Ice Detection - Ice & Rain Protection - Airframes & Aircraft Systems #43
Summary
TLDRLa serie de lecciones 'Ice and Rain' explora métodos para detectar condiciones de hielo durante el vuelo y sistemas para prevenir el hielo y la lluvia. Se analiza cómo se forma el hielo en vuelo, causado por gotas de agua supercooled, y se presentan distintos sistemas de detección como los detectores de acreción y los inferenciales. Se describen dispositivos como el detector Teddington, el detector Smiths y el detector Rosemount, así como el detector beta-partícula, que es el más moderno sin partes móviles. Además, se menciona el detector Sangamo Westernize, que detecta condiciones de hielo inferencialmente. La lección enfatiza la importancia de la conciencia de las condiciones en vuelo para tripulantes.
Takeaways
- ❄️ En las lecciones de hielo y lluvia, se examinan los métodos para detectar cuando una aeronave vuela en condiciones de formación de hielo y los sistemas para prevenir problemas de hielo y lluvia.
- 🌡️ La formación de hielo en vuelo es causada principalmente por la presencia de gotas de agua superenfriadas en la atmósfera, que pueden existir entre 0 y -40 grados Celsius.
- 👁️ Los sistemas de detección de hielo se dividen en dos grupos: los que detectan la acumulación de hielo (sistemas de acreción) y los que miden temperatura y humedad para inferir condiciones de formación de hielo (sistemas inferenciales).
- ✈️ El ojo del piloto puede ser el sistema de detección de hielo más simple, observando la acumulación de hielo en superficies como el parabrisas o las palas del limpiaparabrisas.
- 💡 Algunos aviones tienen luces para iluminar los bordes de ataque de las alas y entradas de los motores, ayudando al piloto a monitorear la acumulación de hielo durante la noche.
- 🌬️ El detector de hielo Teddington utiliza un mástil con calefacción visible desde la cabina para indicar visualmente la acumulación de hielo.
- 🔄 El detector de hielo Smiths utiliza un tubo hueco con orificios que se bloquean con hielo, activando una luz de advertencia.
- ⚙️ El detector de hielo Napier utiliza un eje de rotor serrado que, al acumular hielo, aumenta el par de rotación y activa un microinterruptor de advertencia.
- 🎛️ El detector de hielo Rosemount utiliza una sonda vibratoria cuya frecuencia disminuye con la acumulación de hielo, activando una advertencia.
- 🔬 El detector de partículas beta utiliza dos sondas; la sonda trasera detecta menos partículas beta transmitidas por la sonda delantera en condiciones de formación de hielo.
Q & A
¿Qué serie de lecciones se está discutiendo en el guion proporcionado?
-Se está discutiendo la serie de lecciones sobre hielo y lluvia, que se enfoca en los métodos de detección de condiciones de hielo en vuelo y en los sistemas que se pueden instalar en aeronaves para prevenir el hielo y la lluvia.
¿Qué no se discute en esta lección específica?
-En esta lección no se discute el deshelio de tierra antes del vuelo, que se cubre en la serie de lecciones de procedimientos operativos.
¿Cuál es la causa principal del hielo en aeronaves en vuelo?
-El hielo en aeronaves en vuelo se causa principalmente por la presencia de gotas de agua supercooled en la atmósfera que, al golpear las superficies frontales de un avión, se congelan y provocan una acumulación de hielo que puede dañar seriamente las propiedades aerodinámicas del avión.
¿En qué rango de temperaturas pueden existir las gotas de agua supercooled que causan la acumulación de hielo en aeronaves?
-Las gotas de agua supercooled pueden existir en un rango de temperaturas desde cero hasta menos 40 grados Celsius; por debajo de menos 40 grados, ya están congeladas y no se adhieren a la superficie del avión.
¿Cómo se dividen los sistemas de detección de hielo?
-Los sistemas de detección de hielo se dividen en dos grupos: los sistemas de acumulación, que detectan la acumulación de hielo, y los sistemas inferenciales, que miden la temperatura y la humedad para detectar condiciones de hielo.
¿Qué es el detector de hielo de Teddington y cómo funciona?
-El detector de hielo de Teddington consiste en un mástil en forma de ala que se proyecta en el flujo de aire y es visible desde la cabina. Incorpora un elemento de calor y una luz para iluminarlo durante la noche. Cuando se encuentran condiciones de hielo, el hielo se acumula en el mástil, proporcionando una indicación visual directa de la acumulación de hielo.
¿Cómo funciona el detector de hielo Smiths y cómo se diferencia de otros detectores?
