العلوم اجلوية والعسكرية
ت�أثري اجلليد والثلوج يف عمليات الطيــــــــــران د /ناصر بن محمد بن جميل سرحان أستاذ األرصاد اجلوية املساعد والباحث في علوم األرصاد اجلوية والبيئة nmsarhan@hotmail.com
ي�صنف اجلليد (ال�صقيع) على �أنه �أحد مظاهر التكاثف؛ وهو عبارة عن جليد يك�سو الأج�سام ب�سبب عمليات التربيد وهطول الثلوج ،وي�شرتط لتكون اجلليد انخفا�ض درجة حرارة نقطة الندى �إلى ما دون ال�صفر املئوي حيث يتكثف بخار املاء �إلى حالة �صلبة ب�شكل مبا�شر بفعل التربيد .يت�سبب اجلليد يف كثري من الأ�ضرار على �سطح الأر�ض وخا�صة ما يت�سبب به من �أ�ضرار على املحا�صيل الزراعية وو�سائل االت�صال ال�سلكية بالإ�ضافة لكونه من �أخطر احلاالت اجلوية ملا يت�سبب به من �إعاقة للحركة املرورية العامة وعمليات التنقل داخل املطارات وعلى عمليات الطريان (ال�شكل .)1
ال�شكل :1الأمطار الثلجية واجلليد من �أخطر ظواهر الطق�س حيث تعيق عمليات الطريان.
يتكون اجلليد طبقة من الثلج الأمل�س ب�سبب هبوب العوا�صف الثلجية خا�صة تلك امل�صحوبة بالربد وكذلك ب�سبب موجات التربيد يف �ساعات الليل و�ساعات ال�صباح املبكرة عندما تنخف�ض درجة حرارة الهواء �إلى ما دون (̊ 3م) ،وتعترب مناطق اململكة العربية ال�سعودية ال�شمالية وال�شمالية ال�شرقية عر�ضة لتكون اجلليد يف ف�صل ال�شتاء مع مو�سم هبوب رياح ال�شمال الباردة �أو ما يطلق عليه حملي ًا مبربعانية ال�شتاء ،كما يتكون مع تقدم اجلبهات الباردة على املناطق ال�صحراوية ال�شمالية للمملكة (ال�شكل .)2 ال�شكل :2يت�أثر طق�س اململكة العربية ال�سعودية برياح ال�شمال الباردة يف ف�صل ال�شتاء ومبرور اجلبهات الهوائية الباردة على املناطق ال�شمالية التي تت�أثر ب�شكل �أ�سا�سي مبوجات باردة تت�سبب بتكون ال�صقيع يف �ساعات الليل و�ساعات ال�صباح الأولى.
42
العدد -67محرم 1433هـ
العلوم اجلوية والعسكرية
ت�أثري اجلليد والثلوج يف عمليات الطيــــــــــران
ت�أثري اجلليد يف الطائرات وعمليات الطريان:
هل اجلليد ي�سبب حوادث جوية وكيف ميكن تفادي �أخطاره على عمليات الطريان؟ تعتمد عملية الطريان ب�أي طائرة على �شكلها وت�صميمها بالإ�ضافة لذيل الطائرة واجلنيحات التي ت�ساعد على توجيه الطائرة ورفعها .فعند تكون ال�صقيع �أو اجلليد على �أطراف الطائرة ي�سبب تغيري ًا يف ديناميكية ت�صميمها وان�سيابها ف�ض ًال ملا ي�سببه من تعطيل �أجزاء الأجنحة التي ت�ساعد على الرفع فتت�أثر قدرتها على الرفع وال تتمكن الطائرة من التحليق (ال�شكل .)3
ال�شكل :3يتكون اجلليد على �أطراف الطائرة وي�ؤثر يف قدرتها على التحليق.
