete sub suprafaa frontal, deci n faa frontului,

deasupra izotermei de 0C unde poate exista ploaie suprarcit.

Ca efect, deasupra suprafeei frontale, la temperaturi pozitive pot exista precipitaii sub

form de ploaie. Picturile de ap, n micarea lor de cdere, traversnd suprafaa frontal

ajung ntr-o zon unde temperatura este negativ. Rcirea lent la care sunt supuse acestea este

propice strii de suprarcire. Picturile de ap lichid se transform atunci n ploaie cu ap

suprarcit, care se transform n polei la trecerea unui avion (figura 3).

Acelai raionament poate fi aplicat i frontului rece sau a unei ocluziuni.

n concluzie, poleiul se ntlnete n general:

- ntotdeauna n masa de aer rece; - n faa frontului cald; - n spatele frontului rece; - de-o parte i de alta a unei ocluziuni.

NOT: Suprafaa frontal a unui front rece fiind mult mai ,,vertical dect cea unui

front cald, zona unde se poate ntlni givraj n afara norilor este mai redus n spatele frontului

rece dect n faa unui front cald.

3.4. DEPUNEREA DE GHEA I PROPRIETILE

AERODINAMICE ALE AVIONULUI

Din punctul de vedere al nrutirii proprietilor aerodinamice ale avionului, depunerea de ghea se poate forma:

- perpendicular fa de curentul de aer, care contureaz avionul (ghea n form de jgheab-e i f); - de-a lungul curentului de aer. Gheaa n form de jgheab. Formarea ei depinde de temperatura n punctul critic al bordului de atac (un punct

al profilului bordului, n care energia cinetic a fileului de aer perpendicular pe profil se transform n cldur nclzire

cinetic).

nclzirea cinetic (t) a prilor frontale ale aripilor avionului, n aer lipsit de picturi de ap, pentru diferite

viteze ale avionului, este aproximativ urmtoarea:

LEGEND:

Givraj slab;

Givraj moderat;

Givraj puternic;

Zon de precipitaii suprarcite.

1

2

3

4

AER CALD INSTABIL

AER CALD STABIL

4

1

4

2 3

4

4

Figura 2

V(km/h) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

t(0C) 0,4 1,8 3,5 6,2 9,6 13,9 19,0 24,6 31,2 38,7

n norii constituii din picturi de ap, nclzirea cinetic este cu 30-40% mai mic dect n afara norilor, din

cauza evaporrii pariale sau totale a picturilor de ap care izbesc avionul.

Din cauza nclzirii cinetice, temperatura n punctul critic (numit temperatur de frnare) este mai ridicat

dect n aerul nconjurtor; pe msura ndeprtrii de acest punct, ea scade, astfel c partea frontal a aripii givreaz mai greu

dect spatele ei . Dac n punctul critic temperatura este pozitiv, iar la o mic distan ea este negativ, pe bordul de atac apa

nu nghea, ci este suflat spre prile mai reci ale planului. n acest caz, gheaa se formeaz pe ambele pri ale bordului de

atac. Atunci cnd n punctul critic temperatura este negativ, iar n nori coninutul de ap este mare, gheaa se depune i pe

bordul de atac, sub form de ciuperc.

Gheaa n form de jgheab are o structur amorf. Ea se formeaz n zborul prin norii cu coninut mare de ap i

compui din picturi mari de ap suprarcit sau n zona ploii suprarcite (ghea sticloas) .

Gheaa de-a lungul curentului se formeaz n norii cu coninut redus de ap lichid; ea poate avea urmtoarele

aspecte:

ghea transparent, cu suprafa neted i structur amorf; se depune la temperaturi negative, apropiate de 00, n zborul prin norii Altocumulus, Stratocumulus sau din ploaia suprarcit care provine din norii Nimbostratus;

ghea opac, cu structur cristalin i culoare lptoas (ghea de porelan), se formeaz n norii cu coninut mai mare de ap lichid i cu temperaturi mai coborte, acolo unde se ntlnete i zpad umed;

ghea sub form de chiciur sau brum, cu structur fibroas i suprafa aspr, se formeaz n norii constituii din picturi foarte mici de ap i cristale de ghea, la temperaturi foarte coborte (-20o).

4.INFLUENA GIVRAJULUI ASUPRA ZBORULUI AERONAVELOR

Givrajul poate afecta : bordul de atac al aripilor, ampenajul sau elicele, parbrizul,

antenele radio i radar, tubul Pilot i carburatorul sau reactorul.