-El detector de hielo Smiths consiste en un tubo hueco unido al avión por un extremo y situado en el flujo de aire. Tiene agujeros perforados en las caras delantera y trasera. Bajo condiciones normales, el aire entra en los agujeros delanteros más rápidamente que puede salir por los traseros, provocando un aumento de presión en el tubo. En condiciones de hielo, los agujeros delanteros se bloquean con hielo y la presión en el tubo disminuye, provocando que una luz de aviso de hielo se ilumine.
¿Qué es un detector de hielo de tipo accretion y cómo funciona el detector de hielo English Electric o Napier?
-Un detector de hielo de tipo accretion es uno que detecta la acumulación de hielo. El detector de hielo English Electric o Napier es un detector mecánico de este tipo, con un eje de rotor dentado que se mueve continuamente impulsado por un motor eléctrico. El rotor se encuentra junto a un cortador de borde fijo con una separación de menos de dos milésimas de pulgada. La acumulación de hielo en el rotor aumenta la rotación o torque, lo que provoca que el motor gire ligeramente en sus montajes flexibles y active un microinterruptor que da una señal de aviso.
¿Qué es el detector de hielo Rosemount y cómo se diferencia de otros detectores de hielo?
-El detector de hielo Rosemount es un detector de tipo accretion que consiste en una sonda cilíndrica corta posicionada en el flujo de aire sobre una vivienda vibratoria que hace vibrar la sonda axialmente. Si el hielo se acumula en la sonda, la masa adicional reduce la frecuencia de las vibraciones. Cuando la frecuencia cae a un nivel predeterminado, se da una señal de aviso.
¿Qué es el detector de hielo de partículas beta y cómo funciona?
-El detector de hielo de partículas beta es el tipo más moderno de detector que no tiene partes móviles. Consiste en dos sondas montadas perpendicularmente desde el fuselaje frontal. La sonda delantera es un emisor que emite partículas beta, y la sonda trasera es un detector de partículas beta que detecta el nivel de transmisión de partículas delantero. Las partículas beta son absorbidas por el hielo, por lo que en condiciones de hielo, se detectan menos partículas, lo que provoca que un relé en la sonda active una señal de aviso en la cabina de vuelo.
¿Qué es el detector de hielo Sangamo Westernize y cómo funciona?
-El detector de hielo Sangamo Westernize es un detector inferencial que detecta condiciones de hielo en lugar de la formación real de hielo. El sistema consta de tres componentes principales: una cabeza de sensor de humedad, un controlador de detector de humedad y un interruptor térmico. La cabeza de sensor de humedad consiste en dos resistencias metálicas calentadas situadas en el flujo de aire y dispuestas de tal manera que la delantera protege a la trasera de la humedad, lo que permite detectar la humedad en el flujo de aire.
¿Qué sistemas de detección de hielo se mencionan en el guion y cuáles son sus características principales?
-El guion menciona varios sistemas de detección de hielo, incluyendo el detector de hielo de Teddington, el detector de hielo Smiths, el detector de hielo English Electric o Napier, el detector de hielo Rosemount, el detector de hielo de partículas beta y el detector de hielo Sangamo Westernize, cada uno con su método de detección y señalización de condiciones de hielo.
¿Por qué es importante la detección de hielo en aeronaves y cómo puede afectar a la seguridad del vuelo?
-La detección de hielo es crucial porque la acumulación de hielo puede dañar seriamente las propiedades aerodinámicas del avión, afectando su rendimiento y maniobrabilidad, y potencialmente comprometiendo la seguridad del vuelo.
¿En qué parte del avión generalmente se pueden ver los primeros signos de acumulación de hielo?
-Los primeros signos de acumulación de hielo generalmente se pueden ver en los aeriales o en los limpiaparabrisas del avión.
Outlines
🛩️ Detección de Hielo en Aeronaves
Este párrafo aborda los métodos utilizados para detectar condiciones de hielo en vuelo y examina los sistemas que pueden instalarse en aeronaves para prevenir que el hielo y la lluvia representen un problema. Se menciona que no se discutirán los procedimientos de deshelo en tierra previo al vuelo, y se centra en la formación de hielo causada por gotas supercooled en el ambiente. Se describen los sistemas de detección de hielo, clasificados en 'accretion type', que detectan la acumulación de hielo, y 'inferential type', que miden la temperatura y la humedad para advertir sobre las condiciones de hielo. Se presentan varios tipos de detectores, como el ojo del piloto, detectores Teddington, Smiths, English Electric o Napier, y se concluye con la mención de los detectores de partículas beta, que son el tipo más moderno y sin movimiento.