�أنواع اجلليد الذي يتكون على الطائرات: .1ال�صقيع ) (Frostويتكون على هيكل الطائرة عند تكثف بخار املاء عليها على �شكل جليد مبا�شرة دون املرور على مرحلة حتول بخار املاء لقطرات مائية متاما كالذي يتكون يف الليايل ال�صافية الباردة على �سطح الأر�ض (ال�شكل.)4 العدد -67محرم 1433هـ
ASSUQOOR N.67 DECEMBER 2011
يتكون اجلليد يف �أطراف الطائرات وهياكلها اخلارجية نتيجة لتكثف بخار املاء يف الليايل الباردة على �شكل طبقة رقيقة تلت�صق بهيكل الطائرة و�أطرافها مثل الأجنحة ب�شكل عام واجلنيحات الأفقية املتحركة وذيل الطائرة مما يت�سبب ب�إعاقة عملها .يعيق اجلليد عند تكونه على ال�سطح عمليات حركة الطائرات يف املطارات ،ويعترب من �أخطر الظواهر اجلوية على عمليات الطريان عند تكونه على ج�سم الطائرة �أثناء حتليقها كونه يتكون ب�شكل �سريع ومفاجئ ويت�سبب بكوارث عنيفة
ومع اختالف الأحوال اجلوية وم�ستويات الطريان التي يتكون بها اجلليد على الطائرات �أثناء الرحالت اجلوية تختلف خطورة تكون اجلليد على الطائرات ويتحكم نوع اجلليد وخ�صائ�صه يف عمليات الطريان ،بحيث تت�أثر الطائرات ذات املحركات املروحية ال�صغرية و تكون �أكرث عر�ضة خلطر التجمد من الطائرات النفاثة لكونها حتلق على م�ستويات منخف�ضة والتي تكون عندها عر�ضة للتعر�ض لأجواء يزيد فيها احتمال تكون اجلليد على �أ�سطح الطائرات .فتكون طبقة رقيقة من اجلليد على الطائرات ال�صغرية غري املزودة ب�أنظمة �إذابة اجلليد تكفي للت�أثري يف قابلية رفعها فتكون عر�ضة للخطر املبا�شر وقد يت�سبب ذلك ب�سقوطها.
43
العلوم اجلوية والعسكرية
ال�شكل :4تكون اجلليد على هيكل الطائرة و�أجزائها.
.2جليد املحرك ) (Engine Icingيتكون ب�سبب التحليق يف �أجواء باردة وخالل مناطق وجود قطرات املاء النظيفة البارد يف درجات حرارة بني ( 3+و ̊ 5 -م) وي�ؤثر يف رفع الطائرة و�سرعتها (ال�شكل .)5
ل�شكل :5ب�سبب التحليق يف �أجواء حتوي قطرات املاء النظيفة البارد يف درجات حرارة بني ( 3+و ̊ 5 -م) تتعر�ض بع�ض �أجزاء حمرك الطائرة للتجمد مما ي�ؤثر يف عملية الرفع وال�سرعة ويت�سبب بكارثة.
.3اجلليد ال�شفاف ) (Clear Iceيتكون عند جتمد املاء النظيف البارد غري املتجمد يف ال�سحب الركامية على هيكل الطائرة ب�شكل تدريجي ،ويتكون على �شكل زجاج �صلب امللم�س �أمل�س ،وهو من �أ�شد �أنواع اجلليد خطورة على عمليات الطريان ،حيث ي�صعب �إزالته عند تكونه على ج�سم الطائرة وي�ؤثر يف عمليات االت�صال ويغري يف ديناميكية �شكل الطائرة ووزنها (ال�شكل .)6 44
العدد -67محرم 1433هـ
ال�شكل :6جتمد املاء النظيف البارد غري املتجمد يف ال�سحب الركامية على هيكل الطائرة.