Cnd se depune pe aripi i ampenaj, modific forma suprafeei portante; acestea sunt

costruite ntr-o anumit form pentru permiterea scurgerii normale a aerului de-a lungul

suprafeelor superioare i inferioare. Odat aprut, gheaa se ngroa i extinde treptat, pn

cnd suprafeele devin complet deformate. Astfel scurgerea aerului devine dislocat, rezistena

la naintarea crete, portana scade.

Pericolele pe care le reprezint gheaa, se datoreaz mai mult formei depunerii, dect

cantitii.

ntruct coeficientul aerodinamic devine minim, viteza de angajare a avionului crete.

Cnd se formeaz pe palele elicelor n zbor, nu se poate observa acumularea, dar se

vede pe coiful elicei. Pala poate deveni rotunjit, deci ineficient naintrii avionului.

Depunndu-se neregulat pe elice, ncep vibraii exagerate ale motorului i zgomot datorit

proiectrii gheii pe fuselaj. Zborul devine periculos datorit deformrii palelor.

Cnd se formeaz pe parbriz, acumularea gheii reduce vizibilitatea pilotului.

Cnd se formeaz pe antena radar, mpiedic funcionarea acestuia. Pe antenele radio

acumularea gheii mpiedic adesea comunicrile radio pn la ntreruperea lor.

Gheaa care se formeaz n tubul Pilot, jeneaz indicatorul de vitez a avionului fa de

aer. Gheaa ngrondu-se, diminueaz scurgerea aerului i falsific indicaiile de

vitez.

Gheaa se poate forma n carburator, chiar la temperaturi pozitive ale aerului i chiar n

zbor pe timp senin. Aerul scurgndu-se rapid n carburator (unde se consum cldura i

datorit evaporrii carburantului), dilatndu-se se reduce mult temperatura, ducnd la

sublimarea vaporilor de ap pe pereii interni. Givrajul carburatorului determin pierderea

treptat a puterii i deci scderea vitezei n raport cu aerul.

Givrajul unui reactor se produce n aceleai condiii ca i givrajul extern. Este periculos

n turboreactoarele cu compresor axial, la care gheaa se formeaz pe ajutajul de intrare,

deoarece reduce cantitatea de aer. Rezult o traciune redus a motorului i o temperatur

excesiv a turbinei care astfe se poate defecta.

n concluzie givrajul poate afecta aeronavele prin:

- reducerea coeficientului aerodinamic al avionului; - reducerea portanei; - creterea vitezei de angajare; - creterea consumului de carburant;

- reducerea posibilitilor de manevre.

De aceea n zbor trebuie s se evite virajele i urcrile abrupte, iar la coborre s se menin viteze suficient de mari

n raport cu aerul pentru evitarea angajrii.

Orice avion este prevzut cu un echipament de degivrare fie mecanic, termo-electric sau chimic.

Cu toate acestea orice pilot trebuie s cunoasc condiiile meteorologice n care se produce givrajul, tipurile de givraj

i modul de evitare a acestuia.

Indicaii privind zborul n condiii de givraj:

- se ocolete zona sau se zboar sub izoterm de 00C; - vara se coboar, iarna se urc, dac este posibil; - n nori trebuie evitat zona dintre izotermele 0 i 150C, dup informarea dat de meteorolog sau calculnd

poziia acestor izoterme dup temperatura de la sol i rata scderii temperaturii pe vertical (gradientul

termic);

- la decolare sau la aterizare, trecndu-se prin norii care dau givraj trebuie mrit viteza pentru scurtarea timpului prin astfel de condiii;

- cnd decolarea are loc n partea din vnt, trebuie s se evite zona priculoas, urcndu-se la distan fa de muni; de asemenea la coborre, mai ales n partea de sub vnt, trebuie pstrat distana fa de creast i

fa de pant;

- n cazul ploii suprarcite, trebuie s se urce n aerul cald de deasupra suprafeei frontale (deasupra izotermei de 00C), unde se recomand s se zboare, mai sus fiind de asemenea periculos;

- ploaia care nghe nainte de cderea pe avion, nu reprezint pericol prea mare, nefiind aderent; n acest caz, nu se urc, pentru c mai sus ploaia este lichid i suprarcit;

- lapovia este periculoas mai ales datorit scderii vizibilitii atunci cnd se depune pe parbriz. - cnd avionul ntlnete zpad moale trebuie s urce, mai sus fiind zpad uscat mai puin aderent fa

de avion.

Un avion care staioneaz la sol, poate fi givrat datorit brumei, poleiului, zpezii. Depunerile de ghea pe avion

intensific depunerea givrajului atunci cnd acesta intr n nori. De aceea, naintea decolrii, avionul trebuie degivrat.

Pentru zborul pe rut i la aterizare trebuie cunoscute condiiile meteo cu privire la nori, precipitaii i poziia

izotermelor de 00C i 150C.