🔧 Sistemas de Detección de Hielo en Aeronaves
El segundo párrafo profundiza en los detalles de los sistemas de detección de hielo, describiendo el funcionamiento de los detectores mecánicos y electrónicos. Se explica cómo el detector de hielo de Rosemount utiliza la vibración de una sonda para detectar la acumulación de hielo, y cómo el detector de partículas beta utiliza la transmisión de partículas para determinar la presencia de hielo. Además, se introduce el detector Sangamo Westernize, que utiliza la detección de humedad y temperaturas congelantes para inferir condiciones de hielo, más que la formación de hielo real. Se resalta la importancia de la conciencia de las condiciones en vuelo y se menciona que muchos aviones modernos pueden no tener sistemas de advertencia de hielo, pero sí un indicador visual tipo Teddington.
⚠️ Advertencias y Sistemas de Antihielo en Aeronaves
El tercer párrafo concluye la lección sobre la detección de hielo, enfatizando la distinción entre los detectores de 'accretion type' que sienten la acumulación real de hielo y los de 'inferential type' que sienten las condiciones ambientales propicias para el hielo. Se señala que en muchos aviones modernos no hay un sistema de advertencia de hielo o solo un indicador visual, pero la conciencia de las condiciones de vuelo en cuanto a temperatura y humedad es esencial para toda tripulación. Se menciona que los primeros signos de acumulación de hielo suelen ser visibles en los aeriales o en los limpiaparabrisas.
Mindmap
Keywords
💡Condiciones de hielo
💡Supercooled water droplets
💡Aerodinamica
💡Sistemas de detección de hielo
💡Teddington ice detector
💡Smiths ice detector
💡Detector de hielo English Electric o Napier
💡Rosemount ice detector
💡Detector de partículas beta
💡Detector inferencial
💡Sistema de anti-hielo automático
Highlights
Métodos para detectar cuándo una aeronave está volando en condiciones de formación de hielo.
Sistemas que pueden instalarse en las aeronaves para prevenir problemas de hielo y lluvia.
Explicación de cómo se forma el hielo en vuelo.
El hielo se forma principalmente debido a la presencia de gotas de agua superenfriadas en la atmósfera.
Gotas superenfriadas pueden existir en el rango de temperatura de 0 a -40 grados Celsius.
Los sistemas de detección de hielo pueden dividirse en dos grupos: sistemas de acumulación y sistemas inferenciales.
El ojo del piloto como un detector de hielo simple pero efectivo.
El detector de hielo Teddington proporciona una indicación visual directa de la acumulación de hielo.
El detector de hielo Smiths utiliza un tubo con orificios para detectar la presión y avisar de la acumulación de hielo.
El detector de hielo English Electric o Napier utiliza un eje rotor con un cortador de cuchilla fijo para detectar el hielo.
El detector de hielo Rosemount utiliza una sonda vibratoria para detectar la acumulación de hielo.
El detector de partículas beta detecta las condiciones de formación de hielo mediante la emisión y detección de partículas beta.
El detector de hielo Sangamo Western utiliza componentes separados para detectar humedad y temperaturas de congelación.
Diferencia entre sistemas de detección de hielo de tipo acumulación e inferencial.
Importancia de la conciencia de las condiciones de vuelo en relación con la temperatura y la humedad para todos los tripulantes.
Transcripts
in the ice and rain series of lessons we
will examine the methods used to detect
when an aircraft is flying in icing
conditions and we will look at the
various systems that can be fitted to
aircraft to prevent ice and rain
becoming a problem
we will not be discussing pre-flight
ground de-icing this is covered in the
operational procedures series of lessons
in this lesson we will first quickly
look at how ice forms and then we will
look at the various systems that could
be used to detect icing conditions and
give a warning to the pilot
icing on aircraft in flight is caused
primarily by the presence of supercooled
water droplets in the atmosphere
if the droplets impinge on the
forward-facing surfaces of an aircraft
they freeze and cause a buildup of ice
which may seriously damage the
aerodynamic properties of the aircraft
these droplets can exist in the
temperature band from zero to minus 40
degrees Celsius
below minus 40 they are already frozen
and will not stick to the surface of the
aircraft
and shape of the ice buildup depends on
the surface temperature and the size of
the droplets
a full explanation of icing conditions
is given in the meteorology series of
lessons
you should expect ice to be a problem
whenever the temperature is between zero
minus 40 degrees Celsius and visible
moisture in the form of clouds or rain
is present
ice detection systems can be split into
two groups those which sense a buildup
of ice known as accretion type systems
and those which sense by measuring
temperature and humidity when icing
conditions are present these are known
as inferential type systems
the simplest of the aggression type
detectors is the pilots eye he may be
able to see ice beginning to build up on
such things as the leading edges of the
windscreen wiper blades
some aircraft may have lights to
illuminate the wing and fin leading
edges plus the engine intakes to help
the pilot monitor for the build-up of
ice at night
on some aircraft the pilots eye is the
only ice detection system
to assist the pilot some aircraft have a
device known as the Teddington ice
detector
this detector consists of an aerofoil
shaped mast protruding into the airflow
which is visible from the cockpit
the mast incorporates a heat element and