اجلليد اله�ش ) (Rime Iceيتكون عند جتمد قطرات املاء على هيكل الطائرة ويكون على �شكل كتل جليدية بي�ضاء ه�شة ويعترب �أقل �أنواع اجلليد خطورة ل�سهولة �إزالته (ال�شكل .)7
ال�شكل :7جتمد قطرات املاء على هيكل الطائرة ويكون على �شكل كتل جليدية بي�ضاء ه�شة
كيف ت�ؤثر و�ضعيات الطق�س بتكون اجلليد يف الطائرات: يتكون اجلليد ب�شكل مبا�شر على �أج�سام الطائرات على �أر�ض املطار عند تعر�ضها للأجواء التي ت�صحب وت�ؤثر بتكون اجلليد عند وجودها خارج احلظائر املخ�ص�صة لتوقفها وكذلك �أثناء تعر�ضها للأجواء اجلوية التي ت�سبب التجمد �أثناء التحليق ،وللتلخي�ص بالإمكان ت�صنيف و�ضعيات الطق�س امل�سببة للجليد كالتايل:
العلوم اجلوية والعسكرية
�أو ًال :على �أر�ض املطار: -1تتعر�ض الطائرات �أثناء وجودها خارج حظائرها يف ال�ساحات وعلى املدرجات يف الليايل الباردة �صافية ال�سماء و�ساعات ال�صباح الأولى لتكون طبقة من اجلليد (ال�صقيع) عند انخفا�ض درجة احلرارة عند �سطح الأر�ض �إلى ما دون ال�صفر وعندما يربد ج�سم الطائرة ويكون �أقل من درجة حرارة نقطة الندى للهواء املال�صق لها. -2عند هطول الثلوج �أو الأمطار الثلجية مع تدين درجات احلرارة تتعر�ض الطائرات على املمرات وعلى �أر�ض املطار لرتاكم الثلوج على هياكلها وقد تتحول هذه الثلوج �إلى جليد.
ال�شكل :8يتوجب على الطيار تفادي الطريان بني (�صفر – ̊ 15م) يف الأنظمة ال�سحابية الركامية لتجنب اجلليد وت�أثرياته.
-3تتعر�ض املمرات ومدرج الطريان لتكون اجلليد عليها مما يعيق احلركة وعمليات املالحة ب�صفة عامة على �أر�ض املطار ،فلذلك ت ُر�ش مواد خا�صة على املمرات واملدرجات متنع تكون اجلليد بحيث مينع جتمد بخار املاء والقطرات املائية ومن ثم مينع تكون ما يطلق عليه الثلج الأ�سود.
-1يتكون اجلليد ال�شفاف على �أطراف الطائرة ونوافذها الأمامية وعلى منطقة الذيل عند التحليق يف �أجواء باردة تتعر�ض لعمليات هطول من جبهة هوائية �ساخنة ،فعند �سقوط الأمطار من ال�سحب الطبقية املمطرة على ج�سم الطائرة البارد يف مقدمة اجلبهات الهوائية ال�ساخنة تتدنى درجات احلرارة لأقل من ال�صفر املئوي (ال�شكل .)9
ثاني ًا� :أثناء حتليق الطائرات:
ال�شكل :9يتكون اجلليد عند الطريان يف منطقة الهواء البارد والأمطار الهاطلة عند مقدمة اجلبهات الهوائية ال�ساخنة
-2تتعر�ض الطائرات خلطر تكون اجلليد عند التحليق خالل ال�سحب الطبقية التي تتكون على ارتفاعات عالية يف مناطق تكون الثلج اله�ش فتتعر�ض الطائرة لتكون اجلليد على هيكلها و�أطرافها. العدد -67محرم 1433هـ
ASSUQOOR N.67 DECEMBER 2011
-1تكون الطائرات عر�ضة لتكون اجلليد عند حتليقها يف منطقة هواء رطب تقل درجة حرارته عن ال�صفر املئوي خا�صة مناطق وجود املاء النظيف غري املتجمد والتي ترتاوح درجة حرارته بني (�صفر – 15 ̊م) والذي يوجد يف الربع الأول من �أنظمة ال�سحاب الركامية .فهذا النوع من املاء البارد النظيف يتجمد ب�سرعة على �أي ج�سم وي�سبب تراكم الثلج النظيف ال�شفاف على هيكل الطائرة و �أطرافها؛ مما ي�سبب تعطي ًال لعمليات الرفع والر�ؤيا،بالإ�ضافة �إلى جتمد �آليات تو�صيل الوقود للمحرك وبع�ض الأجزاء الدقيقة يف املحركات مما ي�ؤثر ب�شكل مبا�شر يف �سرعة الطائرة وعمليات رفعها ويت�سبب بكارثة يف حال مل ُيتعامل مع هذا اخلطر (ال�شكل .)8
45
العلوم اجلوية والعسكرية
ال�شكل :10من و�سائل تفادي تكون اجلليد على هياكل الطائرات ر�شها مبواد خا�صة.
