(20) Anti-Ice and Deice Systems

Anti-Ice and Deice Systems

 

anti-icing equipment는 얼음의 형성을 방지하기 위해 설계되었다. 반면 deicing equipment는 이미 형성된 얼음을 제거하기 위해 설계되었다. 이러한 시스템들은 날개의 앞전, 꼬리표면, 동정압 개구부, fuel tank vents, stall warning devices, windshields, 그리고 프로펠러 블레이드를 보호한다. 일부 항공기에는 ice detection lighting이 설치될 수 있으며 이는 야간 비행 도중 구조적 착빙의 정도를 결정하기 위한 장치이다.

(빨간색 네모가 ice detection lighting이다. 출처: aeroleds)

(ATP: 비행 전 점검 도중 항공기 표면의 착빙[특히 맑은 착빙]을 탐지하는 것은 어렵다. 때문에 항공기 표면에 손전등을 비춘 다음 빛이 반사되는지 확인하는 것이 좋다. 빛이 반사된다면 표면에 착빙이 존재하는 것이다.)

 

대부분의 소형 항공기는 pitot tube만 가열되며 착빙 조건에서의 비행에 대해 증명되지 않는다. 이러한 소형 항공기는 늦가을, 겨울, 그리고 초봄의 서늘한 기후에서는 야외비행 능력이 제한된다. 착빙에 대해 증명되지 않은 항공기는 즉시 착빙 조건을 빠져나가야 한다. 자세한 내용은 AFM/POH를 참조한다.

(출처: DA40NG AFM)

Airfoil Anti-Ice and Deice

 

inflatable deicing boots는 에어포일 앞전에 접착된 고무 시트로 구성된다. 에어포일 앞전에 얼음이 쌓이면 engine-driven pneumatic pump가 rubber boots를 팽창시킨다. 터보프롭 항공기는 보통 엔진 bleed air를 날개로 보내서 rubber boots를 팽창시킨다. ruber boots가 팽창하면 얼음이 갈라지고 앞전에서 떨어져나간다. deicing boots는 조종실의 스위치로 제어되며 이는 한 번 작동하거나, 혹은 주기적으로 작동하도록 설정될 수 있다. [그림 7-48]

과거에는 착빙을 마주한 후에 boots를 너무 빨리 사용하면 얼음 층이 깨지지 않고 팽창하여 “bridging”이라 불리는 상태가 발생한다 믿었다. 따라서 차후에 deice boot를 사용하더라도 얼음 축적을 제거하는데 효과가 없을 것이라 여겨졌다. 현대의 boots를 사용한 후에도 residual ice가 일부 남을 수는 있지만 “bridging”은 발생하지 않는다. 조종사는 얼음이 쌓이는 것을 확인하는 즉시 boots 사용할 수 있다. deice boots의 작동 방법에 대한 정보는 AFM/POH를 참조한다.

 

※ residual ice - deicing system을 작동시킨 후 protected surface에 남아있는 얼음(출처: AIM 7-1-20)

 

(ATP: FAA는 착빙을 처음 발견하였을 때 deicing system을 작동시키도록 권장한다. pneumatic boot를 몇 번 사용한 후에도 일부 residual ice가 계속 남아있으므로 날개가 완전히 깨끗해지지는 않는다. residual ice의 양은 대기속도 및/혹은 온도가 감소함에 따라 증가한다. 이러한 조건들은 얼음 축적에 더 유리하기 때문이다. 소형 비행기의 전형적인 대기속도에서 얼음을 효과적으로 제거하기 위해선 boots를 여러 번 작동시켜야 할 수 있다.)

 

deicing boot systems는 boot가 올바르게 작동하는지 나타내기 위해 pneumatic pressure gauge와 suction gauge를 사용한다. 이러한 계기들에는 boot의 운영 한계를 나타내는 범위가 표시되어 있다. boot가 올바르게 작동하는지 나타내기 위해 annunciator light를 갖추는 시스템들도 있다.

 

이 시스템을 지속적으로 사용하기 위해선 deicing boots의 올바른 정비 및 관리가 중요하다. deicing boots는 비행 전에 면밀하게 점검되어야 한다.