a light to illuminate the mast at night
when icing conditions are encountered in
flight with the heater power supply
switched off ice accumulates on the mast
and give us a direct visual indication
of ice accretion
the heater may be switched on for a
short period to dissipate accumulated
ice
but more quickly the ice reforms the
more severe at the icing conditions
the Smiths ice detector is another
accretion type of detector it consists
of a hollow tube attached to the
aircraft by one end sitting in the
airflow
it has holes drilled in the leading and
trailing faces
there are four holes in the leading edge
and to in the trailing edge
in flight under normal conditions the
air enters the forefront holes more
quickly than it can exit by the rear -
this causes a pressure buildup in the
tube which is sensed by a capsule
connected to its base the capsule
expands keeping a pair of electrical
contacts apart
in icing conditions the leading edge
holes become blocked by ice and the
pressure in the tube Falls the capsule
contracts causing the ice warning light
to illuminate
there is a heat element fitted around
the tube to melt accumulated ice once
again the more quickly the ice reforms
the more severe are the icing conditions
the English Electric or Napier ice
detector is a mechanically operated a
chrétien type of detector
in this detector a serrated rotor shaft
is continuously driven by an electric
motor
the shaft rotates adjacent to a fixed
knife edge cutter
with a clearance between them of less
than two thousandths of an inch
the unit is mounted on flexible
mountings on the side of the aircraft
fuselage with the rotor shaft protruding
into the airflow with its axis at right
angles to the airflow
the cutter is in the Lee of the shaft
under normal conditions little talk is
required to drive the rotor
in icing conditions ice builds up on the
rotor and is shaved off by the cutter
shaving off the ice requires greater
rotation or torque and causes the motor
to rotate slightly in its flexible
mountings
this movement operates a microswitch
which gives a nice warning
the warning remains as long as ice
continues to foul the cutter blade
the Rosemount ice detector is another
mechanically operated accretion type of
detector
it consists of a short cylindrical probe
positioned in the airflow
on a vibrator housing which vibrates the
probe axially
if I spills up on the probe the added
mass reduces the frequency of the
vibrations
when the frequency falls to a
predetermined level a nice warning is
given
is given a built-in heat element heats
the probe which melts the accumulated
ice allowing the vibrating frequency to
return to normal and the warning to stop
after six seconds the heater switches
off and the icing cycle recommences
the frequency of the cycle may be
measured to give an indication of the
ice accretion rate
the final accretion type of ice detector
that we want to look at is the beta
particle detector
this is the most modern type of detector
it has no moving parts
the detector consists of two probes
mounted perpendicularly from the forward
fuselage
the forward probe is an emitter which
emits beta particles
the rear probe is a beta particle
detector which detects the level of
particle transmission from the front
probe
beta particles are absorbed by ice so
that in icing conditions fewer particles
are sensed by the detector
at a certain beta particle count rate
corresponding to approximately 0.4
millimeters of ice a relay in the
detector probe will operate causing a
warning on the flight deck
eyes can only be formed when there is a
combination of moisture and freezing
temperatures in the Sangamo westernize
detector these two conditions are
detected separately and therefore icing
conditions are detected rather than
actual ice formation this then is an
inferential type of ice detector
the system comprises three main
components a moisture sensing head
a moisture detector controller
and a thermal switch
the moisture sensing head consists of
two heated metal resistance bulbs
situated in the airflow and arranged so
that the leading bulb screens the rear
one in such a way that no moisture
impinges upon it
when the detector encounters moisture in
the airflow the shielded rear bulb
remains dry and cools at a slower rate
than the wet leading bulb
the moisture detector controller is
situated in the base of the unit and
senses the temperature difference
between the wet and dry sensing bulbs
when the temperature difference reaches
a predetermined value it will send an
icing condition signal
the thermal switch is a contact
operating thermometer which is housed in
a bulb and is exposed to ambient
temperature
with a temperature below freezing the
thermal switch will send an icing signal
if both the moisture detector controller
and the thermal switch are sensing icing
conditions then an ice warning will be
given or the automatic anti icing or
de-icing cycles will be initiated
that is the end of the lesson on ice
detection you have seen that there are
two types of ice detector the accretion
type which senses actual ice buildup
and the inferential type which senses
when the aircraft is in environmental
conditions where icing will occur
you will find that on many modern
aircraft there is no ice warning system
or perhaps just the Teddington type of
visual indicator though an awareness of
the in-flight conditions with regard to
temperature and moisture is essential
for all aircrew
in icing conditions the first signs of
ice buildup can usually be spotted on
aerials or on the windscreen wipers
you
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