�آليات تفادي خطر اجلليد على عمليات الطريان: -1ل�سالمة عمليات الطريان يتطلب التعامل مع �أخطار تكون اجلليد (ال�صقيع) اجل�سيمة اتخاذ �إجراءات وقائية نظرا للأخطار اجل�سيمة على �أر�ض املطار والأهم �أثناء الرحالت اجلوية ،ومن هذه الإجراءات: -2تر�ش الطائرات مبواد كيمائية خا�صة متنع تكون اجلليد على هياكلها على �أر�ض املطار وتذيب الثلج املرتاكم على الطائرات واملمرات واملدرجات (ال�شكل .)10 -3تزود الطائرات ب�أنظمة �إذابة اجلليد ) (Anti Icing Systemsالذي يعتمد على ملوثات عادم املحركات واال�ستمرار يف تطويرها. -4اتباع �إجراءات خا�صة عند التحليق يف �أجواء ال�سحب الركامية ويف �أماكن وجود املاء البارد النظيف غري املتجمد. -5تفادي الطريان يف �أنظمة ال�سحب الركامية واتباع التعليمات اخلا�صة يف حتديد م�ستوى التجمد على خرائط الطق�س والتوقعات مل�ستويات الطريان القيا�سية. -6تفادي الطريان عند مقدمة اجلبهات الهوائية ال�ساخنة خا�صة عند درجات حرارة تقل عن ال�صفر املئوي. -7زيادة املعرفة والتدريب للأطقم اجلوية يف جمال �سالمة الطريان والأر�صاد اجلوية لأغرا�ض الطريان. -8تطوير �أنظمة التوقعات اجلوية للتمكن من �إنتاج توقعات جوية دقيقة ولتحديد املناطق التي تتعر�ض ملوجات تكون اجلليد 46
العدد -67محرم 1433هـ
العلوم اجلوية والعسكرية
.على �سطح الأر�ض وعلى م�ستويات الطريان القيا�سية وهناك العديد من، تحُ دد م�ستويات التجمد ونوع ال�سحب و ُيتوقع بها وتزود الأطقم اجلوية بهذه املعلومات لتفادي �أخطار اجلليد:11 ال�شكل .الو�سائل احلديثة املتبعة لهذا الغر�ض من �ضمنها التوزيع الر�أ�سي لدرجات احلرارة ودرجة حرارة نقطة الندى
ASSUQOOR N.67 DECEMBER 2011
:من املراجع
47
http://www.ourairspace.org/Risk-Icing.html http://www.airport-int.com/gallery/aviation-ground-services/ http://www.clariant.de/C12576720021BF8F/vwWebPagesByID/ http://www.aeronautics.nasa.gov/docs/chicago/icing.htm http://www.peter2000.co.uk/aviation/granada/index.html http://www.ulpower.com/engines/fadec/ http://www.welcomevillage.com/erin/estimatingfreezing.html
هـ1433 محرم-67 العدد