 

또 다른 유형의 날개 앞전 보호 장치는 thermal anti-ice system이다. 열은 에어포일에 얼음이 쌓이는 것을 방지하는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 고성능 터빈 항공기는 보통 엔진 압축기로부터 앞전 표면을 향해 뜨거운 공기를 보낸다. 뜨거운 공기는 얼음 형성이 방지될 정도로 앞전 표면을 가열한다. ThermaWing이라 불리는 새로운 유형의 thermal anti-ice system은 전기로 가열되는 흑연 포일 래미네이트를 사용하며 이는 날개와 수평 안정판의 앞전에 적용된다. ThermaWing systems는 보통 두 가지 영역에 열을 제공한다. 하나는 앞전으로 이 영역에는 열이 끊임없이 제공된다. 이 뒤쪽에 있는 두 번째 영역에는 주기적으로 열이 제공되며 결국 공기역학적 힘이 얼음을 제거한다. 착빙 조건에 진입하기 전에 thermal anti-ice systems를 켜야 한다.

 

다른 유형의 앞전 보호 장치로 weeping wing이 있으며 이는 thermal anti-ice boots와 deicing boots처럼 일반적이지 않다. weeping-wing은 날개 앞전에 위치한 작은 구멍들을 통해 얼음의 형성 및 축적을 막는다. 부동액이 날개 앞전에 전달된 후 구멍을 통해 배출된다. weeping wing은 deicing도 수행할 수 있다. 앞전에 얼음이 축적되었을 때 부동액을 사용하면 얼음과 기체(airframe)의 결합이 화학적으로 분해되며 결국 공기역학적 힘이 얼음을 제거한다. [그림 7-49]

Windscreen Anti-Ice

 

windscreen anti-ice systems에는 크게 두 가지 형식이 있다. 첫 번째 시스템은 windscreen에 알코올을 분사한다. 이 시스템이 충분히 일찍 사용되면 windscreen에 얼음이 쌓이는 것이 방지된다. 알코올이 흐르는 속도는 조종실의 다이얼로 제어될 수 있으며 이는 항공기 제조업체가 권장하는 절차에 따라 이루어져야 한다.

 

또 다른 효율적인 anti-icing equipment로 electrical heating method가 있다. 작은 와이어나 그 외 전도성 물질이 windscreen 내에 박혀 있다. 조종실의 스위치를 통해 히터를 켜면 전류가 전선을 통해 windshield를 가로지른다. 이는 windscreen에 얼음이 형성되지 않도록 충분한 열을 제공한다. windscreen 가열은 비행 도중에만 사용되어야 한다. 지상 운영 도중에 windscreen이 가열되면 과열로 인해 windscreen이 손상될 수 있다. 경고: 전류로 인해 나침반 자차가 40도까지 발생할 수 있다.

 

Propeller Anti-Ice

 

프로펠러는 알코올이나 전기 가열 소자를 통해 착빙으로부터 보호된다. 일부 프로펠러는 discharge nozzle을 장착하며 이는 블레이드의 root 쪽으로 향한다. 노즐에서 분사된 알코올은 원심력으로 인해 블레이드의 앞전을 따라 이동한다. 알코올이 흐르는 것을 돕기 위해 boots에는 홈이 파여져 있다. 이는 프로펠러의 앞전에 얼음이 형성되는 것을 방지한다. 프로펠러에 propeller anti-ice boots가 장착될 수도 있다. propeller boot는 두 섹션(inboard section과 outboard section)으로 나뉜다. boots에는 전선이 내장되어 있으며 이는 프로펠러를 가열하기 위한 전류를 전달한다. prop anti-ice ammeter를 통해 prop anti-ice system이 올바르게 작동하는지 확인할 수 있다. 비행 전 점검 도중에 propeller boots가 올바르게 작동하는지 점검한다. 만약 boot가 하나의 블레이드를 가열하지 못한다면 불균등한 블레이드 부하로 인해 심각한 프로펠러 진동이 발생할 수 있다. [그림 7-50]

Other Anti-Ice and Deice Systems

 

pitot and static ports, fuel vents, stall-warning sensors, 그리고 그 외 옵션 장비가 전기 소자에 의해 가열될 수 있다. 전기 가열 시스템의 작동 상태 점검은 AFM/POH에 따라 수행되어야 한다.

 

착빙 조건에 진입하기 전에 anti-icing systems와 deicing systems의 작동 상태를 점검해야 한다. 구조적 착빙이 발생하였다면 즉각적인 조치가 필요하다. anti-icing 장비와 deicing 장비는 착빙 조건에서 장시간 비행하도록 설계된 것이 아니다.