Широке застосування авіації в діяльності людини викликає великі проблеми з безпеки польотів і, зокрема, захисту літальних апаратів від обмерзання. Обледеніння літаків і вертольотів відбувається в атмосфері, що містить вологу при негативних температурах. Слід зазначити, що вода може перебувати в рідкій фазі до температури мінус 65ºС.
Обледеніння є процесом крижаних утворень на деяких поверхнях літального апарату. Це може привести до суттєвих ускладнень польоту - аж до катастрофи.
Мал. 7.1. Схема обтікання профілю повітряним потоком, що містить переохолоджені краплі --- лінія струму; - - - траєкторії крапель; заштрихованная область - зона, яка містить краплі, які осідають на профіль
Процес кристалізації води (перехід в лід) здійснюється з великою швидкістю і ініціюється утворенням центрів кристалізації. В якості таких центрів кристалізації можуть бути сторонні тіла (пилинки та ін.), Зіткнення з поверхнею і т.д.
Освіта льоду на поверхнях літального апарату є наслідком двох процесів - зіткненням переохолоджених крапель з поверхнею і подальшим їх розтікання і замерзанням. Зони виникнення обмерзання дає картина обтікання вологим повітрям профілю крила.
У дозвуковом польоті атмосферне повітря розподіляється навколо лобової поверхні крила так (див. Рис. 7.1), що лінії струму істотно викривляються у передньої кромки і потім слідують приблизно кривизни профілю. Водні краплі, в силу більшої інертності, рухаються по траєкторії меншою кривизни, формуючи уздовж обтічної поверхні шар повітря з підвищеною концентрацією водних крапель. Істотна частина крапель концентрується на лобовій поверхні профілю. Частина, що залишилася потоку, протікаючи по передній поверхні крила, замерзає на його поверхні.
Величина зони уловлювання залежить в основному від швидкості польоту і діаметра крапель - чим вище швидкість і більше діаметр крапель, тим більше зона уловлювання і тим більша частка води, що міститься в повітрі, осідає на передній кромці. Зменшення відносної товщини профілю і радіуса заокруглення передньої кромки також призводить до збільшення розмірів зони уловлювання (розтікання). З цієї причини при гострих крайках, характерних для профілів надзвукових літаків, можуть захопити до 90% водяних крапель, що містяться в повітряному потоці, в той час як відносно товстий дозвуковій профіль може захопити лише близько 15% крапель.
Зазвичай величина зони захоплення не перевищує 5. 6% хорди профілю, а діаметр крапель, які осідають на поверхні, лежить в діапазоні від 5 до 75 мкм.
Розміри зони розтікання води по поверхні залежать від температури, швидкості польоту, способу захисту від обмерзання і ряду інших чинників.
У сукупності зона уловлювання і зона розтікання складають зону захисту профілю, мінімальний розмір якої обмежений зоною уловлювання, а максимальний - зазвичай не перевищує 15% хорди профілю.
Крім зазначених вище температури навколишнього середовища і діаметра переохолоджених крапель істотний вплив на процес обмерзання надають водність навколишнього середовища і пов'язана з нею інтенсивність зледеніння. Під водністю навколишнього середовища розуміється маса води, що знаходиться в капельножидком станів, в одному кубічному метрі обсягу.
Інтенсивність обмерзання - це швидкість утворення льоду, що характеризується зміною товщини крижаного шару в одиницю часу. Інтенсивність обмерзання залежить від водності навколишнього повітря, а також діаметра переохолоджених крапель.
Обледеніння ЛА найчастіше відбувається при проходженні атмосферних хмарних фронтів. З точки зору виникнення обмерзання зі всієї великої кількості хмарних утворень слід виділити дві їх різновиди - шаруваті і купчасті хмари.
Купчасті хмари можуть мати товщину до декількох кілометрів, по фронту мають розмір до 20. 30 км і, як правило, йдуть пасмами в зоні, що має протяжність від 30 до 100 км від фронту. За своєю структурою - це краплинні хмари з діаметром крапель близько 12 мкм. Середня величина водності в купчастих хмарах становить близько 0,36 г / м 3. інтенсивність зледеніння у верхній частині хмари досягає 5 мм / хв, а ймовірність обмерзання близько 70%.